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壳寡糖的发展前景:壳寡糖在种植业领域的应用

壳寡糖的发展前景:壳寡糖在种植业领域的应用简单来说,壳寡糖是通过降解甲壳素或壳聚糖得到的低聚糖,是甲壳素、壳聚糖产品的升级产品!分子量低、水溶性好、功能作用大、更易被吸收,因此被广泛地应用于人体保健、食品工业、纺织、化工、日用化学品、农业、生物工程和医药等方面。尤其在农业方面取得了颇丰的应用成果。●壳寡糖 本身是一种混合物,里面有单糖一直到壳十糖,每一种糖类都有其一定的功能性。直接溶于水,水溶性大于99%。随着近年糖生物学的不断深入发展,甲壳素、壳聚糖以及壳寡糖已相继被发现,那么这三者之间的关系是什么?●甲壳素 外观淡米黄色至白色,不溶于水、碱、一般的酸和有机溶剂,只溶于部分浓酸。对甲壳素进行化学处理,脱掉其中的乙酰基,就变成了壳聚糖。●壳聚糖 可溶于稀酸,但是甲壳素和壳聚糖都是大分子,分子量在几十万到几百万,都不溶于水。甲壳素经脱乙酰基处理得到壳聚糖,再经过进一步降解,就成为壳寡糖。

壳寡糖的发展前景:壳寡糖在种植业领域的应用(1)

壳寡糖

壳寡糖是以丰富的海洋生物资源(虾、蟹壳)为原料,通过生物酶降解得到的聚合度低于20的低聚糖,是自然界中唯一“带正电荷的天然活性产物”,在农业方面又称为氨基寡糖素。

壳寡糖的发展前景:壳寡糖在种植业领域的应用(2)

甲壳素、壳聚糖和壳寡糖

壳寡糖的发展前景:壳寡糖在种植业领域的应用(3)

甲壳素原料

随着近年糖生物学的不断深入发展,甲壳素、壳聚糖以及壳寡糖已相继被发现,那么这三者之间的关系是什么?

●甲壳素 外观淡米黄色至白色,不溶于水、碱、一般的酸和有机溶剂,只溶于部分浓酸。对甲壳素进行化学处理,脱掉其中的乙酰基,就变成了壳聚糖。

●壳聚糖 可溶于稀酸,但是甲壳素和壳聚糖都是大分子,分子量在几十万到几百万,都不溶于水。甲壳素经脱乙酰基处理得到壳聚糖,再经过进一步降解,就成为壳寡糖。

●壳寡糖 本身是一种混合物,里面有单糖一直到壳十糖,每一种糖类都有其一定的功能性。直接溶于水,水溶性大于99%。

简单来说,壳寡糖是通过降解甲壳素或壳聚糖得到的低聚糖,是甲壳素、壳聚糖产品的升级产品!分子量低、水溶性好、功能作用大、更易被吸收,因此被广泛地应用于人体保健、食品工业、纺织、化工、日用化学品、农业、生物工程和医药等方面。尤其在农业方面取得了颇丰的应用成果。

壳寡糖的优良特性

壳寡糖改变土壤菌群,促进有益微生物的生长,壳寡糖还可诱导植物的抗病性,对多种真菌、细菌和病毒产生免疫和杀灭作用。

改良土壤环境

壳寡糖的发展前景:壳寡糖在种植业领域的应用(4)

壳寡糖是土壤有益微生物的营养源和保健品,是土壤有益微生物的良好培养基,对土壤微生物区系有良好的识别作用。

微生物的大量繁殖可促进土壤团粒结构的形成,改善土壤的理化性质,增强透气性和保水保肥能力,从而为根系提供良好的土壤微生态环境,使土壤中的多种养分处于有效活化状态,可提高养分利用率,减少化学肥料用量。

壳寡糖分子结构中含有氨基,与微量元素铁、铜、锰、锌、钼等能产生螯合作用,使肥料中的微量元素有效态养分增加,同时使被土壤固定的微量元素养分释放出来,供作物吸收利用,从而提高了肥效。

诱导植物抗病

壳寡糖的发展前景:壳寡糖在种植业领域的应用(5)

壳寡糖作为一种激发子,可有效地诱导植物抗病性,增强植物对病害的防御能力。

● 诱导植物抗性蛋白的产生 壳寡糖可诱导植株产生几丁质酶、壳聚糖酶和1 3-葡聚糖酶,这些酶的底物是真菌细胞壁的主要组分,几丁质酶特别是在与1 3-葡聚糖酶的共同作用下可在体外抑制真菌的生长。

● 诱导木质素形成 木质素是植物维管组织次生细胞壁的主要组分,它本身抗微生物的降解。壳寡糖可诱使植物在其受病菌侵染点周围木质化,形成一个物理屏障,从而阻止或延迟病原菌的生长和向周围正常组织扩散,增强植物的抗病力。

● 改变植物的酚类代谢 在植物的病菌侵染点处,酚类物质大量积累。酚类是杀菌性物质,又是木质素形成的前体,所以植物体内酚类增多,不但自身可以抗病,而且还可促使病原侵染处木质化,因而使植物抗病能力增强。

● 诱导植物产生愈创葡聚糖 愈创葡聚糖是一种富含 1 3-葡萄糖的多聚糖,植物受到病原侵害时,常在细胞间沉积愈创葡聚糖,从而将受菌感染的部位与正常的细胞分割开,与木质化一样,形成物理屏障。

防治植物病害

壳寡糖的发展前景:壳寡糖在种植业领域的应用(6)

壳寡糖对细胞壁为甲壳质的真菌病害有较好的诱导抗病作用,主要通过下面两种机制实现:

①由于壳寡糖为甲壳素的衍生物,所以它可与病原菌细胞表面的生物大分子带负电的侧链相互作用,形成聚合物,可影响病原菌进而抑制病原菌的生长。

②壳寡糖还可直接进入病原菌的细胞核,与DNA结合通过影响病原菌的mRNA和蛋白质的合成来抑制其生长。

调节植物生长

壳寡糖的发展前景:壳寡糖在种植业领域的应用(7)

● 促进根系生长 它能促使植物种子提前发芽。根系发达,根毛、须根、次生根数量大大增加,增强植物的吸肥吸水能力,增强抗旱、抗倒伏能力,增强免疫力,达到粗壮多结果之目的。

● 活化根际状态 壳寡糖能充分活化根际状态,溶解养分分子,迅速形成土壤溶液,使氮、磷、钾等养分能得到植物充分有效地吸收。

● 缩节粗壮 能发根促茎,使茎缩短,粗壮旺盛,有利于养分最大限度地供应果实,其中微量元素在壳寡糖的螫合下,容易被果实吸收,从而增加蛋白质、氨基酸的含量,从根本上改善品质。

● 改善作物品质 壳寡糖能提高作物产量,改善作物品质,并使其恢复自然风味,耐贮、耐运,同时减少农药残留量。

壳寡糖在农业上的运用

壳寡糖的发展前景:壳寡糖在种植业领域的应用(8)

根据壳寡糖的多种优良特性,可开发为生物农药、处理剂、生长调节剂和肥料等。

壳寡糖的发展前景:壳寡糖在种植业领域的应用(9)

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