在農(nóng)業(yè)方面,利用水溶性殼聚糖為原料,采用現(xiàn)代生物技術(shù)分解、提取并添加多種微量元素(植物生長(zhǎng)所需)精制而成的肥料,因其在農(nóng)業(yè)方面所取得的良好效果,被人們譽(yù)為“植物疫苗”。它在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中,不僅能使作物長(zhǎng)勢(shì)好,植株健壯,光合作用增強(qiáng),而且在抗逆性、抗病蟲(chóng)害方面也表現(xiàn)出明顯效果,所以有穩(wěn)定而顯著的增收效果。此外,該產(chǎn)品對(duì)作物品質(zhì)的改善和食品營(yíng)養(yǎng)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值也提高有較大的意義。
另一方面,水溶性殼聚糖可作為植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,促進(jìn)農(nóng)作物產(chǎn)量提高,還可作為土壤改良劑及用于收獲后農(nóng)產(chǎn)品的保鮮等。尤其是其在植物病害方面已逐漸成為人們研究的熱點(diǎn)。大量研究表明,它可以誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抗性、增強(qiáng)植物的自身防衛(wèi)能力、多種植物病原微生物的生長(zhǎng),而且其無(wú)毒并可為微生物降解,對(duì)環(huán)境不會(huì)產(chǎn)生污染。這使其有可能作為一種新型的綠色農(nóng)藥在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用。
一. 水溶性殼聚糖對(duì)植物病害的抑菌作用方式
1. 誘導(dǎo)植物抗性蛋白的產(chǎn)生
水溶性殼聚糖及其衍生物可誘導(dǎo)植物產(chǎn)生抵御病原物質(zhì)的抗性蛋白——致病相關(guān)蛋白PR(pathogenesis -related proteins) 。所誘導(dǎo)的抗性蛋白主要為植物抗毒素(phtoalexin)、幾丁質(zhì)酶(chitinase)、殼聚糖酶(chitosanase)和 1,3一葡聚糖酶( l,3一glucanase)等。許多研究都表明,它可誘導(dǎo)植株產(chǎn)生幾丁質(zhì)酶、殼聚糖酶和 l,3-葡聚糖酶,這些酶的底物是真菌細(xì)胞壁的主要組分,幾丁質(zhì)酶特別是在葡聚糖酶的共同作用下可在體外抑菌的生長(zhǎng)??烧T導(dǎo)出的幾丁質(zhì)酶、殼聚糖酶和l,3-葡聚糖酶彼此之間還有協(xié)同效應(yīng),以致抗菌作用更為明顯。
2 .誘導(dǎo)木質(zhì)素形成
木質(zhì)素是植物維管組織次生細(xì)胞壁的主要組分,它本身抗微生物的降解。大量研究證實(shí),甲殼素和水溶性殼聚糖及其衍生物可誘使植物在其受病菌侵染點(diǎn)周圍木質(zhì)化,形成一個(gè)物理屏障,從而阻止或延遲病原菌的生長(zhǎng)和向周圍正常組織擴(kuò)散,增強(qiáng)植物的抗病力。用甲殼素的低聚體處理小麥傷口(每個(gè)傷口用0.04 nag)結(jié)果表明,單體和二聚體幾乎沒(méi)有誘導(dǎo)木質(zhì)化功能,而四、五、六聚體則有明顯的誘導(dǎo)木質(zhì)素形成的作用。同時(shí)他們的實(shí)驗(yàn)還證實(shí),脫乙?;牡途垠w都無(wú)此作用,因此認(rèn)為乙酰基是甲殼素和殼聚糖誘導(dǎo)木質(zhì)形成所須的基團(tuán)。
3 .改變植物的酚類代謝
人們研究天然抗體時(shí)注意到:在植物的病菌侵染點(diǎn)處,酚類(單寧.綠原酸等)物質(zhì)大量積累。酚類是殺菌性物質(zhì),又是木質(zhì)素形成的前體,所以植物體內(nèi)酚類增多,不但自身可以抗病,而且還可促使病原侵染處木質(zhì)化,因而使植物抗病能力增強(qiáng)。Ralph證實(shí),它誘導(dǎo)的大豆細(xì)胞中酚類組成會(huì)迅速變化,如苯丙烷、香豆酸和綠原酸等都明顯增加。
二 .在農(nóng)業(yè)中水溶性殼聚糖的主要功能及應(yīng)用
1.在農(nóng)業(yè)中水溶性殼聚糖的主要功能對(duì)植物適應(yīng)性廣,親和性好,無(wú)毒無(wú)副作用,對(duì)人畜無(wú)害,能夠生物降解,在土壤中不板結(jié)土壤,可緩慢降解為小分子碳水化合物,對(duì)環(huán)境無(wú)公害,是一種優(yōu)良的純天然生態(tài)制劑。它能促使植物種子提前發(fā)芽。根系發(fā)達(dá),根毛、須根、次生根數(shù)量大大增加,根乃植物之本,根際發(fā)達(dá),會(huì)增強(qiáng)植物的吸肥吸水能力,增強(qiáng)抗旱、抗倒伏能力,增強(qiáng)免疫力,達(dá)到粗壯多結(jié)果之目的。能充分活化根際狀態(tài),溶解養(yǎng)分分子,迅速形成土壤溶液,使氮、磷、鉀等養(yǎng)分能得到植物充分有效地吸收。研究發(fā)現(xiàn),它具有調(diào)節(jié)植物發(fā)育的功能,該產(chǎn)品是一種天然的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑,能發(fā)根促莖,使莖縮短,粗壯旺盛,有利于養(yǎng)分供應(yīng)果實(shí),其中微量元素在甲殼素的螫合下,容易被果實(shí)吸收,從而增加蛋白質(zhì)、氨基酸的含量,從根本上改善品質(zhì)。
2. 植物病害誘抗劑
研究證實(shí),水溶性殼聚糖作為植物性功能調(diào)節(jié)劑,能調(diào)節(jié)植物基因的關(guān)閉和開(kāi)放,誘導(dǎo)植物分泌抗性酶,這樣不僅可以促進(jìn)植物細(xì)胞的活化,刺激植物性生長(zhǎng),還可以增加對(duì)病蟲(chóng)害的自我防御能力,特別是較高聚合度的寡聚糖具有阻礙病原菌生長(zhǎng)繁殖的功能,減少病原菌特別是致病真菌對(duì)植物的危害。研究發(fā)現(xiàn)該產(chǎn)品具有抗真菌活性,殼聚糖的衍生物如殼寡糖也有很強(qiáng)的抑菌作用 。因此它又被稱為新型植物抗性誘導(dǎo)劑.番茄苗用水溶性殼聚糖溶液浸根或噴霧,或在生長(zhǎng)基質(zhì)中加入它,可誘導(dǎo)番茄對(duì)根腐病的系統(tǒng)抗病性 ;黃瓜水培液中加入該產(chǎn)品可控制由腐霉菌(Pythium spp.)引起的猝倒病 ,此外,對(duì)大豆花葉病、大豆根腐病、小麥紋枯病、番茄早疫病、油菜菌核病、水稻惡苗病等都有抑菌作用。
水溶性殼聚糖為土壤有益菌如放線菌提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),可促進(jìn)放線菌的繁殖并誘導(dǎo)放線菌產(chǎn)生殼聚糖酶,從而使土壤病原菌生長(zhǎng)和繁殖;同時(shí)由于放線菌大量繁殖,可改善土壤微生態(tài)環(huán)境和提高植物品質(zhì),從而達(dá)到增產(chǎn)的目的。制成土壤改良劑,利用它的抗菌能力和改善土壤的作用,可將土壤與該產(chǎn)品溶液合成液體土壤改良劑,這種改良劑具有適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性和可降解性,降解以后是以較好的有機(jī)肥料,可供作物吸收,若將其噴灑到土壤表面,則能形成一層薄膜,還具有保墑作用。如將農(nóng)藥或化肥摻入其中,使它們均勻混合,還可取得緩釋放的效果。