馬雪麗 李建峰 李喜鳳

（1.河南心連心化肥有限公司，河南 新鄉(xiāng) 453731；2.新疆心連心能源化工有限公司，新疆 瑪納斯 832205）

殼寡糖（Chitosan oligosaccharides，COS），又稱氨基寡糖素、低聚葡萄糖胺、低聚氨基葡萄糖，是由來源于蝦蟹殼的殼聚糖經(jīng)特殊的生物酶技術(shù)、化學(xué)降解、微波降解技術(shù)等降解得到的一種寡糖產(chǎn)品，是由2～10個(gè)氨基葡糖通過β-1-4糖苷鍵連接而成，分子量≤3 200 Da，也是自然界中唯一帶正電荷陽離子堿性氨基低聚糖。殼寡糖不僅具有良好的水溶性、環(huán)保無污染，而且具有獨(dú)特的生理活性，易被生物機(jī)體吸收利用，在農(nóng)業(yè)、廢水處理、食品、醫(yī)藥和日用化學(xué)品等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。氨基寡糖素是農(nóng)業(yè)用殼寡糖，其作為一種植物免疫誘抗劑具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)、減少藥劑使用量、環(huán)保等特點(diǎn)，比較符合綠色植保理念，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上應(yīng)用具有抗病、抗逆、促進(jìn)生長(zhǎng)、增產(chǎn)、提質(zhì)和保鮮等作用。

1 在農(nóng)作物抗病中的應(yīng)用

殼寡糖可誘導(dǎo)作物產(chǎn)生大量的抗病因子，有效預(yù)防病毒、真菌、細(xì)菌等病原物侵染，達(dá)到控制病害的目的。趙小明［1］研究表明殼寡糖能夠誘導(dǎo)煙草表皮細(xì)胞產(chǎn)生信號(hào)分子NO和H2O2，其中NO信號(hào)分子與殼寡糖誘導(dǎo)的植物防御反應(yīng)密切相關(guān)，當(dāng)清除植物體內(nèi)NO時(shí)，殼寡糖誘導(dǎo)煙草抗病性效果降低。Chen Fang［2］認(rèn)為，殼寡糖是結(jié)合在質(zhì)膜上并激發(fā)多種防御反應(yīng)的誘導(dǎo)子。殼寡糖處理水稻12 h和24 h后，經(jīng)二維凝膠電泳發(fā)現(xiàn)在蛋白質(zhì)片段上有14個(gè)正負(fù)調(diào)控蛋白質(zhì)點(diǎn)，其中推測(cè)被質(zhì)譜法成功識(shí)別的8個(gè)蛋白質(zhì)點(diǎn)可能具有參與植物防御的功能。

目前，針對(duì)殼寡糖誘導(dǎo)植物抗病的研究較多，關(guān)于煙草、柑橘、棉花、馬鈴薯、水稻、小麥、玉米、草莓、油菜和番茄等作物的抗病性研究均有報(bào)道。趙小明［1］研究表明殼寡糖對(duì)煙草花葉病毒病、棉花黃萎病有誘抗效果，誘導(dǎo)抗病效果與使用濃度關(guān)系密切，濃度為50 μg/mL時(shí)效果最好。楊晉云等［3］研究表明，殼寡糖可有效抑制稻瘟病的發(fā)生，預(yù)防效果為79.96%；可降低小麥條銹病、葉銹病、稈銹病的發(fā)生率，若與其他化學(xué)殺菌劑組合使用，可提高殺菌劑的藥效，減少化學(xué)農(nóng)藥使用次數(shù)一兩次；用殼寡糖拌玉米種子，可防控玉米絲黑穗病的發(fā)生。

2 在農(nóng)作物抗逆中的應(yīng)用

殼寡糖通過調(diào)控植物在寒冷、干旱等逆境條件下的生理生化機(jī)能，極大地降低逆境對(duì)植物的損傷，從而減少不良環(huán)境因素對(duì)作物的影響。趙小明［1］研究表明殼寡糖能激發(fā)植物抗性相關(guān)基因表達(dá)，如激發(fā)幾丁質(zhì)酶、β-1，3-葡聚糖酶和PAL酶基因表達(dá)量增加。棉花根幾丁質(zhì)酶、β-1，3-葡聚糖酶基因表達(dá)，以50 μg/mL殼寡糖的效果最好。

2.1 在農(nóng)作物抗寒中的應(yīng)用

王夢(mèng)雨等［4］對(duì)小偃22和西農(nóng)9871小麥幼苗設(shè)置常溫噴施殼寡糖處理組（噴施100 mg/L，下同）、常溫對(duì)照組（噴施清水）、低溫（0℃低溫脅迫48 h，下同）殼寡糖處理組和低溫對(duì)照組4個(gè)處理。結(jié)果表明，與常溫對(duì)照組相比，低溫脅迫48 h后殼寡糖處理的小麥葉片損傷面積、丙二醛含量增幅較低，2個(gè)品種葉片脯氨酸含量、還原糖含量有不同程度增高，可溶性糖含量也表現(xiàn)出增高的趨勢(shì)，經(jīng)過復(fù)溫培養(yǎng)，殼寡糖處理下2個(gè)小麥品種的返青率分別提高了4.6%和5.9%，說明殼寡糖可通過促進(jìn)小麥苗脯氨酸、還原糖等低溫抗性相關(guān)次生代謝物的表達(dá)，提高其對(duì)低溫寒害的抵抗能力。鄭典元等［5］以水稻連粳優(yōu)08-1種子為材料，研究不同濃度的殼寡糖處理對(duì)水稻幼苗生長(zhǎng)及抗寒性的影響發(fā)現(xiàn)，水稻幼苗經(jīng)殼寡糖低溫脅迫處理后，過氧化氫酶活性、丙二醛含量、電導(dǎo)率較對(duì)照分別增加23%、81%、8.2%，表明殼寡糖能夠促進(jìn)幼苗生長(zhǎng)，提高水稻抗寒能力?？镢y近等［6］通過對(duì)茄苗噴施不同濃度殼寡糖后進(jìn)行5℃低溫處理3 d后，經(jīng)測(cè)定低溫傷害率、常溫下恢復(fù)生長(zhǎng)后的存活率、葉片相對(duì)電導(dǎo)率、MDA含量、可溶性糖和脯氨酸含量等指標(biāo)發(fā)現(xiàn)，適宜濃度殼寡糖處理可增強(qiáng)茄苗的抗冷性，且以1/1 000（w/v）殼寡糖處理的抗冷效果最明顯。

2.2 在農(nóng)作物抗旱中的應(yīng)用

劉曉霞等［7］以臺(tái)糖22號(hào)為材料，設(shè)3個(gè)處理：正常供水（CK）、干旱處理、干旱脅迫條件下甘蔗葉片噴施100 mg/L殼寡糖溶液，采集噴施殼寡糖后第2、4、6、8天的葉片樣品，測(cè)定甘蔗葉片內(nèi)肽酶、丙二醛、可溶性糖、葉綠素?zé)晒鈪?shù)等指標(biāo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，干旱脅迫下，外施殼寡糖可協(xié)調(diào)甘蔗葉片的生理代謝過程，提高甘蔗葉片對(duì)干旱脅迫的適應(yīng)性，增強(qiáng)甘蔗的抗旱性。李艷等［8］用50 mg/L殼寡糖溶液噴施油菜的幼苗葉片后發(fā)現(xiàn)干旱脅迫下油菜葉片的氣孔限制值顯著降低，胞間CO2濃度、氣孔導(dǎo)度、凈光合速率顯著提高，說明殼寡糖有助于減輕氣孔限制引起的凈光合速率的降低，從而增強(qiáng)油菜抗逆性。李思等［9］在自然干旱條件下多次葉面噴施不同濃度的殼寡糖，調(diào)查其對(duì)不同玉米雜交種抗旱相關(guān)生理指標(biāo)。結(jié)果表明，在5、10、15葉期葉面噴施殼寡糖，葉片相對(duì)含水量均較清水對(duì)照顯著提高，電導(dǎo)率和丙二醛含量較清水對(duì)照顯著降低。由此說明，在干旱脅迫下葉面噴施殼寡糖對(duì)細(xì)胞膜具有保護(hù)作用。

3 在農(nóng)作物增產(chǎn)中的應(yīng)用

殼寡糖通過降低病害、逆境對(duì)作物的影響和危害，提高作物光合效率，促進(jìn)植物器官分化和養(yǎng)分積累，從而提高作物產(chǎn)量。李思等［9］在自然干旱條件下多次葉面噴施不同濃度的殼寡糖，調(diào)查其對(duì)不同玉米雜交種產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響。結(jié)果表明，吐絲期、生育期、株高、穗位高、穗行數(shù)和百粒質(zhì)量的影響不顯著，但行粒數(shù)和穗粒質(zhì)量較清水對(duì)照顯著提高，而且以0.3%濃度的作用更為明顯。由此說明，可通過對(duì)行粒數(shù)的影響來提高玉米產(chǎn)量。張佳蕾等［10］在旱薄地條件下，以小花生品種“花育20號(hào)”和大花生品種“花育22號(hào)”為試驗(yàn)材料，研究葉面噴施不同濃度殼寡糖對(duì)葉片衰老、莢果產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明，殼寡糖處理均顯著提高了旱薄地花生飽果期葉片葉綠素含量和保護(hù)酶（SOD、POD、CAT）活性，降低了MDA含量，并顯著提高了2個(gè)品種的單株結(jié)果數(shù)、飽果率和莢果產(chǎn)量。孟靜靜［11］在高產(chǎn)田條件下，以小花生品種“花育20號(hào)”和大花生品種“花育25號(hào)”為試驗(yàn)材料，葉面噴施不同濃度殼寡糖處理均提高了2個(gè)品種的單株飽果數(shù)和飽果率，顯著提高了莢果產(chǎn)量。

4 在農(nóng)作物改善品質(zhì)中的應(yīng)用

殼寡糖通過提高葉綠素含量，提高維生素C、可溶性總糖的含量，降低可滴定酸含量，從而改善農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)。張佳蕾等［10］在旱薄地條件下，以小花生品種“花育20號(hào)”和大花生品種“花育22號(hào)”為試驗(yàn)材料，研究葉面噴施不同濃度殼寡糖對(duì)花生品質(zhì)的影響，結(jié)果表明，噴施100 mg/kg處理對(duì)“花育20號(hào)”、噴施200 mg/kg處理對(duì)“花育22號(hào)”的籽仁蛋白質(zhì)和脂肪含量均有不同程度提高。楊普云等［3］在柑橘果實(shí)膨大期用5%氨基寡糖素水劑1 000倍液進(jìn)行葉面噴施，處理組較對(duì)照組維生素C含量增加30%，可溶性固形物含量增加3.4%，可滴定酸含量降低11%，能夠提早上市且果實(shí)外觀較好。

5 在提高農(nóng)作物耐儲(chǔ)藏中的應(yīng)用

殼寡糖可改善農(nóng)產(chǎn)品表皮等組織結(jié)構(gòu)，從而達(dá)到保鮮作用，并可降低貯藏病害的發(fā)生。楊普云等［3］針對(duì)殼寡糖對(duì)芒果、獼猴桃、荔枝、蓮霧等水果耐貯藏性進(jìn)行研究，在果實(shí)膨大期葉面噴施5%氨基寡糖素水劑1 000倍液，7～10 d噴施一次，共噴施兩三次，結(jié)果表明，處理組能夠保鮮水果，能不同程度延長(zhǎng)貯存期，降低病害發(fā)生程度。

總之，殼寡糖是甲殼素、殼聚糖系列產(chǎn)品的高級(jí)產(chǎn)品，較易被土壤中微生物降解為H2O和CO2等易于環(huán)境吸收的物質(zhì)，環(huán)保無污染，無殘留。殼寡糖具有良好的水溶性，并具有獨(dú)特的生理活性，易被生物機(jī)體吸收利用。已有研究表明殼寡糖在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上具有誘導(dǎo)抗病、抗逆、促進(jìn)生長(zhǎng)、促進(jìn)增產(chǎn)、改善品質(zhì)以及提高農(nóng)產(chǎn)品耐貯藏性等作用。我國(guó)是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，主要糧食作物小麥、玉米、水稻種植面積近1億hm2，蔬菜和果樹種植面積近3 000萬hm2，棉花種植面積近5萬hm2，因此，殼寡糖在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用前景廣泛，對(duì)農(nóng)作物增產(chǎn)增收具有重要的意義。