必看!殼寡糖在農業上的十大功能

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甲殼素是一種取之不盡的生物資源，安全無毒，不會對環境造成汙染，甲殼素脫去部分乙醯基，形成氨基葡萄糖的大分子聚合物——殼聚糖，再採用酶解法、超聲波法等把殼聚糖變成分子量更小的殼寡糖。殼寡糖，又叫氨基寡糖素、甲殼寡聚糖，是指D－氨基葡萄糖以β－1,4糖苷鍵連接的低聚糖。此外，甲殼素與殼聚糖還可在畜禽水產養殖業中用作飼料添加劑，可減少或替代抗生素。

作為一種安全的生物刺激素，殼寡糖在農業領域用途十分廣泛，可顯著提高農產品品質。殼寡糖憑藉其在農業上強大的功能性、廣譜的抗菌性，收穫了大批忠實粉絲，特別是其在植物免疫及抗逆性能、抑制線蟲上的優異效果，更是獲得了水溶肥廠家的親睞。

面對肥料增效及特肥的火爆市場，各種功能性物質的湧現及應用方式多如牛毛，甲殼素及其衍生物、殼寡糖究竟是如何進行功能定位和應用呢？殼寡糖產業的未來，又會走向何處？

殼寡糖的十大功能

（1）提高作物抗病性

在植物感病前用甲殼素及其衍生物處理植株，可以產生增敏作用，處理後的植物再受到病蟲害侵染時可表現出比正常植株更高的防範作用。能夠對某些真菌、細菌、病毒及害蟲產生毒性，誘導植物啟動防禦系統。

殼寡糖不能直接使病毒失活，但對於植物體內病毒的複製和長距離移動具有明顯的抑制作用，通過抑制植物間病毒和類病毒的傳播，提高宿主對感染的過敏性反應，從而達到控制植物病毒性疾病的效果。病毒發生前使用，可預防病毒病發生，能誘導植物對病毒增殖和體內長距離移動的抵抗性，且其誘導活性不依賴寄主的R基因，病毒爆發後使用，可抑制病毒向新生葉片的傳播。對於真菌的作用廣譜，幾乎對所有的真菌病害都有不同程度的預防作用，包括白粉病、霜黴病、黑痣病、立枯病等，與靶向性殺菌劑混配，如烯醯嗎啉、氟矽唑、吡唑醚菌酯、噻呋醯胺、乙蒜素、戊唑醇、氰烯菌酯等，可實現內外兼顧，達到減藥增效的效果。

（2）激活植物自身先天性免疫系統

幾丁質作為真菌病原體細胞壁的主要組分，可刺激植物產生免疫反應。在植物的細胞膜上存在多種模式識別受體，通過識別病原體上的一些共有的、保守的分子基序（也即病原相關分子模式），引發先天免疫反應，植物的先天免疫是植物免疫系統的重要組成部分。殼寡糖能夠與植物細胞上的受體結合，激發抗性信號分子產生，經過信號轉導，激發抗性基因表達，產生抗性物質，從而達到防治病害的目的。

一般殼寡糖的聚合度在2~10，其乙醯基在殼聚糖分子鏈上的分布是隨機的，其數量和位置對殼寡糖活性的影響很大。殼寡糖因脫乙醯基工藝中脫乙醯度的多少差異較大，即相同條件下，脫乙醯度越高，自由基含量越多，殼寡糖抑菌活性越高。

（3）提升作物抗逆性

在農業生產過程中，外界環境的急劇變化會對植物產生巨大的不可逆傷害。在北方大棚區及早春露地作物上低溫凍害經常發生，天氣異常時，南方的柑橘、葡萄等也會出現凍害或冷害，發生苗弱、葉片萎蔫、落花落果、果實畸形等，地溫低也讓根系的吸收能力下降，光合效率低下，直接影響作物產量和品質。如低溫環境易導致植物細胞膜流動性降低以及過氧化，對植物細胞造成傷害，殼寡糖可提高可溶性蛋白和可溶性糖等抗寒性物質的含量，降低膜脂過氧化水平和膜透性的增加程度，維持作物較高的光合強度，有效抵禦低溫對作物的傷害。三浦百草張劍波試驗表明，殼寡糖在誘導植物抗寒方面效果顯著，提前1~7天使用效果顯著。此外，通過在高溫環境下的菠菜試驗，張劍波發現噴施500倍百淨（3%氨基寡糖素）的菠菜葉片受損傷的程度遠遠低於對照，說明殼寡糖對植物的抗熱、耐熱能力效果明顯，殼寡糖的抗熱特性為在高溫季節使用殼寡糖的意義重大。

另外，用殼聚糖的Cu2+、Mn2+配合物處理玉米種子和幼苗，配合物能夠顯著提高玉米幼苗葉片中的SOD活性，降低由鹽害脅迫引起的超氧陰離子自由基的氧化脅迫，特別是在殼聚糖-銅配合物作用下，玉米幼苗中脯氨酸含量由空白時的1684 g·g-1降低至913，表明能夠顯著提高玉米幼苗的耐鹽性。

（4）改善根際微生物種群，抑制線蟲

土壤中很多生物體（如植物體、細菌、真菌等）都可以產生幾丁質酶，這種酶會分解真菌和昆蟲體內的幾丁質組織，破壞其結構。給土壤增施殼聚糖類物質促進微生物的繁衍與活動，這些微生物通過產生更多的幾丁質酶、抗生素和毒素，或直接與有害生物競爭營養，或直接寄生，或激活植物防禦系統等方式，增加了對有幾丁質成分結構的有害生物的防控水平。殼寡糖有輔助抑線的作用，殼寡糖可以誘導植物根系分泌幾丁質水解酶，破壞線蟲卵細胞壁中的幾丁質；佛山盈輝試驗發現殼寡糖可以修復受損根系，促進生根，1-2天起效，5~7天後明顯的發現新根長出，緩解噻唑膦的藥害並增效與噻唑膦復配。

（5）刺激作物生根

殼寡糖被植物吸收後，誘導植物產生吲哚乙酸等生長素類物質和赤黴素，刺激了植物的根系發育，在辣椒、水稻、馬鈴薯種子中，用300~500倍液百淨拌種，可刺激作物早發芽，在作物的苗期的毛細根多且長，中後期馬鈴薯具有強大的吸收根系，更好地利用肥料和水分，成為作物抗旱和增產的基礎。0.05~0.2%濃度對棉種包衣處理30min，可刺激種子萌發，提高發芽率，增加單株棉鈴數。

（6）促進植物前期生長

殼寡糖在植物細胞和組織中具有抗菌、誘導植物生產甲殼素酶的作用，並可提高酶活性，促進蛋白質合成，調節植物基因的關閉和開放，誘導生長素吲哚乙酸（IAA）的合成。刺激植物多種生長發育基因，合成利於植物生長的生物活性物質，活化植物細胞、促進植物的快速生長和發育。

由於殼寡糖處理植物種子後，促進出苗整齊一致、主莖粗、促進早封壟、促進了植物的前期生長，縮短了營養生長的時間，可提前2~3天開花，為增產打下基礎，採收期還能比空白對照提前3~5天。試驗發現，低濃度殼寡糖（最適濃度0.1mg·L-1）處理黃瓜種子和幼苗，能促進黃瓜幼苗生長，與對照組相比，各項生長指標均顯著增加。

（7）增加作物產量，提高農產品品質

由於殼寡糖刺激根系、促進前期生長、提高葉片光合效率，特別在大棚光照不夠充足的條件下，植物增產顯著。在遭受雹災的情況下，張劍波試驗表明，大西洋品種收穫前15天的對照畝產1951kg，畝用100毫升噴溝可增產334公斤，增產率17.1%，畝用150毫升噴溝可增產21.6%。說明百淨噴溝促進了馬鈴薯的早期根系，植株早發，對後期產量增加明顯，並且用量越大，增產越明顯。同時，均勻度增加，可提高一級薯塊的商品率。

柑橘在生長季節噴施殼寡糖溶液3次後，品質有很大的提高，主要體現在維C含量提高20%，可溶性總糖提高13%，可溶性固形物含量提高6%，固酸比提高52%，柑橘可滴定酸含量降低21%。在葡萄、西瓜、番茄上得到了類似的結果。

（8）降解植物體內化學農藥殘留

殼寡糖可以誘導提高植物細胞內的P450酶活性，降解植物體內化學農藥殘留，對於茶葉、中藥材、果蔬、菸草等作物中的甲氰菊酯、氰氯菊酯、噠蟎酮、聯苯菊酯的降解效果顯著，達到了100%。

（9）安全增效

與殺菌劑混用，可以大幅降低殺菌劑用量，最高可降低化學農藥用量的90%，防治作物病害及提高產量效果明顯。此外，殼聚糖及其衍生物可以和木黴菌、白僵菌、蘇雲金桿菌等生物菌包封在一起做成製劑，不但利於這些微生物製劑的儲運（作為微生物的碳源和氮源），也能夠促進它們的使用效果。

（10）果蔬保鮮劑

果蔬採摘後損失主要是由真菌感染、生理疾病和物理傷害引起的。果蔬保鮮是基於控制微生物的活動來減緩其正常生命活動速度，並保持果蔬自然耐藏及抗病能力，即抑制果蔬呼吸作用，阻止乙烯生成或降低乙烯濃度。

使用殼聚糖及其衍生物為主體的水溶液或乳濁液，在果蔬表面噴塗或浸泡，乾燥後可以形成一層無色透明薄膜，降低果蔬的蒸騰作用，使果蔬保持良好的質地。不同濃度的溶液，粘度不同，所形成的保鮮膜的疏密程度也不同，對保鮮時間的長短有著明顯的影響，一般選擇濃度為1%~2%效果較為理想。

除此之外，殼聚糖具有獨特的調節植物氮代謝功能、形成作物及土壤屏障膜、鈍化及螯合重金屬、改善土壤結構上作用優秀，值得大家共同探索。

殼寡糖終端應用

殼寡糖的最佳使用濃度：

（1）種子處理

100ppm浸種12~24小時（與溫度有關），或500ppm拌種或噴種；

（2）葉面噴施

50~100 ppm（人工或機械噴霧器）；適合飛防，濃度需增大；

（3）地下衝施

畝用量為15~25克殼寡糖原藥；

殼寡糖的最佳使用時間

（1）在作物生長的關鍵時期使用，包括種子、幼苗期、定植前或後、開花前、膨大期或灌漿期等；

（2）在逆境發生前或初期，包括凍害、旱害、澇害、病害等發生前1天以上。

殼寡糖的起效期、見效期與持效期

（1）起效時間

（2）見效期在24-36小時；

（3）持效期在7-9天以上。

殼寡糖的安全性

（1）過量使用會在短期內延緩作物的生長，數天內會恢復，不會對作物造成減產和不可逆的傷害；

（2）針對蘋果的破壞性試驗表明，5-10倍的過量使用依然對作物安全

殼寡糖發展前景及存在問題

對於大分子量的甲殼素來說，是不溶於水，也不溶於酸和鹼的，這直接限制了其在多領域的實際應用。因此，就必須用土壤施用的方法，通過土壤微生物的作用把甲殼素分解成更小分子的物質才能被作物吸收利用。

這樣一來，鑑於分子量相對較小的殼寡糖類產品可葉噴、可土施、可包衣、可衝施，其功能性及施用方式的優勢就非常明顯了，此類產品的在農業上的應用必定會前景無限。

儘管如此，但也存在了不少問題，如原料生產及加工企業規模普遍偏小、工藝技術落後、產業化程度低、殼寡糖有效活性成分含量低等，「小作坊」式的生產企業殼寡糖的出廠檢測還停留在脫乙醯度、含量、水不溶物、水分、灰分、pH、分子量、聚合度、重金屬含量等基礎指標上，產品活性及性能是否穩定尚未能形成指標，如何關注並提高的活性成為殼寡糖產業化至關重要的一環。

來源：農資頭條，李曉平編輯整理

參考資料來源：

《甲殼素/殼聚糖材料及應用》施曉文 鄧紅兵 杜予民編著，化學工業出版社

《植物免疫誘抗劑氨基寡糖素應用技術》楊普雲 李萍 張善學 陸紅霞編著，中國農業出版社

三浦百草生物微信訂閱號《氨基寡糖素系列》張劍波

《殼寡糖在農業中的研究與應用》趙勇

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