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壳寡糖在生物防治植物病害中的应用

来源:http://www.zhibao17.com/ 更新时间:2013-02-28 阅览3951次

      植物种植,各个环节都非常的重要,尤其是进行病害的防治,假如植物病害检测仪显示农作物受到病害的侵袭,我们该怎么办呢?是直接农业喷洒,还是采用生物防治方法呢?这个要根据不同的作物,采取最有效,成本最低,效果最好的防治方法,今天为大家介绍一种新型的生物防治方法,利用壳寡糖进行植物病害的防治。
      致病真菌是植物病害的重要病原之一,而几丁质是真菌细胞壁的常见成分,与真菌细胞的发生和维持以及分隔的形成有关,对真菌生长和功能方面具有特殊的重要意义。试验证明,植物中几丁质酶活性的增加对于细胞壁含有几丁质的真菌有抑制作用。因为在丝状真菌的顶端生长中,几丁质和p-1,3-葡聚糖在菌丝顶端同时合成。其顶端暴露的几丁质链可被寄主植物中的几丁质酶所水解,顶端出现了膨胀和溶解,导致真菌死亡。而几丁质及其衍生物如壳聚糖、几丁寡糖等能诱发植物的防御系统,使其产生抵御素、几丁质酶等物质,使植株中的几丁质酶活性大大提高,对一些病原菌产生抑制作用。因此,壳聚糖等可诱导植物的抗病性,可用作新型的植物病害抑制剂,减少病原菌特别是致病真菌对植物的为害。例如,番茄苗用壳聚糖溶液浸根或喷雾或在生长基质中加人壳聚糖可诱导番茄对根腐病的抗病性;用0.4%的壳聚糖溶液直接喷洒到烟草上,10天内即可减少烟草斑纹病毒的传染;喷洒0.1%的壳聚糖还可阻止豆科植物病原真菌的繁殖;利用壳聚糖溶液还可有效地阻止为害水果的黑斑病菌的生长。此外,壳聚糖也可用于控制有首蓓花叶病毒引起的大豆花叶病。几丁质衍生物诱导提高植物抗病性的机理主要是诱导了植物的结构抗病性如使植物细胞壁加厚或木质化,产生侵填体、乳突等,调节植物体内与抗病有关的酶的活性变化,产生植保素、酚类化合物等,此外,几丁质衍生物对一些植物病原菌的直接抑制作用也是减少病原菌对植物的为害的一个重要因素。
      壳寡糖还可作为植物调节剂,增强植物对病虫害的防御能力。1985年Alhersheim等首次提出了寡糖素这个新概念和新领域,并认为寡聚糖具有调控植物生长、发育、繁殖、防病抗病等方面的功能,能够刺激植物的免疫系统反应,激活防御反应,产生具有抗病害的活性物质,抑制病害的形成。刘晓等的研究表明,寡聚糖可提高植物对病原菌毒素的抗耐性,这可能是寡聚糖诱导植物提高抗病性的重要机制之一。胡健等研究了壳寡糖对棉花炭疽病菌、小麦赤霉病菌、水稻白叶枯病菌、马铃薯环腐病菌、棉花角斑病等多种植物病原生长的影响,结果表明,壳寡糖对各种植物病原细菌的生长及植物病原真菌抱子萌发形成菌丝体均有明显的抑制作用。陆引是等的研究表明,壳寡糖拌种可明显抑制油菜菌核病的发生,较高浓度的壳寡糖(0.5-0.75mg/ml)对油菜菌核病菌丝生长有抑制作用,表明壳寡糖对油菜菌核病菌有抗性。总之,壳寡糖具有良好的抗病害功能,且有安全、微量、高效、成本低等优势,可以应用于生物农药产品,部分替代化学农药。目前我国农业病虫害共2000余种,受灾面积数十亿亩。因此,壳寡糖在农林畜牧上的应用对我国的农业可持续发展具有重要意义,以壳寡糖为基础的生物农药将有广阔的发展空间。直接利用微生物防治植物病害是传统生物防治的主要途径,几丁质或壳聚糖裂解菌有很多成功应用的实例。但缺点是这种方式的针对性不强,效果不够稳定;可以直接利用纯化的几丁质酶或壳聚糖酶放人土壤、灌溉水或种子包衣剂中防治植物真菌病害。虽然目前壳聚糖酶已经商品化,但是由于原始的菌株产壳聚糖酶能力仍然普遍偏低,使得壳聚糖酶的来源有限,生产成本高,导致商品壳聚糖酶价格居高不下。同时现在商品壳聚糖酶在热稳定性等方面还不足以适应大规模工业化降解壳聚糖的生产。因此为了向医药工业生产提供更加廉价、高效的壳聚糖酶,一方面需要继续寻找不同微生物来源的壳聚糖酶,筛选产壳聚糖酶能力更强的菌株,寻找具有工业化潜在应用价值的新酶源;另一方面通过基因工程生产和改造现有的壳聚糖酶。
      壳聚糖原料来源广泛,其降解产物壳寡聚糖的应用非常广泛,有着及其广阔的应用前景。采用特异性的壳聚糖酶进行酶法降解壳聚糖制备壳寡聚糖,不仅有高效、产物质量好等特点,同时可以大大降低传统工艺给环境带来的污染。随着研究的深入,人们对壳聚糖酶的作用方式和特点将会了解得更加透彻,从而给生产带来更大的经济效益。
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