生物农药壳寡糖应用研究.docx

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1、生物农药壳寡糖应用研究摘要:生物农药是指用于防治农作物的病虫草等有害生物、具有农药特性的生物活体及其产生的生理活性物质和转基因产物,包括微生物农药、农用抗生素、植物源农药、生物化学农药、转基因生物农药和天敌生物农药。与传统的化学农药相比,生物农药具有环境兼容性好,来源广泛;不易产生抗性,易于保护生物多样性;对人畜和非靶标生物安全等优点。因而,开发高效生物农药对农业可持续发展、维护生态环境、保护人类健康具有极其深远的意义。本文就生物农药壳寡糖在大田作物、经济作物、水果蔬菜及畜禽病虫害防治方面的应用研究进行介绍,指出生物农药壳寡糖的发展前景。关键词:生物农药;壳寡糖;环境兼容;可持续发展病原菌感染

2、是引起农作物病虫害、造成作物减产的重要原因,甲壳素酶对病原真菌具有抑制生长作用,壳聚糖/壳寡糖在植物中是激活甲壳素酶的诱导物1。此外,作为植物营养物及植物生长调节剂,甲壳素及其衍生物能够促进植物细胞活化,刺激植物生长发育,能对真菌、细菌、病毒及害虫产生毒性,进而诱导植物启动防御系统,刺激有益微生物的生长和活性2,3。另外,壳聚糖能够构成屏障膜,螯合矿物质及营养物,将其同病原体隔离,并且阻止病原体中真菌霉素的释放。因而,甲壳素衍生物尤其是壳聚糖/壳寡糖能够作为生物农药,在促进植物生长、农作物防病虫害和抗病等方面具有重要作用,可广泛应用于大田作物、经济作物、水果蔬菜及畜禽的病虫害防治。一、大田作物

3、水稻的两种主要病害是稻瘟病和纹枯病,病虫爆发在世界范围内每年可造成水稻上亿公斤减产,甚至能够造成50%产量损失。研究3种不同脱乙酰度壳聚糖85%、75%、92%对水稻纹枯病菌的抑制效果,结果揣测壳寡糖结合到质膜上并激发多种防御反响的诱导子,介入植物防御4。胡健等5以不同分子量的壳寡糖作为水稻生长诱导剂,试验表明:对供试水稻品种叶片的几丁质酶的诱导作用,不同相对分子质量的作用效果是不同的,苗期的诱导速度要快于抽穗期的诱导速度。不同水稻品种对纹枯病的抗性,壳寡糖几丁质酶的诱导能力也不同,无论是苗期还是抽穗期,抗病能力强的水稻品种,几丁质酶的诱导水平也高。二、经济作物Davydova等6研究了几丁质

4、寡糖在大豆细胞膜上的结合位点。赵龙杰7研究壳寡糖衍生物在非系统侵染型心叶烟烟株中对感染烟草花叶病毒烟叶的枯斑抑制效果。壳聚糖在植物病虫害防治应用中具有较强的杀虫活性。用壳聚糖处理烟草能显著降低由烟草坏死病毒引起的伤口大小。同样,壳聚糖能抑制由烟草花叶病毒引起的局部伤口坏死。陆引罡等8以化肥、微量元素及防腐剂等成分为辅料,以壳寡糖为基本成分,混合调制成较稳定的胶体溶液,再进行拌种,发现其可促进油菜生长,提高壮苗率,但是对油菜种子发芽和出苗均无显著影响,但壳寡糖拌种可明显抑制油菜菌核病。任明兴等9用分子量3000的壳寡糖喷施茶树叶面,表明壳寡糖对提高茶树的抗逆能力具有潜在的调节作用。刘弘等10用5

5、0mg/L壳寡糖喷施早熟梨,可明显加强树势,提高其抗病能力,促进其生长,减少落果,防止梨树早期落叶。何培青等11用壳聚糖处理番茄叶片,处理后叶片中叶绿素含量明显高于正常接菌植株。三、畜禽、水产养殖壳寡糖具有多重生理功能,能促进农作物免疫加强、抗菌、抗炎等,在水产和畜禽动物营养中,目前已开场应用并有望成为抗生素的绿色替代品,实际效果日益遭到广泛关注。作为饲料添加剂,壳寡糖可改善畜禽和水产动物的活体机能,提高机体免疫力,具有抗菌、抗炎的药效功能。林等12研究鲤鱼日粮中添加2g/kg壳寡糖,可显著提高其特定生长率。刘含亮等13研究了日粮中添加200400g/kg壳寡糖,可显著加强虹鳟白细胞吞噬率、吞

6、噬指数及血清和肝脏溶菌酶活性,提高血清中总蛋白、白蛋白、球蛋白水平以及虹鳟增重率和蛋白质效率,降低饲料利用率。罗等14研究表明,日粮中添加40g/kg壳寡糖能显著加强虹鳟吞噬能力,降低血液中皮质醇水平,进而发挥抗菌和抗应激作用。已有研究结果表明,不同浓度壳寡糖的添加对吉富罗非鱼幼鱼的生长、非特异性免疫功能以及血脂指标均有影响15。孙立威等16研究虹鳟幼鱼肠道菌群受壳寡糖的影响,结果显示肠道菌群的多样性降低,其中肠杆菌科和假单胞菌属减少或消失了。能利用壳寡糖作为唯一碳源的菌株数量遭到壳寡糖及其浓度的影响。抗感染试验结果表明,壳寡糖能提高虹鳟幼鱼抗嗜水气单胞菌感染的能力。在肉仔鸡生长性能受壳寡糖与

7、抗生素金霉素影响的比照效应研究中,游金明等17在肉仔鸡日粮中添加一定量的壳寡糖,具有较好的促生长效果,并能用于替代肉鸡日粮中的金霉素。周等18研究发现,日粮中添加14g/kg或28g/kg壳寡糖,可增加血液中红细胞数量和高密度脂蛋白胆固醇浓度,降低肉鸡胸部脂肪含量,进而提高鸡肉品质。日粮中添加250g/kg壳寡糖可降低肉鸡血液中低密度脂蛋白胆固醇浓度,而对高密度脂蛋白胆固醇无影响19。在日粮中添加壳聚糖对断奶仔猪生长发育的影响是良性的。王20研究肠道菌群构造中大肠杆菌致病菌、乳酸杆菌的对乳酸和戊酸浓度变化判定营养物质的消化率。严21通过断奶仔猪血液中淋巴细胞总数,推断其能够降低排泄物中大肠杆菌

8、数量,以此判定营养物质的消化率。陈等22,23在日粮中添加壳寡糖能提高断奶仔猪第2饲养阶段或全期的平均日采食量、平均日增质量、干物质和氮的表观消化率,并与壳寡糖添加水平呈正相关。目前,壳寡糖的研究主要集中在单胃动物上,在反刍动物上的研究国内外鲜见报道24-26。随着我国生物技术水平的不断提高,我国各级政府对生物农药的创制与研究开发日益高度重视,给予广泛的支持。通过国家科技部“863计划项目、各级各类省级的专项赞助,在生物农药资源的挖掘、新剂型的研发、产业化示范推广、不同生物农药标准的制定等方面投入大量资金援助,这对于推动我国生物农药创新、推广与应用奠定了坚实的基础,促成了多种新型生物农药创新并得到实际应用,对生物农药产业有着不可估量的前景27。

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