生物農(nóng)藥殼寡糖應(yīng)用研究范文

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摘要：生物農(nóng)藥是指用于防治農(nóng)作物的病蟲草等有害生物、具有農(nóng)藥特性的生物活體及其產(chǎn)生的生理活性物質(zhì)和轉(zhuǎn)基因產(chǎn)物，包括微生物農(nóng)藥、農(nóng)用抗生素、植物源農(nóng)藥、生物化學(xué)農(nóng)藥、轉(zhuǎn)基因生物農(nóng)藥和天敵生物農(nóng)藥。與傳統(tǒng)的化學(xué)農(nóng)藥相比，生物農(nóng)藥具有環(huán)境兼容性好，來源廣泛；不易產(chǎn)生抗性，易于保護生物多樣性；對人畜和非靶標(biāo)生物安全等優(yōu)點。因此，開發(fā)高效生物農(nóng)藥對農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、維護生態(tài)環(huán)境、保護人類健康具有極其深遠的意義。本文就生物農(nóng)藥殼寡糖在大田作物、經(jīng)濟作物、水果蔬菜及畜禽病蟲害防治方面的應(yīng)用研究進行介紹，指出生物農(nóng)藥殼寡糖的發(fā)展前景。

關(guān)鍵詞：生物農(nóng)藥；殼寡糖；環(huán)境兼容；可持續(xù)發(fā)展

病原菌感染是引起農(nóng)作物病蟲害、造成作物減產(chǎn)的重要原因，甲殼素酶對病原真菌具有抑制生長作用，殼聚糖/殼寡糖在植物中是激活甲殼素酶的誘導(dǎo)物[1]。此外，作為植物營養(yǎng)物及植物生長調(diào)節(jié)劑，甲殼素及其衍生物可以促進植物細胞活化，刺激植物生長發(fā)育，能對真菌、細菌、病毒及害蟲產(chǎn)生毒性，從而誘導(dǎo)植物啟動防御系統(tǒng)，刺激有益微生物的生長和活性[2，3]。另外，殼聚糖可以形成屏障膜，螯合礦物質(zhì)及營養(yǎng)物，將其同病原體隔離，并且阻止病原體中真菌霉素的釋放。因此，甲殼素衍生物尤其是殼聚糖/殼寡糖可以作為生物農(nóng)藥，在促進植物生長、農(nóng)作物防病蟲害和抗病等方面具有重要作用，可廣泛應(yīng)用于大田作物、經(jīng)濟作物、水果蔬菜及畜禽的病蟲害防治。

一、大田作物

水稻的兩種主要病害是稻瘟病和紋枯病，病蟲暴發(fā)在世界范圍內(nèi)每年可造成水稻上億公斤減產(chǎn)，甚至可以造成50%產(chǎn)量損失。研究3種不同脫乙酰度殼聚糖（85%、75%、92%）對水稻紋枯病菌的抑制效果，結(jié)果推測殼寡糖結(jié)合到質(zhì)膜上并激發(fā)多種防御反應(yīng)的誘導(dǎo)子，參與植物防御[4]。胡健等[5]以不同分子量的殼寡糖作為水稻生長誘導(dǎo)劑，試驗表明：對供試水稻品種葉片的幾丁質(zhì)酶的誘導(dǎo)作用，不同相對分子質(zhì)量的作用效果是不同的，苗期的誘導(dǎo)速度要快于抽穗期的誘導(dǎo)速度。不同水稻品種對紋枯病的抗性，殼寡糖幾丁質(zhì)酶的誘導(dǎo)能力也不同，無論是苗期還是抽穗期，抗病能力強的水稻品種，幾丁質(zhì)酶的誘導(dǎo)水平也高。

二、經(jīng)濟作物

Davydova等[6]研究了幾丁質(zhì)寡糖在大豆細胞膜上的結(jié)合位點。趙龍杰[7]研究殼寡糖衍生物在非系統(tǒng)侵染型（心葉煙）煙株中對感染煙草花葉病毒煙葉的枯斑抑制效果。殼聚糖在植物病蟲害防治應(yīng)用中具有較強的殺蟲活性。用殼聚糖處理煙草能顯著降低由煙草壞死病毒引起的傷口大小。同樣，殼聚糖能抑制由煙草花葉病毒引起的局部傷口壞死。陸引罡等[8]以化肥、微量元素及防腐劑等成分為輔料，以殼寡糖為基本成分，混合調(diào)制成較穩(wěn)定的膠體溶液，再進行拌種，發(fā)現(xiàn)其可促進油菜生長，提高壯苗率，但是對油菜種子發(fā)芽和出苗均無顯著影響，但殼寡糖拌種可明顯抑制油菜菌核病。任明興等[9]用分子量3000的殼寡糖噴施茶樹葉面，表明殼寡糖對提高茶樹的抗逆能力具有潛在的調(diào)節(jié)作用。劉弘等[10]用50mg/L殼寡糖噴施早熟梨，可明顯增強樹勢，提高其抗病能力，促進其生長，減少落果，防止梨樹早期落葉。何培青等[11]用殼聚糖處理番茄葉片，處理后葉片中葉綠素含量明顯高于正常接菌植株。

三、畜禽、水產(chǎn)養(yǎng)殖

殼寡糖具有多重生理功能，能促進農(nóng)作物免疫增強、抗菌、抗炎等，在水產(chǎn)和畜禽動物營養(yǎng)中，目前已開始應(yīng)用并有望成為抗生素的綠色替代品，實際效果日益受到廣泛關(guān)注。作為飼料添加劑，殼寡糖可改善畜禽和水產(chǎn)動物的活體機能，提高機體免疫力，具有抗菌、抗炎的藥效功能。林等[12]研究鯉魚日糧中添加2g/kg殼寡糖，可顯著提高其特定生長率。劉含亮等[13]研究了日糧中添加200～400g/kg殼寡糖，可顯著增強虹鱒白細胞吞噬率、吞噬指數(shù)及血清和肝臟溶菌酶活性，提高血清中總蛋白、白蛋白、球蛋白水平以及虹鱒增重率和蛋白質(zhì)效率，降低飼料利用率。羅等[14]研究表明，日糧中添加40g/kg殼寡糖能顯著增強虹鱒吞噬能力，降低血液中皮質(zhì)醇水平，從而發(fā)揮抗菌和抗應(yīng)激作用。已有研究結(jié)果表明，不同濃度殼寡糖的添加對吉富羅非魚幼魚的生長、非特異性免疫功能以及血脂指標(biāo)均有影響[15]。孫立威等[16]研究虹鱒幼魚腸道菌群受殼寡糖的影響，結(jié)果顯示腸道菌群的多樣性降低，其中腸桿菌科和假單胞菌屬減少或消失了。能利用殼寡糖作為唯一碳源的菌株數(shù)量受到殼寡糖及其濃度的影響。抗感染試驗結(jié)果表明，殼寡糖能提高虹鱒幼魚抗嗜水氣單胞菌感染的能力。在肉仔雞生長性能受殼寡糖與抗生素（金霉素）影響的對比效應(yīng)研究中，游金明等[17]在肉仔雞日糧中添加一定量的殼寡糖，具有較好的促生長效果，并能用于替代肉雞日糧中的金霉素。周等[18]研究發(fā)現(xiàn)，日糧中添加14g/kg或28g/kg殼寡糖，可增加血液中紅細胞數(shù)量和高密度脂蛋白膽固醇濃度，降低肉雞胸部脂肪含量，從而提高雞肉品質(zhì)。日糧中添加250g/kg殼寡糖可降低肉雞血液中低密度脂蛋白膽固醇濃度，而對高密度脂蛋白膽固醇無影響[19]。在日糧中添加殼聚糖對斷奶仔豬生長發(fā)育的影響是良性的。王[20]研究腸道菌群結(jié)構(gòu)中大腸桿菌致病菌、乳酸桿菌的對乳酸和戊酸濃度變化判斷營養(yǎng)物質(zhì)的消化率。嚴(yán)[21]通過斷奶仔豬血液中淋巴細胞總數(shù)，推斷其可以降低排泄物中大腸桿菌數(shù)量，以此判斷營養(yǎng)物質(zhì)的消化率。陳等[22，23]在日糧中添加殼寡糖能提高斷奶仔豬第2飼養(yǎng)階段或全期的平均日采食量、平均日增質(zhì)量、干物質(zhì)和氮的表觀消化率，并與殼寡糖添加水平呈正相關(guān)。目前，殼寡糖的研究主要集中在單胃動物上，在反芻動物上的研究國內(nèi)外鮮見報道[24-26]。隨著我國生物技術(shù)水平的不斷提高，我國各級政府對生物農(nóng)藥的創(chuàng)制與研究開發(fā)日益高度重視，給予廣泛的支持。通過國家科技部“863”計劃項目、各級各類省級的專項資助，在生物農(nóng)藥資源的挖掘、新劑型的研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化示范推廣、不同生物農(nóng)藥標(biāo)準(zhǔn)的制定等方面投入大量資金援助，這對于推動我國生物農(nóng)藥創(chuàng)新、推廣與應(yīng)用奠定了堅實的基礎(chǔ)，促成了多種新型生物農(nóng)藥創(chuàng)新并得到實際應(yīng)用，對生物農(nóng)藥產(chǎn)業(yè)有著不可估量的前景[27]。

作者：周佳麟 陳詠梅 吳旭乾 陳春霞 金學(xué)平 單位：武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院