甲殼素、殼聚糖、殼寡糖的農業用途
4 殼寡糖 CHITOOLIGOSACCHARIDE
中文名：殼寡糖
通用名：幾丁寡糖，殼聚寡糖，低聚殼聚糖，氨基寡糖素，聚氨基葡糖、甲殼低聚糖英文名：Chitosanoligosaccharide，chito-oligosaccharide
CAS:148411-57-8
分子式:C12H24N2O9
分子量:340.32696
分子量： 約為聚合度*161
理化性質：易吸潮，溶液PH≤12的水溶液
商品名稱：施特靈、好普、淨土靈、天達裕豐劑型：0.5％、2％，5%水劑
殼寡糖是指D－氨基葡萄糖以β－1.4糖苷鍵連接的低聚糖，由幾丁質降解得殼聚糖後再降解制得。殼寡糖可以從蝦蟹類生物外殼的甲殼素中直接提取，或由微生物發酵提取的產品。殼寡糖的製備方法很多，近幾年常見的製備方法有物理法、化學法、酶解法、複合降解法和糖基轉移法。這幾種製備方法都有其自身的優缺點，其中，酶降解法以反應條件溫和、所需反應試劑少、環境污染小、產率高、反應易控制、 產物均一性好等優點而成為製備殼寡糖的首選方法。
殼寡糖是將殼聚糖降解得到的一種聚合度在2~20之間寡糖產品，分子量≤3200Da，是水溶性較好、功能作用大、生物活性高的低分子量產品。它具有殼聚糖所沒有的較高溶解度，全溶于水，容易被生物體吸收利用等諸多獨特的功能，其作用為殼聚糖的14倍。殼寡糖是自然界中唯一帶正電荷陽離子鹼性氨基低聚糖，是動物性纖維素。
殼寡糖是指D－氨基葡萄糖以β－1.4糖苷鍵連接的低聚糖，由幾丁質降解得殼聚糖後再降解制得，或由微生物發酵提取的低毒殺菌劑。農業級殼寡糖能對一些病菌的生長產生抑制作用，影響真菌孢子萌發，誘發菌絲形態發生變異、孢內生化發生改變等。能激發植物體內基因，產生具有抗病作用的幾丁酶、葡聚糖酶、保素及PR蛋白等，並具有細胞活化作用，有助於受害植株的恢復，促根壯苗，增強作物的抗逆性，促進植物生長發育。
殼寡糖以其來源廣泛、誘抗活性高並能調節植物生長發育等優勢，逐漸成為國內外關注熱點。作為生物農藥，殼寡糖在防病和抗病方面有著多種機制，除了作為活性信號分子，迅速激發植物的防衛反應，啟動防禦系統，使植物產生酚類化合物、木質素、植保素、病程相關蛋白等抗病物質，並提高與抗病代謝相關的防禦酶和活性氧清除酶系統的活性，寡糖對植物病原菌直接的抑制作用也是其抗病的必要組成部分。一般認為殼寡糖抗菌機理是:在酸性條件下, 殼寡糖分子中—NH+3與細菌細胞壁所含矽酸、磷酸脂等解離出陰離子結合,從而阻礙細菌大量繁殖;然後,氨基寡糖素進一步低分子化,通過細胞壁,進入微生物細胞內,使遺傳因數從DNA到RNA轉錄過程受阻,造成微生物徹底無法繁殖。將殼寡糖用於製造生物農藥是未來的發展方向,它在環境中易於降解,完全不會對環境造成汙
染，兼有藥效和肥效雙重生物調節功能的特點,可誘導啟動植物免疫系統,提高植物抗病毒能力。殼寡糖可作為植物功能調節劑,具有活化植物細胞，促進植物生長，調節植物抗性基團的關閉與開放,啟動植物防禦反應,啟動抗病基因表達等作用。日本已將殼寡糖製成植物生長調節劑,用於提高某些農作物產量。張文清等研究了殼寡糖對黃瓜生長的促進作用，結果表明，殼寡糖處理過的黃瓜植物不但對霜黴病的抗性增強，而且對果實採收期可提前3～
5d，產量明顯提高。
殼寡糖作為一種植物生長調節劑及抗菌劑，可誘導植物產生PR蛋白和植保素，利用氨基寡糖素為基本成分研製的新型種衣劑，具有巨大的生產潛力。對殼寡糖油菜種衣劑劑型應用效果進行研究，利用殼聚糖酶降解殼聚糖獲得的氨基寡糖素為基本成分，配以化肥、微量元素及防腐劑等成分進行混合，調製成較穩定的膠體溶液後拌種，對油菜種子發芽和出苗均無明顯影響，但可促進油菜生長，提高壯苗率，增加產量，增產幅度在4.3
3%～9.67%，增產以增加每角果粒數為主。殼寡糖拌種可明顯抑制油菜菌核病的發生，
3個油菜品種的防治率為34.19%～44.1%。
殼寡糖誘導作物的抗性不僅表現在抗病(生物逆境)方面,也表現在抵抗非生物逆境方面。施用殼寡糖對作物的抗寒冷、抗高溫、抗旱澇、抗鹽鹼、抗肥害、氣害、抗營養失衡等方面均有良好作用。這是由於氨基寡糖素對作物本身以及土壤環境均產生了多方面的良好影響,譬如殼寡糖誘導作物產生的多種抗性物質中,有些具有預防、減輕或修復逆境對植物細胞的傷害作用;
殼寡糖能促使作物生長健壯,健壯植株自然也有較強的抗逆能力。以草莓懸浮培養的細胞為物件,研究了殼寡糖處理對活性氧代謝的效應。結果表明殼寡糖可誘導草莓懸浮培養細胞的活性氧迸發,同時也可誘導活性氧清除酶活性上升,可以認為殼寡糖處理能直接誘導活性氧產生速率的早期直接增加。這可能有利於啟動活性氧信號系統,並引起抗性信號的轉導。而在處理後期活性氧清除酶———CAT和SOD活性顯著增加,可以清除過多活性氧, 避免活性氧積累對細胞的傷害作用。因而殼寡糖處理草莓細胞可以誘導產生抗性反應。
浩瀚農業技術專家實踐中發現：當作物幼苗遇低溫冷害而萎蔫時,及時施用殼寡糖,很快植株就恢復了長勢;當作物不論是什麼原因導致根系老化時,施用氨基寡糖素能促發有活力的新根;當作物遭受農藥藥害導致枝葉枯萎時,施用殼寡糖可以輔助解毒並使之很快就抽出新的枝葉。
殼寡糖在國內農業上多被稱為氨基寡糖素。主要是被登記為生物農藥。
在陝西的煙草苗期或病毒病發病初期每隔7天連續噴施2.0%氨基寡糖素
3-4 次，對煙草病毒病的抑制作用明顯，防治效果達到 72.4-77.9%，最佳使用濃度為300-400倍液。
陝西陝西植保站用2%氨基寡糖素防治番茄病毒病，晚疫病和灰黴病。結果表明，對番茄病毒病和晚疫病的控制作用明顯，防治效果分別為69.3%-81.6%和66.2-81.76%最佳使用濃度為300-500倍液。是番茄病毒病和晚疫病有效的生物防治措施。但對番茄灰黴病的防治效果不佳，防效僅為32%
陝西植保站用 2% 氨基寡糖素防治辣椒疫病、病毒病和枯萎病，結果表明，在疫病、病毒病發病初期噴施，防治效果分別達到69.03-73.91% 和81.36%；枯萎病發病後噴施，病株率得到有效 控制。防治疫病最佳使用濃度為 500-800 倍液，防治病毒病、枯萎病最佳使用濃度為500倍液。
2013年 陝西省在小麥拔節期、孕穗期和抽穗期施用5％氨基寡糖素（750倍稀釋液），小麥生長安全，增產效果明顯，每畝可增 產6％以上
在湖北宜城，採用5%氨基寡糖素500倍液在播種前對砧木、西瓜種子浸種處理，在瓜苗移栽後3d及伸蔓期、現花期、果實膨大 期採用1000倍液對植株進行葉面噴霧處理，能起到較好的控病抗病和增產效果，瓜苗移栽後10～12d防治效 果為82.2%，成熟期防治效果為73.5%。
在山西萬榮的萬紅寶桃樹上噴施5% 氨基寡糖素後，對當地桃樹主要病害桃穿孔病的防效可達 63% 以上。
在廣西水稻生長分蘖期，孕穗期噴施 5%氨基寡糖素1000倍+10%醚菊酯1000倍液，可提高水稻產量並減輕稻穗瘟的危害（田間防效64.7%）。
新疆瑪納斯縣田間試驗表明：5%氨基寡糖素水劑對刀豆冷害具有良好的治療效果，第3 次施藥後 7
d 達 93.76%的效果。
廣西5％氨基寡糖素能夠促進種子發芽整齊、秧苗生長、分蘖及秧苗根系生長（500倍液浸種），減少緩苗期返青時間，對水稻紋枯病防治效果為66.5％，增產效果達10.6％（8
00倍液葉面噴灑）。
新疆的試驗表5%氨基寡糖素（800倍稀釋）誘導棉花對枯、黃萎病防治效果最高分別可達
80%和70%。
氨基寡糖素(O．5％水劑)防治黃瓜根結線蟲病試驗。試驗結果表明，用氨基寡糖素(0．5 ％ 水劑)對水對黃瓜進行灌根處理，可以較好的防治黃瓜根結線蟲病。其中：有效成分用量45 g／hm2、
60 g／hm2的防效分別達到65．73％和69．10％：產量分別增加22．8
8％和30．61％。
浙江的試驗表明5％氨基寡糖素對茶葉有較好增產作用，噴施 3次（800倍稀釋）增產達2
2.51％，噴施2次增產達17.13％，增產主要表現在增加發芽密度、芽長和芽重。而且提高茶葉中茶多酚和咖啡鹼含量，同時能降低稀土含量。
湖北的試驗氨基寡糖素0.5％水劑防治番茄晚疫病效果顯著． 能有效地增強番茄的抗病能力，使用劑量在14～18.89 g.a.i./hm2時，防效均在80％以上。
農科院棉花所用3種氨基寡糖素水劑進行河南棉花田間試驗，探討了其對棉花黃萎病的防治效果及田間使用技術。結果表明：在本試驗用量下，0.5％氨基寡糖素水劑對棉花黃萎病的防治效果可達37.5％，3％氨基寡糖素水劑對棉花黃萎病的防治效果可達54.0％；0.
5％氨基寡糖素水劑有效成分用量在11.25克/公頃 (稀釋350倍)左右較為合適。氨基寡糖素水劑適合在棉花黃萎病發生初期進行葉面噴施，噴施用水量為 780升/公頃。2左右，每7 d一次，連續3～4次。
新疆自治區植保站用氨基寡糖素對甜瓜、 制種西瓜等8種作物上的12種病害有一定的誘導抗病和防控作用，防效為8.1％～100％；對棉花、萵筍等6種作物有 不同程度的增產作用，較對照增產1.6％，53.4％；可以顯著促進甜瓜、大棗、萵筍的生長；改善甜瓜、番茄、西瓜、大棗的品質；對緩解制種刀豆冷害和因2,4滴丁酯引起的棉花藥害有較好作用。
雲南的試驗結果表明 0.5%氨基寡糖素（500倍稀釋液）對煙草病毒病有較理想的防治效果，其最終防效達64.9％。
雲南噴施 5％氨基寡糖素水劑對防治柑橘凍害，提高坐果率和果實品質方面效果明顯，其中800倍液的處理在防凍、提高單果重、改善柑橘營養品質方面效果最好，500倍液的處理柑橘坐果率最高。
殼寡糖應用於農業上，有調控植物生長發育、啟動植物防禦反應、殺菌防病等功能。殼寡糖能提高多種作物的抗病性，並有助於提高抗寒能力、葉綠率含量、光合速率等，還具有促進生長、控制徒長等作用，可以提高作物產量、品質。
國內目前氨基寡糖素農藥，經廣泛的田間實驗及室內驗證西瓜枯萎病、棉花黃萎病、番茄晚疫病、煙草病毒病、黃瓜白粉病、生菜立枯病、辣椒疫病等多種病害均有很好的防效。
5 尾章
甲殼素，殼聚糖和殼寡糖屬於同一來源的分子大小不同的化合物。甲殼素的溶解度最低，殼寡糖的水溶性最好。三種物質在農業上都可被利用。
甲殼素的化學製備法是目前工業化採用的最廣泛,工藝最成熟的一種方法。先用稀酸脫除無機鈣, 稀堿液脫去蛋白質, 最後用氧化劑脫色得到。我國湖南某單位發現, 只要將甲殼素水洗至中性, 然後置於陽光下曬乾, 就能得到白色的產品, 無需用化學試劑脫色。甲殼素再進一步用濃堿脫乙醯便得到了殼聚糖。
甲殼素可以直接施用到土壤中。甲殼素的添加實質上是啟動土壤中的某些微生物種類，例如放線菌和依賴放線菌生活的細菌。因此，在施用了甲殼素的土壤中的這些菌類的數量會有明顯的增加。據文獻記載，這種增加的幅度可達到30倍之多，甚至有文獻介紹這種變化可達到1000倍之多。由於線蟲和昆蟲的體壁上都含有甲殼素，因此這些放線菌的數量增加後也會對線蟲和昆蟲構成威脅。致使這些節肢動物的群體數量下降。 由於這種防治不是直接的作用，所以甲殼素呈現更多地是肥料特性。殼聚糖再農業中的應用或許更多是利用其成膜性。在種子處理和果品保鮮上的嘗試比較多見。殼寡糖雖然成本最
高，但是植物更容易吸收。所以多用於植物病害的防治。因此農藥的特性比較突出了。
同樣來源的物質經過不同的加工工藝得到不同的產品。無論是哪一類產品都具有其特點。在生產中根據這些特點有效的使用產品才能獲得更多的優良效果。在過去的百年
間，因為不同的科學家都會按照自己受教育的背景選擇自己所用的名詞。特別在國內的科技界更是混亂。 甲殼素，殼聚糖和殼寡糖的使用更像是他們都來自於蝦蟹殼的加工產品。可是在昆蟲學的研究中更願意稱甲殼素為幾丁質。甚至某些學者也對這些詞彙之間的關聯不夠重視。有意思的是在英文文獻中，CHITIN和CHITOSAN並沒有其他的同義詞。所以我們在工作中或者以英文為准來確認這些物質，或者必須要自己規範。
甲殼素,殼聚糖和殼寡糖的資訊在前面的章節中都做過介紹了. 最後還是要強調一點就是各位一定要注意各種產品的規格和用量。無論任何產品在使用時,首先就必須涉及到用
量。這三類產品的使用也毫不例外. 2015年Hafizur Rahman的試驗結果表明在80微克/毫升是無論是高聚合度的殼聚糖(DP206)
和聚合度為3-10的殼寡糖對灰黴病菌都沒有抑制作用.但是到了1300微克/毫升時,兩種產品就都能表現出對病原菌的抑制效果.除了用量會影響效果,產品的規格也會影響效果.在上述的試驗中,聚合度為23-41的殼寡糖即便是在80
微克/毫升的水準時,也能表現出理想的對病原菌的抑制效果.
目前在大多數文獻中, 都對用量水準有了比較明確的表述. 但是對產品的規格確還缺乏一個明確的指標.殼聚糖和殼寡糖類產品都應該有脫乙醯度DD和聚合度DP的標示.聚合度就是指聚糖和寡糖中糖鏈分子的大小. 另外一種表達化合物的方式就是達爾頓Da。
(尚有後續.......)
資料來源: www.191.cn
