甲壳胺低聚糖介绍

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1、技术资料新型植物生长调节剂甲壳胺的生物学特性及其在农业上的应用韩德元1  许光善2   任肇利3（1北京市农林科学院植保环保研究所；2韩国庆南大学；3北京金地运通信息咨询有限公司）   甲壳质（Chitin、甲壳素、壳多糖）是一种天然有机高分子多糖，广泛分布在自然界虾、蟹的甲壳以及昆虫的甲壳和一些真菌的细胞壁及植物的细胞壁中。 甲壳胺又名脱乙酰甲壳质、可溶性甲壳质、脱乙酰壳多糖，英文名称Chitosan，化学名称为（1→4）-2-氨基-2-脱氧-β-D-葡聚糖，它是由甲壳质经脱乙酰作用而得到的一种氨基多糖，其化学结构为：

2、 将蟹、虾等甲壳类动物壳干燥、粉碎、水洗并经与稀盐酸、稀氢氧化钠加热处理等工序，得到甲壳质。甲壳质再经浓氢氧化钠加热处理脱乙酰基得到甲壳胺。与甲壳质相比，甲壳胺具有更广泛的生物活性。甲壳胺属于寡聚糖，这类物质具有调节植物生长发育，诱导植物产生系统性获得抗病性，抑制病害发生或减轻危害的作用，从而减少农药的使用。由于甲壳质及其衍生物无毒，具有生物可容性，又有资源丰富、制备简单、价格低廉的优势，故应用领域十分广泛。在农业、食品及医药领域引起普遍兴趣，很多甲壳胺产品已经商品化。本文主要介绍甲壳胺对植物的作用机理及在农业上的应用。

3、1甲壳胺对植物的作用1.1促进植物愈伤组织形成甲壳胺有促进植物愈伤组织形成的效果。平野等利用甘蓝叶的愈伤组织进行了模拟试验。在琼脂培养基上添加羧甲基脱乙酰壳多糖、甲壳胺和甲壳胺低聚糖，将甘蓝叶片在暗室培养25天，以空白的培养基为对照，比较形成愈伤组织的重量，结果表明，甲壳胺及甲壳胺低聚糖添加处理与空白对照相比，对形成愈伤组织的促进效果分别为对照的1.2倍和1.5倍。1.2促进植物生长福井等用白花萝卜作根菜类代表，进行了盆栽试验。用甲壳胺（分子量300000）的乳酸水溶液浸种处理、甲壳胺混土处理、甲壳质混土处理及空白对照。于播种后第

4、13，27和37天测叶长、全株重和根重，结果表明，不论用甲壳胺进行种子处理，还是土壤混合处理，萝卜叶长、全重和根重与未处理区相比都显示出促进生长的效果。甲壳胺种子处理的效果高于土壤处理。与甲壳胺相比，甲壳质的促进作用差。林正彦等报道，用低分子甲壳胺和甲壳胺低聚糖处理萝卜种子，在田间条件下增产13%～17%。1.3使植物细胞活化，提高肥料成分的吸收率研究显示，甲壳胺能引起植物细胞活化。例如，在番茄子叶上施用甲壳胺，能诱导产生蛋白酶阻害物质。在大豆细胞培养液中添加甲壳胺，能增强β-葡聚糖（glucosan)的生物合成，它是细胞壁的构成

5、成分之一。豌豆荚施用甲壳胺，与感染镰刀菌一样，会出现抗菌蛋白质。在前述白花萝卜试验中，根部的氮素（N）和钾（K）含量在两个甲壳胺处理区均比对照区高。甲壳胺处理使植物细胞活化，提高了肥料成分的吸收活性。2甲壳胺增强植物抗病性的机理农作物应用甲壳胺可提高抗病性。研究表明甲壳胺对土壤Fusarium属病原菌有抑制作用，可预防和减轻该属病原菌引起的病害。室内外试验还表明，用甲壳胺包覆大豆种子可诱导出壳多糖酶，促进豌豆素的酚类物质形成，提高发芽率，加速大豆生长。小麦种子处理后可增强抗土传真菌病害的能力，还促进木质素的形成，提高抗倒伏能力。

6、此外，甲壳胺可抑制烟草斑纹病毒的传染、水果黑斑病菌的生长和阻止豆科植物病原菌的繁殖。其诱导植物抗病性机理主要是两个方面。(1)使植物壳多糖酶（chitinase）活性化植物本身具有分解甲壳质和甲壳胺的酶，即壳多糖酶。当细胞壁上具有甲壳质和甲壳胺的病原菌侵袭植物时，能诱导植物壳多糖酶以防止病原菌等进入植物体内，故认为甲壳胺具有防止病原菌侵染的作用。例如，当病原性或非病原性镰刀菌孢子接触未成熟豌豆荚时，在诱导产生乙烯和葡聚糖酶（glucanase）的同时，也诱导产生壳多糖酶。在甜瓜叶片感染病原菌时，以及烟草叶片感染烟草花叶病毒时，都

7、会诱导壳多糖酶活性。平野用羧甲基甲壳胺、低分子甲壳胺和甲壳胺低聚糖加入甘蓝叶片愈伤组织培养基，壳多糖酶活性分别提高1.9倍和1.2倍。通过应用甲壳胺或其系列衍生物处理，植物体内的壳多糖酶被激活。因而可利用这种手段人为地提高植物自身的防卫机能，提高植物对病原菌的抵抗力。(2)诱导产生植物抗毒素（phytoalexin)植物抗毒素是当病原菌入侵植物体内时，寄主植物细胞中合成或被活化的抗菌性物质的总称。它的合成与活化，往往是由于寄主细胞死亡而诱导的。其浓度在10～50ng/mL左右便能阻害众多病原菌的繁殖。植物抗毒素在豆科、茄科植物

8、中普遍存在，豌豆中的植保素（plsatin）、大豆中的菜豆素（phaseoline）、马铃薯中的马铃薯防卫素（licitin）等都是植物抗毒素类物质。Alan等报道了甲壳胺及其诱导体对未熟豌豆荚的植保素诱导作用和对两种镰刀菌（Fusariumuso