壳聚糖及其衍生物

在植物生长发育中的调节作用

 

壳聚糖是甲壳素脱乙酰后的天然高分子直链多糖，而甲壳素是由虾、蟹壳经酸、碱处理所得到。

壳聚糖及其衍生物主要应用于纺织印染、造纸、照相、重金属回收及废水处理，后来则侧重于生物医药、食品等领域。

多年前国外就有报道，壳聚糖及其衍生物在农业中可作为植物生长的调节剂、种子包衣剂、叶面喷洒剂、保湿剂、杀虫剂、杀菌剂、饲料添加剂和土壤改良剂。由于壳聚糖及其衍生物在农业中有增产、品质 改良以及诱导植物的广谱抗病性等作用，所以引起国外的广泛重视，并且已经取得一些可喜的研究成果。

在我国将壳聚糖用于农业方面的研究起步较晚，但也取得明显效果。例如：

将其用于小麦拌种，可促进分蘖，增加有效穗数，比对照组增产10.9%~22.5%。如果与其它杀菌剂配合使用，可抑制枯纹病的发生，其发病率比对照组降低30%~50%；

大豆种子经壳聚糖包衣后，其发芽率、发芽势均有所提高。种子播种后，能促进幼苗发根、结瘤及地下部的生长，能促进幼苗叶片蛋白质合成，提高光合速率等；

利用羟甲基壳聚糖（NCMC）水溶液处理玉米种子，可促进种子萌发，提高发芽率、发芽势，用NCMC水溶液处理玉米果穗，则能提高玉米未成熟籽粒的可溶性蛋白，能提高成熟种子的贮藏蛋白的含量。

除此之外，在棉花、水稻及马铃薯、白菜、黄瓜等蔬菜上也都进行了试验研究，结果均表明壳聚糖及其衍生物在促进作物产量、改善品质等方面都获得了显著的效果。

有研究表明，壳聚糖及其衍生物促使谷氨酸胺合成酶提高，由此带动了氮代谢途径运转增强，相应地提高了蛋白质的合成，使种子中贮藏蛋白也明显提高。另外，谷氨酸脱氢酶存在于植物的多种组织，它催化的反应是氨态氮进入有机化合物形成氨基酸的最主要途径之一。试验表明，壳聚糖及其衍生物可提高谷氨酸脱氢酶的活性。所以，壳聚糖及其衍生物对作物的氮代谢也具有一定的调节功能。

值得注意的是，用壳聚糖及其衍生物以不同方式（浸种、包衣、喷洒等）处理作物，其最佳效果并不一样。试验结果还表明，壳聚糖及其衍生物对作物的产量、品质的影响有明显的浓度效应，即存在着一个最佳的浓度范围。此外，一般方法制备出的壳聚糖或其衍生物，无论在分子的均一性、成膜的可塑性都存在着不同，因此，试验结果也会产生较大的差异，所以，对于壳聚糖及其衍生物的制取，只有经过较为严格的制作工艺才能得到较为理想的效果。

由于壳聚糖及其衍生物与其它生长调节剂相比，具有天然、无毒、无味、环境相容性好、活性高、易降解等明显的优点，因此，在农业生产上有非常大的发展前景，所以能成为当前的研究热点。虽然，我国近年来对壳聚糖也开展了一些研究工作，但是将壳聚糖作为植物生长调节剂在农业方面的研究还比较薄弱，尤其对它的作用机制还不清楚，特别是对碳、氮代谢的影响还相当不了解，这些都有待进一步研究。

在我国，同其它的研究成果与其应用的转化一样，壳聚糖及其衍生物在农业中的具体应用还极为少见。所以，在壳聚糖已经取得增产、改善品质、无毒、无害的试验基础上，就应该将试验成果应用于较大面积的农业种植上。

尽管壳聚糖 在农业种植方面有着突出的效果，但是，如果将其应用于大面积的种植中，必须考虑到成本，即通过投入、产出之比，能否反映出应取得的经济效益。由于一般粮食作物价值低，所以，壳聚糖在大宗粮食作物上的试验，只具有研究的意义和价值。然而，由于特种农业产品有着较高的价值，如果将壳聚糖及其衍生物应用于特种农业作物上，则必将促进特种农业经济的发展