溫度是影響植物生長與分布的重要因素,而低溫更是地球上植物所面臨的主要生存問題之一。研究發現,植物在受到低溫脅迫后,過氧化氫酶系統首先受到破壞,造成氧自由基積累,細胞膜的通透性增加,細胞功能受損或者結構被破壞,胞內各種物質都有不同程度外滲,葉綠素結構被破壞,造成光合速率下降,光合作用作用減弱,嚴重者還會造成植物植株死亡。尤其是突發低溫凍害會使植物大面積凍壞導致突然死亡,常常給農業生產帶來嚴重危害。因此,提高植物耐低溫能力,增強其抗凍性能對于延長植物生長時間,提高作物產量和品質具有十分重要的意義。本研究采用褐藻寡糖溶液噴施到煙C葉片后進行低溫脅迫,通過檢測相關指標,探討褐藻寡糖在低溫下對煙C植株的保護作用。褐藻寡糖在植物生長中的使用,可以增強植物對外界環境的適應能力。湖北褐藻寡糖生物調節
研究發現,寡糖對豌豆和玉米的促生長作用不同。對雙子葉植物豌豆,以0.15%褐藻寡糖效果比較好,第7d根和芽干重的增長率分別為79.2%和53.5%,是通過促進激S含量、蛋白酶和脂肪酶的活力來促進種子萌發和幼苗的生長;對單子葉植物玉米,以0.20%褐藻寡糖效果比較好,第7d根和芽干重的增長率分別為140%和143.8%,是通過促進激S含量、脂肪酶、淀粉酶和蛋白酶共同作用來促進種子萌發和幼苗生長。通過對愈傷組織的誘導和繼代培養的研究,發現,此褐藻寡糖具有激S的作用,在極低的濃度下能夠誘導愈傷組織的產生,并能夠在有2,4-D的培養基中促進愈傷組織的誘導和生長。對懸浮細胞的研究發現,0.03%寡糖能夠明顯增強細胞內的激S含量,從而對細胞的生長進行調控。廣西褐藻寡糖生物調節褐藻膠寡糖(AOS)使毒死蜱對小麥幼苗的傷害有明顯緩解作用,增強植物對毒死蜱脅迫的抗性。
褐藻寡糖是褐藻膠的降解產物,由2~10個單糖通過糖苷鍵結合而成,具有溶解性好,穩定性強等特點。褐藻膠主要來源于海帶、馬尾藻等藻類,是由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古羅糖醛酸通過1-4糖苷鍵連接形成的陰離子酸性多糖。經過多年研究發現褐藻寡糖在農業、醫學等多個方面都具有重要的應用價值和研究意義,尤其在在農業方面,褐藻寡糖對經濟作物有較好的應用效果。在增產方面,應用褐藻寡糖于黃瓜、小麥,、玉米、水稻等多種農作物,可明顯促進作物生長,增加產量;在種子萌發方面,褐藻寡糖可促進大豆、高粱、豌豆等種子的萌發,提高萌發率和萌發勢等;在抗逆方面,施用褐藻寡糖可提高水稻的抗病蟲害能力,同時提高幼苗的鎘脅迫抗性,提高小麥的抗干旱脅迫等。翅堿蓬常被用于鹽堿地的生態工程建設中,但是在東營黃河三角洲地區的實際應用中發現,翅堿蓬在種植中存在成活率低的問題,尤其是幼苗移植生長時期,幼苗后續成活率低,人力物力財力投入成本較高。推測原因為移植后的幼苗對鹽堿地環境難以適應,抗逆性較差。因此如何提高翅堿蓬的幼苗后續成活率和抗逆性是當前研究的重點 問題。褐藻寡糖已被證實對草本植物具有明顯的提質、抗逆效果,如水稻、小麥等。
海藻提取物在作為綜合作物營養劑方面受到普遍關注(NorrieandHiltz,1999),而褐藻酸和褐藻寡糖(AOS)是其中的重要組成部分(Zhangetal.,2019)。褐藻酸由α-L-古羅糖醛酸(G)和β-D-甘露糖醛酸(M)通過1-4糖苷鍵連接(邰宏博等,2015),由于其分子量大,性質不穩定等特點,因此應用范圍較小(孫哲樸等,2019)。褐藻寡糖是褐藻酸的降解產物,聚合度一般為2-10,可由生物法、化學法、物理法等方法制備得到。褐藻寡糖具有分子量低、性質穩定、水溶性強、安全無毒等特點,在醫藥、農業、生活日用等方面有更廣闊的應用空間(王媛媛等,2010)。如:施用3%的褐藻寡糖可提高小麥種植中氮肥的利用率,進而提高小麥的產量和品質(張朝霞等,2014b);在水稻培育中施用效提高水稻蛋白質等含量,同時提高產量(張運紅等,2016);在玉米培育中施用,可明顯提高玉米的肥料利用率和產量(張朝霞等,2013)。此外,在土壤修復和抗污染方面(張朝霞等,2014a;余勁聰,2016)、水果保鮮方面(藍炎陽等,2013;陳鋒,2014)均有重要應用。褐藻寡糖誘導植物抗致病疫霉的機制是通過提高ROS產生及抗病相關基因表達,減輕致病疫霉的脅迫,增強抗性。
褐藻寡糖不僅可促進植物的生長,而且可提高植物對病害的抵抗力(Otterleietal.,1991)。王松(2003)利用沸水煮提的方法從海帶中得到褐藻酸鈉后,然后再經過酸解和海螺酶降解得到聚合度為8-20的褐藻寡糖。將此褐藻寡糖應用于抗花葉病毒的研究。發現在處理4d后抗性開始提高,第6d時誘導抗病性達到高,并且以濃度為1000μg/ml的褐藻寡糖的誘導效果好。由于植物誘導抗逆領域關于褐藻寡糖的研究較少,因此開發褐藻寡糖在植物誘導抗逆領域中的應用,對于豐富褐藻寡糖的生物功能,開發具有誘導抗逆活性的褐藻寡糖片段,對增強植物對環境的適應能力,提高作物產量和品質具有十分重要的意義。海洋活性寡糖的開發與利用已成為利用海洋資源進行高值化開發的關鍵技術之一。對海洋的特殊環境適應,使多種海洋生物具有獨特的多糖組成,利用多種手段對海洋多糖進行降解,可以獲得種類繁多,結構各異的寡糖片段,由于其結構和組成的差異,寡糖片段內攜帶大量不同的信息,具有不同的功能活性。尤其是寡糖還可以作為誘抗劑能夠誘導植物產生抗逆性能,此外寡糖還能夠調節植物的生長發育,因此海洋寡糖由于其獨特的組成和生物活性,已成為目前植物生長調節與誘導抗逆研究的熱點。寡糖作為信號分子與作物細胞結合并相互作用,引起作物的相關信號轉導。河北褐藻寡糖孤兒藥
褐藻寡糖參與植物代謝過程,并作為營養和代謝物信號分子,喚醒特定的酶調節通路,調節相關基因的表達。湖北褐藻寡糖生物調節
褐藻寡糖是植物重要的信號分子,同時因為其獨特的組成和生物活性,參與植物的生理水平調節過程,促進植物生長。以小麥和玉米幼苗為實驗材料,分別進行清水和褐藻寡糖的處理,能在根中促進生長素、赤霉素和細胞分裂素含量的上升,還可以促進蛋白酶和脂肪酶的活力。褐藻寡糖是一種多生物活性的小分子量化合物,對植物誘導抗病方面發揮巨大作用,提高植物對病蟲害的抵抗力。褐藻寡糖還可以誘導植物產生抗低溫的作用,以綠蘿為實驗材料,在低溫處理前兩天用分別用褐藻寡糖和清水處理兩盆綠蘿,褐藻寡糖可明顯降低低溫對綠蘿的傷害。褐藻寡糖的處理明顯提高了綠蘿體內甜菜堿、過氧化物歧化酶、植保素、游離脯氨酸和可溶性糖的含量。噴施褐藻寡糖后,可以提高作物的抗旱能力。提高CAT、SOD、PAL和POD四種抗逆相關酶的活力,提升ABA含量,關閉了植物表面氣孔,水分散失減少。以番茄為例,分別對番茄進行清水和褐藻寡糖的處理。湖北褐藻寡糖生物調節
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