海藻寡糖在绿色农业发展中的研究与应用

中国化肥和农药使用量仍位居高水平状态,阻碍绿色农业发展。海藻寡糖可有效促进绿色农业的可持续发展、提高农业生产效率、保证粮食生产安全。对海藻寡糖系统总结了分类、制备技术及在农业领域的作用和应用现状。首先,对海藻寡糖进行了分类和结构的概述,其次详细讨论了海藻寡糖的物理制备法、化学制备法和生物制备法,并分别从海藻寡糖提高肥料利用率和土壤肥力,农作物增产提质,诱导农作物抗病性方面探讨了海藻寡糖在农业方面的应用。结果表明:海藻寡糖具备提高肥料利用率、帮助农作物增产提质、改善农作物提高抗病性等农业功能。最后,对海藻寡糖在农业生产领域的应用前景进行了展望,为进一步推动海藻寡糖助力实现绿色农业发展提供了参考与借鉴。

海藻寡糖的化学法降解制备技术研究进展

海藻寡糖是海藻多糖的降解产物,因其具有良好的溶解性和独特的生物活性,在食品、农业和医疗等领域具有广泛、重要的应用价值。综述了5种代表性海藻寡糖——褐藻胶寡糖(AOS)、岩藻寡糖(FOS)、琼胶寡糖(AGOS)、卡拉胶寡糖(COS)、浒苔寡糖(EOS)的化学法制备技术,并对海藻寡糖化学法降解制备技术的发展趋势进行了分析。

玉米草(Zea Mexicana)与海藻寡糖联合修复石油烃污染土壤的研究

采用玉米草及海藻寡糖联合修复技术研究了石油污染土壤的修复效果,对修复过程中酶活性变化进行了测定,并采用变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术测定了土壤中微生物群落的变化。结果表明,种植玉米草可以有效提高土壤中石油烃的降解,与对照相比石油烃降解率增加了11%;加入不同浓度海藻寡糖进一步增加了石油烃的降解效果,降解率最高达到28.6%。种植植物及加入海藻寡糖可以有效提高多酚氧化酶、脱氢酶及尿酶的活性。PCR-DGGE结果表明植物种植及海藻寡糖的加入增加了土壤中微生物数量,其微生物群落结构与未种植植物及修复前土壤相比发生了较大的变化。

海藻寡糖增效尿素对水稻光合特性及碳代谢产物积累的影响

采用盆栽试验,研究了海藻寡糖增效尿素对水稻光合特性、碳代谢关键酶活性及相关产物积累的影响。结果表明,和普通尿素相比,海藻寡糖增效尿素处理的水稻净光合速率(P_n)、气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(C_i)和水分利用效率(WUE)有所增加,气孔限制值(L_s)有所降低,叶绿素含量和核酮糖-1,5-二磷酸羧化加氧酶(Rubisco)活性显著提高。拔节期、齐穗期和成熟期叶中和籽粒中蔗糖磷酸合成酶(SPS)、蔗糖合成酶(SUS)和腺苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶(ADPase)活性显著增强,从而促进籽粒中蔗糖和淀粉积累;地上部和地下部生物量在4个生育期也均显著增加,籽粒产量显著提高,其中较对照增加9.32%,较普通尿素处理增加3.94%。

海藻寡糖增效尿素对水稻产量和品质的影响

在大田试验条件下,研究海藻寡糖(ADO)增效尿素对水稻产量和品质的影响,以期为ADO增效尿素产业化及其在农业上的推广应用提供参考。结果表明,在同等施氮水平下,与普通尿素处理相比,ADO增效尿素处理的水稻穗粒数及产量均显著增加。ADO增效尿素处理的水稻精米率、整精米率及稻米蛋白质含量均显著高于不施氮肥处理(对照)和普通尿素处理,其中较普通尿素处理分别增加1.82%、10.83%、7.59%;消减值显著低于对照和普通尿素处理,其中较普通尿素处理下降36.02%;此外,稻米透明度、胶稠度、碱消值、最高黏度和崩解值也高于对照和普通尿素处理,垩白粒率和垩白度低于对照和普通尿素处理,且与对照相比差异均达显著水平。综上,ADO增效尿素可促进水稻增产,对水稻品质也有一定的改善作用。

海藻寡糖对镉、铅单一污染的小油菜及土壤的影响

采用盆栽实验方法,研究受Cd、Pb单一污染时,海藻寡糖对小油菜干重及其地上部分和根部的重金属含量,受污土壤中Cd、Pb含量及形态的影响。结果表明,一定量的海藻寡糖可提高Cd污染小油菜的产量,最高可增产15.97%。小油菜地上部和根部Cd含量及根部Pb含量均随海藻寡糖含量的增加而降低,在海藻寡糖含量为1.0%时,分别降低了7.45%、27.52%、12.96%。根际土中Cd含量高于非根际土,而Pb则低于非根际土。水溶态和交换态、残渣态Cd分别呈现降低、增加趋势,而两种形态的Pb含量变化则相反。实验结果为利用海藻寡糖提高农业生产和土壤修复提供了一定的依据。

海藻寡糖增效尿素与有机肥在大豆上的配合施用效果研究

为提高氮肥利用效率,实现大豆节约化生产,采用盆栽试验,研究了海藻寡糖增效尿素配施4种有机肥(精致有机肥、腐殖酸有机肥、海藻有机肥和炭基肥)对大豆光合特性、产量及氮肥利用效率的影响。结果表明:和普通尿素相比,同等施氮量条件下,海藻寡糖增效尿素处理可提高大豆生育前期功能叶片SPAD值和净光合速率,总干物质累积量及产量分别显著增加22.5%和9.7%,根瘤数、氮素累积量及利用效率也显著高于普通尿素处理;80%施氮量处理,单株氮素累积量较全量处理显著下降7.3%,但产量、氮素利用效率和氮素干物质生产效率均显著增加,增幅分别为5.3%、12.6%和5.4%。此外,80%施氮量条件下,海藻寡糖增效尿素和4种有机肥配施的大豆主茎节数、单株总荚数和根瘤数均显著高于单施海藻寡糖增效肥;与腐殖酸有机肥配施还可提高籽粒和荚皮干物质所占比率,降低秸秆所占比率,提高其产量3.6%;与海藻肥配施可提高大豆开花期净光合速率、根瘤数和氮素利用效率;与炭基肥配施可提高生育前期功能叶片SPAD值和净光合速率,促进干物质及氮素积累。综合而言,本试验条件下,海藻寡糖增效尿素与腐殖酸有机肥和炭基肥配施对大豆的节肥增产效果较好。

海藻寡糖的生理活性与酶法转化研究进展

我国海藻资源极其丰富,但目前其利用主要集中于食品、饲料和保健品生产等少数方面,海藻资源的高值化利用途径有待进一步开发。海藻多糖是海藻细胞壁重要组分,具有多种生物活性功能,但因其聚合度高、黏度大、溶解性差,很难被机体吸收利用。海藻多糖经物理、化学、生物等方法可降解为海藻寡糖,其溶解性和生理学活性显著提升,更适合应用于食品、保健品、饲料、农业等诸多领域。基于酶法开发海藻寡糖绿色制备技术,具有传统方法不可比拟的优势,效率高、成本低、污染少。作者综述了褐藻寡糖、琼胶寡糖、卡拉胶寡糖、岩藻寡糖等海洋寡糖的生理活性及酶法转化的研究进展,为海藻资源的高值化利用提供新思路。

海藻寡糖(ADO) 增效尿素对小麦的影响

我国以尿素为主的氮肥利用率较低,而增效氮肥可提高氮素利用率(NUE)。利用海藻寡糖(ADO)制备ADO增效尿素,同时以普通尿素、Pasp增效尿素为对照组,进行小麦的大田试验。通过比较小麦单位面积产量、千粒质量、穗粒数、氮素利用率、穗长、粗蛋白及糖类含量等指标,探究ADO增效尿素对小麦的影响。结果表明,ADO增效尿素组小麦667 m2产量高达680.96 kg,分别比普通尿素、Pasp增效尿素组提高了6.87%,2.28%,且小麦千粒质量及穗粒数均显著提高。ADO增效尿素组小麦的氮素利用率为43.18%,分别比普通尿素、Pasp增效尿素组提高了82.12%,43.36%,此外ADO增效尿素也增加了小麦穗长且使麦穗更为满,但对小麦粗蛋白、糖类含量无明显影响。对ADO增效尿素的实际生产有一定的指导意义,有助于提高氮还给利用率,减少农业成本。

海藻寡糖(ADO)对不同形态氮素的影响

利用海藻寡糖（ADO）制备ADO与氮素比例（ADO/N）为1%~4%的ADO硝态、铵态、酰胺态增效氮肥,并以相应氮素形态的普通氮肥（不添加ADO）、多肽（Pasp）增效氮肥（Pasp含量为2%）为对照,进行盆栽试验。通过测定油菜在长出真叶后的第1天、第8天、第15天、第22天、第29天（DAE1,DAE8,DAE15,DAE22,DAE29）的干质量及植株全氮量,确定ADO增效氮肥中的最佳ADO/N及增效效果较好的氮素形态,研究ADO对不同形态氮素的影响。结果表明,ADO硝态、铵态、酰胺态增效氮肥的最佳ADO/N分别为2%,3%,2%,且ADO对酰胺态氮素的增效作用最好、最稳定,油菜在生长过程中未出现枯萎、萎蔫现象。试验结果为ADO增效氮肥的实际生产提供一定参考,对提高我国农业氮肥利用率、降低农业生产成本、推动绿色农业的发展具有重要意义。

海带发酵降解的复合菌种筛选及海藻寡糖产物的检测

从实验室保存的海带降解菌群中分离出3种不同菌落形态的菌株(Lj1、Lj2和Lj3),经交叉划线法和滤纸片法对分离得到的菌株进行相互作用分析,结果发现Lj1与Lj2之间存在相互促进作用;应用分离得到的菌株混合发酵海带,在235 nm波长处测定产物中海藻寡糖的含量,结果表明以Lj1与Lj2组合为最高,稀释50倍后的吸光度为0.784。经细菌16S rDNA测序鉴定,Lj1和Lj2分别为印度斯塔普氏菌和陶氏假单胞菌。采用Lj1与Lj2复合菌种发酵海带,3~4 d可使培养基中质量分数30%的湿海带的分解率达90%以上,产物中的海藻寡糖推测为单一组分的三糖。

海藻寡糖对琯溪蜜柚保鲜品质的影响

以琯溪蜜柚为材料,用不同质量浓度的海藻寡糖浸泡处理采收后的果实,并在6±1℃冷库贮藏,在不同贮藏时间后,测定琯溪蜜柚的好果率、总糖、有机酸、木质素、可溶性固形物和维生素C等指标.结果表明,琯溪蜜柚在6±1℃冷库中贮藏120 d,海藻寡糖涂膜处理组的好果率均高于对照组,160和120 mg·L-1海藻寡糖处理组的好果率分别为94%和90%,而对照组的好果率为67%.经海藻寡糖处理后,可减少果实总糖、有机酸、木质素、可溶性固形物和维生素C的损耗,提高果实贮藏后的硬度,延长蜜柚的保鲜期和货架期,具有良好的保鲜效果.

响应面法优化海藻寡糖的酶法提取工艺

该研究通过单因素试验和响应面试验设计对酶解海藻酸钠制备海藻寡糖的底物浓度、酶解温度及酶解pH值进行优化。结果表明,最佳酶解条件为海藻酸钠质量浓度1.0 g/100 mL、酶解温度40℃、酶解pH值8.0。在此最佳酶解条件下,海藻寡糖的平均聚合度为4.08,比优化前降低了27.35%。

海藻寡糖在农业领域的应用研究进展

海藻寡糖是海藻多糖经过降解得到的一系列寡糖片段,分子量低、水溶性好,具有广泛的生物活性优势,在农业生产中具有广阔的应用前景。文章对近年来海藻寡糖在土壤修复和促进植物生长两方面的研究进展进行综述,同时指出海藻寡糖对土壤重金属的不同作用效果限制了其在土壤修复中的进一步应用、土壤微生物对海藻寡糖—重金属络合物的影响机理不明及海藻寡糖作为植物诱导剂在实际应用中存在局限性等问题。因此,今后在海藻寡糖的利用中应注意以下问题:进行土壤修复时,应针对土壤的酸碱度及重金属污染情况,合理选择海藻寡糖的施用量,确定适宜的修复方式;可将海藻寡糖与其他诱导剂或杀菌剂联合使用以解决其作为诱导剂的局限性;此外,海藻寡糖可作为新型肥料添加剂进行深入开发,以促进其在农业领域的进一步应用。

海藻寡糖生物肥对水稻产量及土壤菌群的影响

探讨不同海藻寡糖生物肥处理对甬优1540水稻产量、叶绿素相对含量、籽粒性质、根系土壤理化性质及微生物群落的综合影响。设置了4个处理,分别为:处理A(66.7%海藻寡糖+33.3%胶质芽孢杆菌)、处理B(100%海藻寡糖)、处理C(100%胶质芽孢杆菌)、CK(清水对照),共施基底肥1次,叶面喷施3次。结果表明:处理B的水稻叶片叶绿素相对含量最高。处理A的增产效果最为显著,达到13.2%,处理B和处理C的增产效果分别为5.6%和10.9%。增施海藻寡糖生物肥的水稻籽粒氮磷钾含量高于对照。同时,处理B的根系土壤pH值最高,而酸杆菌的相对含量最低,呈显著的负相关。海藻寡糖和胶质芽孢杆菌对甬优1540产量均有促进作用,但复合后的协同增效作用明显。

生物法制备海藻寡糖关键技术研究

我国是海藻产业大国,海藻资源开发利用由来已久。海藻多糖是存在于海藻细胞中的大分子糖类物质,在海藻中含量很高,具有吸湿保湿活性、抗氧化、抑菌、降血糖血脂、抗肿瘤等功效,已广泛应用于保健食品、医药、化工原料、肥料、饲料等领域。但由于多糖的溶解性较差,生物利用度也较低,大大限制了应用。海藻寡糖是多糖通过物理、化学或酶解方法处理后得的降解产物,不仅保留了其活性成分,其溶解性和生物利用率也得到很大提高。目前,海藻寡糖已成为海洋生物资源开发领域的研究热点。

海藻酸及海藻寡糖在肥料增效助剂领域的应用

海藻酸是一种广泛存在于褐藻植物中的天然多糖聚合物,在自然界中分布广泛。海藻寡糖是海藻酸经过降解得到的小分子片段,具有调节植物生长和诱导提高植物抗病性的作用。海藻类肥料具有化学肥料不可比拟的增产、抗逆、无毒副作用等优势,介绍了海藻类肥料的主要功能成分、作用原理,并就海藻酸及海藻寡糖在农业生产上的应用功效和海藻酸及海藻寡糖在作为肥料增效助剂领域的研究发展现状进行了描述,进而对海藻酸尿素、海藻酸复合肥等产品的研究、开发情况以及海藻渣的应用情况作出了介绍。

汉和生物“海藻寡糖”获天津市科学技术进步奖三等奖

为深入实施创新驱动发展战略,推动高质量发展,天津市人民政府对天津市科学技术进步、经济社会发展作出突出贡献的组织给予奖励。南宁汉和生物科技股份有限公司与中国科学院天津工业生物技术研究所联合开发褐藻胶裂解酶制备海藻寡糖技术,荣获天津市科学技术进步奖三等奖。

海藻酸寡糖诱导黄瓜抗灰霉病效果及其机理研究

为了研究海藻酸寡糖对黄瓜灰霉病的防治效果及诱导抗病机理,以黄瓜感病品种3叶期植株为试材,通过盆栽试验、酶活测定法和实时荧光定量,测定接菌后0~48 h内,黄瓜叶片的防御相关酶活性[超氧化物歧化酶(SOD)活性、氧化氢酶(CAT)、苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性、氧化物酶(POD)活性]和信号转导途径关键基因表达量(茉莉酸途径关键基因JAR1和EIN2;水杨酸途径关键基因NPR1和PR1)。结果表明:(1)海藻酸寡糖的最佳诱导浓度为50 mg/L,诱导时间为3 d,防效可达66.75%;(2)防御相关酶的活性均显著提高;(3)水杨酸途径关键基因NPR1和PR1相对表达量均上调。可见海藻酸寡糖通过激发水杨酸信号转导,提高植株体内防御相关酶活,增加植株抗病性。

海藻酸钠寡糖叶面喷施对烤烟生长发育及产量 质量的影响

通过开展小区试验,研究了海藻酸钠寡糖不同叶面喷施浓度对烤烟生长发育、抗病性、烟叶产量和外观质量的影响。结果表明,叶面喷施海藻酸钠寡糖可以显著改善烤烟农艺性状、提高抗病性与产量质量,以75 mg/kg和100 mg/kg处理的改善效果最好。