海藻提取物在作為綜合作物營(yíng)養(yǎng)劑方面受到普遍關(guān)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(zhì)不穩(wěn)定等特點(diǎn),因此應(yīng)用范圍較小(孫哲樸等,2019)。褐藻寡糖是褐藻酸的降解產(chǎn)物,聚合度一般為2-10,可由生物法、化學(xué)法、物理法等方法制備得到。褐藻寡糖具有分子量低、性質(zhì)穩(wěn)定、水溶性強(qiáng)、安全無毒等特點(diǎn),在醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、生活日用等方面有更廣闊的應(yīng)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(jìn)而提高小麥的產(chǎn)量和品質(zhì)(張朝霞等,2014b);在水稻培育中施用效提高水稻蛋白質(zhì)等含量,同時(shí)提高產(chǎn)量(張運(yùn)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(chǎn)量(張朝霞等,2013)。此外,在土壤修復(fù)和抗污染方面(張朝霞等,2014a;余勁聰,2016)、水果保鮮方面(藍(lán)炎陽等,2013;陳鋒,2014)均有重要應(yīng)用。 褐藻寡糖的結(jié)合是與膜上的蛋白有關(guān)。通過封閉細(xì)胞膜上的鈣離子通道,對(duì)其進(jìn)行阻斷后結(jié)合寡糖。廣西如何提取褐藻寡糖
寡糖片段的比對(duì)選擇:對(duì)來源于植物細(xì)胞壁的寡糖-果膠寡糖、植物致病病菌細(xì)胞壁或蝦蟹殼的寡糖-殼寡糖和海洋藻類的寡糖-褐藻寡糖進(jìn)行促進(jìn)植物生長(zhǎng)和誘導(dǎo)植物抗逆活性的篩選,獲得具有開發(fā)與應(yīng)用前景的寡糖片段。促生長(zhǎng)活性與機(jī)理研究:將篩選出的褐藻寡糖應(yīng)用于植物植株、愈傷組織和懸浮細(xì)胞的生長(zhǎng)調(diào)節(jié),探討了褐藻寡糖促生長(zhǎng)的作用機(jī)制,為在植物促生長(zhǎng)領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。抗逆性能測(cè)試與機(jī)理表征:將不同濃度的褐藻寡糖片段進(jìn)行植物抗逆性研究。探討褐藻寡糖在低溫、干旱、病害時(shí)對(duì)植物的誘導(dǎo)抗逆作用,探討褐藻寡糖在誘導(dǎo)植物抗逆性產(chǎn)生過程中的作用機(jī)理,為褐藻寡糖在植物抗逆領(lǐng)域的開發(fā)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。寡糖與植物細(xì)胞的結(jié)合部位及影響因素:利用激光共聚焦顯微技術(shù)研究褐藻寡糖與植物細(xì)胞的結(jié)合過程,并通過多種物質(zhì)對(duì)標(biāo)記寡糖的競(jìng)爭(zhēng)性抑制,證明寡糖與植物細(xì)胞的結(jié)合與作用部位,初步探討褐藻寡糖與植物細(xì)胞的結(jié)合與信號(hào)傳導(dǎo)過程。 重慶褐藻寡糖復(fù)配海洋寡糖來源于海洋的寡糖,以幾丁寡糖、褐藻寡糖、卡拉膠和瓊膠寡糖等,它們來源豐富,結(jié)構(gòu)獨(dú)特。
前寡糖在植物促生長(zhǎng)與誘導(dǎo)抗逆領(lǐng)域研究的現(xiàn)狀,本研究選擇不同來 源、不同分子量大小的褐藻寡糖、果膠寡糖和殼寡糖的寡糖片段,通過促生長(zhǎng)與 抗逆作用對(duì)其生物活性進(jìn)行比對(duì)篩選。以促進(jìn)植物種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)作為寡糖 片段的促生長(zhǎng)指標(biāo),以大豆子葉法測(cè)定誘導(dǎo)產(chǎn)生植保素的合成作為寡糖片段的抗 逆指標(biāo),對(duì)寡糖種類、分子量水平和濃度大小與促生長(zhǎng)和抗逆效應(yīng)的影響進(jìn)行研 究,以獲得具有優(yōu)良的促生長(zhǎng)與抗逆性能的寡糖片段。褐藻寡糖 HZ3 在濃度為 0.1%時(shí)對(duì)豌豆促生長(zhǎng)效果為明顯,能夠明顯的促進(jìn)豌 豆根和芽的生長(zhǎng),增加根和芽的干重。
低溫逆境時(shí),寡糖處理能迅速增強(qiáng)其抗逆酶類,對(duì)引起細(xì)胞損傷的物質(zhì)進(jìn)行去除,提高植物的抗逆能力。干旱逆境,通過寡糖作用,能夠使其體內(nèi)的抗旱指標(biāo)明顯增強(qiáng),如ABA的含量升高明顯,對(duì)干旱下植株的生長(zhǎng)狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控,降低干旱脅迫對(duì)植株的損傷,達(dá)到誘導(dǎo)抗旱的目的??共⌒阅艿奶岣?,通過檢測(cè)煙C花葉病毒和病對(duì)植株的致病作用。對(duì)煙C花葉病毒,通過將寡糖作用于病毒與植株的侵染過程、體內(nèi)復(fù)制階段進(jìn)行誘導(dǎo)抗病毒研究,發(fā)現(xiàn)褐藻寡糖可以明顯提高植株的抗病毒能力,同時(shí)還能直接作用于病毒,在體外對(duì)其進(jìn)行鈍化,降低傳染幾率,達(dá)到抗病毒的效果。體外和體內(nèi)兩條途徑對(duì)病菌進(jìn)行抗病能力的檢測(cè),發(fā)現(xiàn)褐藻寡糖不能抑制病菌的生長(zhǎng),而是通過提高植株的體內(nèi)抗逆酶類,達(dá)到抗病的效果,其對(duì)煙C病的比較好防效為4d,比三唑酮的比較好防效減少了2d,縮短了病的治好時(shí)間,降低了煙C的損傷。對(duì)植物果實(shí)的抗病保鮮的研究,發(fā)現(xiàn)褐藻寡糖能夠改變草莓的呼吸過程,減少水分散失,降低外界對(duì)其造成的損傷。因此褐藻寡糖對(duì)植物的抗逆機(jī)制是通過誘導(dǎo)作用實(shí)現(xiàn)的。誘導(dǎo)植物體內(nèi)產(chǎn)生各種抗性物質(zhì)來緩解逆境因素對(duì)植物造成的損傷,從而達(dá)到抗逆的目的。褐藻寡糖與作物細(xì)胞作用后還可以在細(xì)胞的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中,對(duì)細(xì)胞的生物活性進(jìn)行調(diào)節(jié),增強(qiáng)植物抗病能力。
褐藻寡糖對(duì)SOD活性的影響SOD是植物體內(nèi)重要抗逆酶類之一,能夠催化O-2·歧化反應(yīng),生成H2O2和O2,H2O2在POD、CAT和谷胱甘肽過氧化物酶催化下轉(zhuǎn)化為水而去除,各種環(huán)境脅迫均能不同程度提高其活力,以增強(qiáng)植物去除O-2·能力。隨著低溫脅迫時(shí)間延長(zhǎng),水處理組細(xì)胞損傷加劇,SOD活力不斷上升,去除O-2·能力逐漸增強(qiáng)。噴施ADO后進(jìn)行低溫脅迫,0.05%,0.20%,0.30%ADO組SOD活力短時(shí)間內(nèi)迅速上升,說明ADO對(duì)煙C的SOD活力產(chǎn)生了誘導(dǎo)作用,隨著時(shí)間變化O-2·產(chǎn)生和去除達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,其SOD活力緩慢回落,以0.20%濃度ADO誘導(dǎo)效果比較好,SOD活力6h后誘導(dǎo)增強(qiáng)至空白對(duì)照的6倍,這對(duì)于提高煙C去除O-2·能力具有重要作用。0.10%濃度ADO在6~24h之內(nèi)沒有明顯改變SOD活力大小,維持在比較恒定水平,但48hSOD活力迅速上升,表明細(xì)胞內(nèi)O-2·含量增加,細(xì)胞受到了損傷破壞。高濃度1.00%ADO會(huì)破壞煙C葉片細(xì)胞結(jié)構(gòu),造成保內(nèi)物質(zhì)滲漏,加劇低溫下葉片損傷,超出了植株自身修復(fù)能力,產(chǎn)生了毒副作用,SOD活力逐漸降低。褐藻寡糖是褐藻膠的降解產(chǎn)物,是一種無支鏈陰離子寡糖,由β-D-甘露糖醛酸和古羅糖醛酸構(gòu)成。重慶褐藻寡糖復(fù)配
褐藻寡糖在生命體內(nèi)具有重要的作用,其作為信號(hào)分子對(duì)植物的誘導(dǎo)抗逆和生長(zhǎng)調(diào)節(jié)作用正逐步的深入。廣西如何提取褐藻寡糖
植物在生長(zhǎng)發(fā)育的過程中會(huì)遭受多種病害的脅迫,造成產(chǎn)量和品質(zhì)下降。植物免疫誘抗劑又稱“植物疫苗”,可以通過誘導(dǎo)植物自身的免疫系統(tǒng)激發(fā)防御應(yīng)答反應(yīng),增強(qiáng)植物抗病性;且能減少化學(xué)農(nóng)藥的使用,降低對(duì)人和環(huán)境的危害。寡糖類誘抗劑是一類具有生物調(diào)節(jié)功能的碳水化合物,能在較低的濃度下被植物細(xì)胞表面的免疫識(shí)別受體所識(shí)別進(jìn)而激發(fā)PTI,誘導(dǎo)植物產(chǎn)生一系列的免疫應(yīng)答,增強(qiáng)植物的抗病能力。前期,我們利用褐藻膠裂解酶Aly2降解褐藻膠得到褐藻膠寡糖。在此基礎(chǔ)上,以本氏煙和擬南芥為供試植物,以馬鈴薯X病毒、煙C花葉病毒和致病疫霉為防治對(duì)象,對(duì)AOS在誘導(dǎo)植物抵抗病害過程中發(fā)揮的作用及其分子機(jī)制進(jìn)行研究。廣西如何提取褐藻寡糖
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