糖类物质按照分子聚合度的大小可以分为单糖、寡糖和多糖。由一个分子构 成的糖称为单糖,一般来说2~20个分子构成的短链糖苷称为寡糖或者低聚糖,100 个以上的称为多糖。寡糖可以由多糖通过 酶解、酸水解和氧化降解等方法而获得,制取比较方便,来源也非常普遍,结构 和功能也各不相同,在应用中无毒无污染,在环境中可以自行降解,已经证明, 寡糖具有多种生物活性,能够调节植物的生长,诱导植物抗逆性的产生,目前, 寡糖类诱抗剂的研究已成为植物诱抗剂研究的热点。寡糖主要的构成单元为五碳糖和六碳糖,其中以六碳糖居多。即葡萄糖、半 乳糖、木糖、阿拉伯糖、果糖、甘露糖等。有这些单糖经过聚合以直链或者支链 的形式形成多种结构和功能各异的多糖。据报道,目前已经确定的寡糖已有上千 种。动植物的结构多糖具有非常复杂的结构,在合适的条件下又可以进行降解, 产生许多结构不同、大小不一的寡糖片段,具有多种功能活性,Albersheim 等(1985)将这些具有多种生物活性的寡糖被统称为寡糖素。褐藻胶寡糖能够有效的增强莴苣植株的根系活力。四川褐藻寡糖凝胶制备
褐藻寡糖在植物生长中的使用,可以增强植物对外界环境的适应能力,对提高作物产量及品质也具有非常重要的意义,同时褐藻寡糖本身在环境中自然降解,无残留无污染,可以减少化肥和农药的使用,提高了环保效益。由于褐藻寡糖是由褐藻胶降解得到的小分子量片段,不同的降解方法或不同的降解酶会导致褐藻寡糖的分子量大小不同,分子量大小的不同可能会在促进植物生长方面有不同的效果。而目前有关于褐藻寡糖促进植物生长的研究比较少,且目前未有关于不同分子量褐藻寡糖促进植物生长的报道。黄瓜是我国重要的蔬菜作物,促进生长的环保肥料的研发和应用对黄瓜的生产实践具有重要的意义。本研究通过探究不同分子量的褐藻寡糖在促进黄瓜幼苗的生长方面的作用,旨在发掘褐藻寡糖更多的生物功能。 湖南褐藻寡糖如何食用褐藻胶经γ-射线照射后得到相对分子质量小于104Da的褐藻寡糖片段混合物能够明显促进水稻和花生植株的生长。
美国复杂碳水化合物研究中心的主任Albersheim等提出了寡糖素这个概念,他认为低浓度的寡糖是一种信号分子,可以与作物相互作用,对作物的生长、发育和繁殖等起调控作用,抵Z病原微生物的侵染通过在调节过程中积累抗病物质。褐藻寡糖是从植物和病菌中提取的低聚糖,对植物种子萌发、根系生长和枝条伸长有促进作用,来源也非常普遍,开发应用的潜在可能性大,可以改善现阶段设施内作物生产过程中化肥等的过度使用给人类和环境带来的巨大危害。植物生长表现为,植物细胞体积的增加、植物细胞分裂以及组织特性的发育过程。细胞分裂过程中的动力和扩张的分子机制主要依赖糖类等碳水化合物来提供能量。糖信号是决定植物生长发育的中心,与其他信号网络连接,控制细胞增殖和扩张。植物的生长发育还依赖于蛋白质的合成,而糖和环境信号对mRNA翻译的调控至关重要。
海藻提取物在作为综合作物营养剂方面受到普遍关注(NorrieandHiltz,1999),而褐藻酸和褐藻寡糖(AOS)是其中的重要组成部分(Zhangetal.,2019)。褐藻酸由α-L-古罗糖醛酸(G)和β-D-甘露糖醛酸(M)通过1-4糖苷键连接(邰宏博等,2015),由于其分子量大,性质不稳定等特点,因此应用范围较小(孙哲朴等,2019)。褐藻寡糖是褐藻酸的降解产物,聚合度一般为2-10,可由生物法、化学法、物理法等方法制备得到。褐藻寡糖具有分子量低、性质稳定、水溶性强、安全无毒等特点,在医药、农业、生活日用等方面有更广阔的应用空间(王媛媛等,2010)。如:施用3%的褐藻寡糖可提高小麦种植中氮肥的利用率,进而提高小麦的产量和品质(张朝霞等,2014b);在水稻培育中施用效提高水稻蛋白质等含量,同时提高产量(张运红等,2016);在玉米培育中施用,可明显提高玉米的肥料利用率和产量(张朝霞等,2013)。此外,在土壤修复和抗污染方面(张朝霞等,2014a;余劲聪,2016)、水果保鲜方面(蓝炎阳等,2013;陈锋,2014)均有重要应用。 褐藻寡糖参与植物代谢过程,并作为营养和代谢物信号分子,唤醒特定的酶调节通路,调节相关基因的表达。
研究了在浸麦阶段添加褐藻胶寡糖对大麦发芽力和发芽率、大麦发芽过程中水解酶活力及麦芽质量的影响。结果表明,添加50mg/L褐藻胶寡糖时大麦发芽力和发芽率比对照组分别提高了46.4%和12.0%。褐藻胶寡糖能够显著提高大麦发芽过程中α-淀粉酶、β-淀粉酶、蛋白酶和β-葡聚糖酶活力。发芽结束时,添加50mg/L褐藻胶寡糖的α-淀粉酶、β-淀粉酶、蛋白酶和β-葡聚糖酶活力比对照组分别提高了43.5%、22.9%、20.6%和20.5%。褐藻胶寡糖还能提高麦芽质量,与对照组相比,添加50mg/L褐藻胶寡糖时麦芽的脆度、浸出物质量分数、α-氨基氮质量分数、库尔巴哈值和糖化力分别提高了6.1%、8.0%、21.2%、7.3%和8.6%,麦芽的β-葡聚糖质量分数和黏度分别降低了29.2%和15.4%。褐藻寡糖能够与植物的细胞壁进行结合,又可以穿过细胞壁进入细胞内部与细胞膜进行结合。四川褐藻寡糖复配
褐藻寡糖使作物幼苗的生物量升高,影响作物的生理指标如丙二醛(MDA)含量降低,相关抗氧化酶活性升高。四川褐藻寡糖凝胶制备
褐藻寡糖是植物重要的信号分子,同时因为其独特的组成和生物活性,参与植物的生理水平调节过程,促进植物生长。以小麦和玉米幼苗为实验材料,分别进行清水和褐藻寡糖的处理,能在根中促进生长素、赤霉素和细胞分裂素含量的上升,还可以促进蛋白酶和脂肪酶的活力。褐藻寡糖是一种多生物活性的小分子量化合物,对植物诱导抗病方面发挥巨大作用,提高植物对病虫害的抵抗力。褐藻寡糖还可以诱导植物产生抗低温的作用,以绿萝为实验材料,在低温处理前两天用分别用褐藻寡糖和清水处理两盆绿萝,褐藻寡糖可明显降低低温对绿萝的伤害。褐藻寡糖的处理明显提高了绿萝体内甜菜碱、过氧化物歧化酶、植保素、游离脯氨酸和可溶性糖的含量。喷施褐藻寡糖后,可以提高作物的抗旱能力。提高CAT、SOD、PAL和POD四种抗逆相关酶的活力,提升ABA含量,关闭了植物表面气孔,水分散失减少。以番茄为例,分别对番茄进行清水和褐藻寡糖的处理。 四川褐藻寡糖凝胶制备
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