被植物吸收的褐藻寡糖,如何促进植物的生长?
褐藻寡糖(又称,海藻酸钠寡糖,简称AOS)由褐藻胶(海藻酸)经褐藻胶裂解酶裂解,以β-D-甘露糖醛酸(ManA)和α-L-古洛糖醛酸(GulA)通过1-4糖苷键连接而成,其生物活性相较海藻酸大幅提高,被誉为“新型植物疫苗”,可促进植物生长、增产、提高抗逆性和抗病毒能力。
张运红博士对褐藻寡糖促进植物生长的生理机制进行了详细研究:
01
促根提质
叶面喷施表明,经褐藻寡糖处理的菜心根系生长明显加快,营养价值提升。根部处理发现,海藻酸钠和褐藻寡糖对菜心根系具有促长作用,并且,后者促长作用明显,而寡聚半乳糖和壳聚糖对菜心根系的促长作用较小,高浓度时还有明显的抑制作用。
如图,菜心的产量随喷施浓度增加而增加,经褐藻寡糖20mg/L和40mg/L处理,其增长量均超过24%。植物体中蛋白质、可溶性糖、Vc、总氨基酸等含量均高于对照组。
02
促进植物碳代谢
光合作用分析发现,褐藻寡糖显著提高叶片光合作用速率。数据显示,经褐藻寡糖处理的菜心叶片Pn(净光合速率)、WUE(水分利用率)和CE(羧化效率)与日提升,LSP(光饱和点)和LCP(光补偿点)一增一减,光强可利用范围得到扩大,光质的利用范围被改变,CO2同化进程加快。
03
对氮代谢的影响
褐藻寡糖处理可提高菜心硝酸还原酶(NR)活性,使NH+-N含量增加,NO3--N含量降低;同时对谷氨酰胺合成酶(GS)、谷氨酸脱氢酶(GDH)和内肽酶(EP)活性也有显著的促进作用。
04
对内源激素代谢的影响
褐藻寡糖可通过内源激素及其稳态来传递信号,调控植物的生长发育。
数据显示,褐藻寡糖对菜心体内GA3(赤霉素)的合成和运输,IAA(生长素)向地下部和ZR(玉米素核昔)向地上部的运输,都有显著提升,对ABA(脱落酸)合成及其运输则无显著影响。ZR/ABA、ZR/GA3、ZR/IAA和GA/IAA比值的增加,使地上部和地下部细胞的分裂和伸长加快,促长明显。
05
褐藻寡糖促长机理总括
褐藻寡糖被植物吸收后,在质外空间内与Ga2+结合,形成糖-钙复合物,并打破植物体内的钙稳态平衡,使eyt增加,以激活与生长发育有关的酶类,促进叶绿体对光能的吸收和转化,加速碳氮代谢进程;此外,通过调控内源激素来加快植物细胞的分裂与伸长,促进根系生长与养分吸收,最终表现为增产和提质。
用酶解技术制备褐藻寡糖
汉和生物与中科院天津工业生物技术所联合开发褐藻胶裂解酶,构建基因工程菌,采用合成生物学技术生产的褐藻胶裂解酶酶活(酶活≥U/mL)是现有美国sigma试剂型(酶活U/mL)的20倍以上。经过汉和4个月的努力,酶活现已超过U/mL。
利用褐藻胶裂解酶,酶解海藻酸或海藻可得褐藻寡糖及富含褐藻寡糖的海藻提取液,大分子物质海藻酸(海藻多糖)成小分子褐藻寡糖,更利于作物的吸收运用。
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覃经理qinyx
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