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壳寡糖新型生物农药的研制及应用研究

许珍  
【摘要】:天然产物壳寡糖具有广谱抑菌活性,对人畜无毒,且能够诱导植物产生抗病性,因此可开发成为安全高效的新型生物农药。本文应用酶法降解壳聚糖,采用超滤膜分离技术制备了一系列不同分子量的壳寡糖,运用生长速率法和M38-A2法研究了壳寡糖对植物病原菌的抑制作用;并在此基础上,进行了室内盆栽实验。具体的研究结果如下: 1.利用本实验室前期获得的高活性重组壳聚糖酶降解壳聚糖生产壳寡糖,并采取超滤膜分离技术制备得到(Molecular weight, Mw3000、Mw10000、Mw50000)的壳寡糖样品,TLC及HPLC分析表明,所制壳寡糖样品符合实验要求。 2.以常见的植物病原菌,水稻黄单胞菌、稻梨孢、链铬孢菌、尖镰胞菌甜瓜专化型、立枯丝核、大丽轮枝孢、尖孢镰刀菌、天门冬茎点霉菌、甘蓝枯萎病病原菌为实验对象,采用生长速率法研究壳寡糖对植物病原菌的抑制作用。结果表明:壳寡糖对大部分植物病原菌均有抑制作用,特别是对对大丽轮枝孢,立枯丝核,天门冬茎点霉菌,甘蓝枯萎病病原菌这4种植物病原真菌具有较高的抑菌活性。 3.对于甘蓝枯萎病病原菌、大丽轮枝孢,立枯丝核这三种病原菌,壳寡糖Mw3000的抑菌效果Mw10000的效果Mw50000的效果。而对于天门冬茎点霉菌所得实验结果恰好相反。均分子量3000的壳寡糖对大丽轮枝孢、天门冬茎点霉菌、立枯丝核、甘蓝枯萎病的有效中浓度(EC50)为0.1580mg/mL、0.1970mg/mL、0.1590mg/mL、0.1680mg/mL,上述各菌菌丝在壳寡糖有效中浓度下的生长均受到很强抑制。 4.为进一步阐明壳寡糖的抑菌效果,采用临床实验室标准化协会(Clinical and Laboratory Standards Institute)M38-A2法进行研究。结果表明:两性霉素B、Mw3000、Mw10000、Mw50000的壳寡糖对大丽轮枝孢的最小抑制浓度(MIC值)分别为41.625μg/mL、41.686μg/mL、43.797μg/mL、45.563μg/mL,壳寡糖对大丽轮枝孢的抑菌效果与标准抗真菌药物两性霉索B的抑菌效果近似,说明壳寡糖是一种较为良好的抗真菌天然活性物质。 5.选取水稻和甘蓝进行盆栽实验,考察壳寡糖对水稻白叶枯和甘蓝枯萎病的防治效果。研究表明:0.1g/L自制Mw3000壳寡糖能够很好的防治这两种常见的植物病害,其中甘蓝枯萎病和水稻黄单胞菌的相对生物防效分别达36.36%、36.19%。喷施寡糖组比CK组水稻幼苗高出16.77%,说明在降低植株发病率的同时壳寡糖还对植物有一定的促生长效果。 6.为剖析壳寡糖对植物抗病性的诱导机制,本文以不同处理的盆栽植株叶片为研究对象,测定CAT酶活及MDA、可溶性蛋白含量等指标的变化。通过分析,我们认为壳寡糖作为激发子,可有效诱导植物抗病性,增强植物对病害的防御能力。 综上,壳寡糖新型生物农药具有增强植株抗病能力,促进植物种子发芽和促进植物生长等功效,且还具有对环境无污染,持续时间长,超高效等特点,因此显示出了良好的开发前景和工业生产的潜力。


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