898 2023 年 第 64 卷 第 4 期 收 稿 日 期 2022 12 06 基 金 項(xiàng) 目 云 南 省 農(nóng) 業(yè) 跨 境 有 害 生 物 綠 色 防 控 重 點(diǎn) 實(shí) 驗(yàn) 室 開 放 項(xiàng) 目 2021ZDK002 淮 安 市 自 然 科 學(xué) 基 金 項(xiàng) 目 HAB202077 作 者 簡(jiǎn) 介 張 學(xué) 峰 1990 男 河 北 邢 臺(tái) 人 工 程 師 碩 士 從 事 農(nóng) 藥 制 劑 加 工 和 作 物 病 蟲 草 害 防 治 技 術(shù) 研 究 E mail 1274085221 qq com 通 信 作 者 陳 澄 宇 1989 男 山 東 濰 坊 人 助 理 研 究 員 博 士 從 事 作 物 害 蟲 綠 色 防 控 技 術(shù) 及 抗 性 機(jī) 制 研 究 E mail chenchengyu 126 com 文 獻(xiàn) 著 錄 格 式 張 學(xué) 峰 趙 云 霞 唐 藝 婷 等 殼 聚 糖 在 植 物 保 護(hù) 領(lǐng) 域 中 的 研 究 與 應(yīng) 用 進(jìn) 展 J 浙 江 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 2023 64 4 898 904 DOI 10 16178 j issn 0528 9017 20220627 殼 聚 糖 在 植 物 保 護(hù) 領(lǐng) 域 中 的 研 究 與 應(yīng) 用 進(jìn) 展 張 學(xué) 峰 1 趙 云 霞 1 唐 藝 婷 1 陳 坤 2 鄭 凱 2 曹 凱 歌 1 陳 澄 宇 1 1 江 蘇 徐 淮 地 區(qū) 淮 陰 農(nóng) 業(yè) 科 學(xué) 研 究 所 江 蘇 淮 安 223001 2 江 蘇 明 德 立 達(dá) 作 物 科 技 有 限 公 司 江 蘇 淮 安 223001 摘 要 在 植 物 保 護(hù) 領(lǐng) 域 由 于 長(zhǎng) 期 依 賴 化 學(xué) 防 治 手 段 已 引 起 環(huán) 境 污 染 農(nóng) 藥 殘 留 超 標(biāo) 和 病 蟲 草 抗 藥 性 增 強(qiáng) 等 問 題 殼 聚 糖 作 為 一 種 兼 具 多 重 生 物 活 性 和 載 體 功 能 的 天 然 高 分 子 材 料 可 作 為 化 學(xué) 農(nóng) 藥 的 替 代 品 和 增 效 劑 殼 聚 糖 自 身 具 有 多 重 生 物 活 性 一 是 廣 泛 的 抗 菌 活 性 可 有 效 抑 制 多 種 植 物 病 原 菌 的 生 長(zhǎng) 繁 殖 二 是 誘 導(dǎo) 作 物 產(chǎn) 生 防 御 反 應(yīng) 調(diào) 節(jié) 植 物 生 長(zhǎng) 提 高 作 物 抗 逆 能 力 三 是 成 膜 性 在 作 物 表 面 形 成 高 分 子 薄 膜 提 供 物 理 屏 障 殼 聚 糖 還 具 備 優(yōu) 良 的 載 體 功 能 負(fù) 載 農(nóng) 藥 賦 予 其 緩 釋 控 釋 功 能 有 效 延 長(zhǎng) 持 效 期 負(fù) 載 礦 質(zhì) 元 素 持 續(xù) 供 給 植 物 營(yíng) 養(yǎng) 還 可 增 強(qiáng) 其 生 物 活 性 隨 著 研 究 不 斷 深 入 殼 聚 糖 必 將 在 植 物 保 護(hù) 領(lǐng) 域 發(fā) 揮 重 要 作 用 關(guān) 鍵 詞 殼 聚 糖 植 物 保 護(hù) 生 物 活 性 載 體 功 能 農(nóng) 藥 礦 質(zhì) 元 素 中 圖 分 類 號(hào) S435 文 獻(xiàn) 標(biāo) 志 碼 A 文 章 編 號(hào) 0528 9017 2023 04 0898 07 隨 著 全 球 人 口 增 長(zhǎng) 和 人 們 生 活 水 平 提 高 對(duì) 糧 食 的 消 費(fèi) 需 求 持 續(xù) 增 加 在 不 破 壞 農(nóng) 業(yè) 生 態(tài) 系 統(tǒng) 的 前 提 下 保 障 糧 食 供 給 已 成 為 當(dāng) 前 人 類 面 臨 的 最 大 挑 戰(zhàn) 而 大 量 的 作 物 病 蟲 草 害 嚴(yán) 重 威 脅 農(nóng) 業(yè) 生 產(chǎn) 若 得 不 到 有 效 防 控 可 造 成 約 40 的 產(chǎn) 量 損 失 1 為 了 減 少 損 失 和 提 高 產(chǎn) 量 人 們 廣 泛 應(yīng) 用 化 學(xué) 防 治 手 段 每 年 全 球 農(nóng) 藥 使 用 量 達(dá) 419 萬 t 其 中 我 國(guó) 為 176 萬 t 占 比 約 42 2 化 學(xué) 農(nóng) 藥 的 大 量 使 用 已 造 成 農(nóng) 業(yè) 生 態(tài) 系 統(tǒng) 退 化 農(nóng) 藥 殘 留 超 標(biāo) 環(huán) 境 污 染 以 及 有 害 生 物 抗 藥 性 增 強(qiáng) 等 各 種 問 題 3 為 了 減 少 對(duì) 化 學(xué) 農(nóng) 藥 的 依 賴 我 們 需 要 尋 找 更 為 綠 色 環(huán) 保 的 替 代 品 殼 聚 糖 chitosan 作 為 甲 殼 素 N 脫 乙 酰 基 的 產(chǎn) 物 其 來 源 廣 泛 儲(chǔ) 量 巨 大 具 有 安 全 無 毒 生 物 可 降 解 生 物 相 容 佳 可 成 膜 性 抗 菌 性 強(qiáng) 和 促 進(jìn) 植 物 生 長(zhǎng) 等 優(yōu) 點(diǎn) 主 要 用 于 果 品 保 鮮 生 長(zhǎng) 調(diào) 節(jié) 藥 物 載 體 土 壤 改 良 等 方 面 已 廣 泛 應(yīng) 用 于 植 物 保 護(hù) 領(lǐng) 域 4 7 殼 聚 糖 不 僅 自 身 具 有 多 種 生 物 活 性 還 可 作 為 載 體 負(fù) 載 農(nóng) 藥 活 性 成 分 和 微 量 礦 質(zhì) 元 素 顯 著 提 高 農(nóng) 藥 和 礦 質(zhì) 肥 料 的 應(yīng) 用 效 果 有 效 延 長(zhǎng) 持 效 期 達(dá) 到 減 量 增 效 的 目 的 本 文 總 結(jié) 了 殼 聚 糖 在 植 物 保 護(hù) 中 的 研 究 與 應(yīng) 用 情 況 有 助 于 更 深 入 挖 掘 殼 聚 糖 的 潛 在 價(jià) 值 進(jìn) 一 步 推 動(dòng) 殼 聚 糖 在 可 持 續(xù) 農(nóng) 業(yè) 中 的 創(chuàng) 新 應(yīng) 用 1 殼 聚 糖 的 多 重 生 物 活 性 殼 聚 糖 具 有 抗 菌 活 性 能 夠 誘 導(dǎo) 作 物 防 御 反 應(yīng) 和 成 膜 性 等 多 重 生 物 活 性 8 殼 聚 糖 的 幾 種 生 物 活 性 之 間 相 互 促 進(jìn) 協(xié) 同 增 效 共 同 發(fā) 揮 殼 聚 糖 的 植 物 保 護(hù) 作 用 當(dāng) 使 用 殼 聚 糖 處 理 作 物 后 首 先 在 作 物 表 面 形 成 一 層 薄 膜 為 作 物 提 供 物 理 屏 障 然 后 殼 聚 糖 與 病 原 菌 直 接 接 觸 破 壞 病 原 菌 細(xì) 胞 結(jié) 構(gòu) 抑 制 植 物 病 原 菌 的 生 長(zhǎng) 和 繁 殖 同 時(shí) 殼 聚 糖 分 子 向 作 物 表 皮 細(xì) 胞 內(nèi) 部 滲 透 激 活 作 物 防 御 反 應(yīng) 調(diào) 節(jié) 作 物 生 長(zhǎng) 提 高 作 物 抗 病 性 和 抗 逆 性 1 1 抗 菌 活 性 殼 聚 糖 具 有 廣 泛 的 抗 菌 譜 對(duì) 鐮 刀 屬 鏈 格 孢 屬 曲 霉 屬 青 霉 屬 等 多 種 植 物 病 原 真 菌 均 有 良 好 的 抗 菌 活 性 9 使 用 殼 聚 糖 溶 液 對(duì) 馬 鈴 薯 塊 莖 進(jìn) 行 浸 泡 處 理 可 有 效 抑 制 馬 鈴 薯 干 腐 病 病 原 菌 硫 色 鐮 刀 菌 F u s a r i u m s u l p h u r e u m 的 生 長(zhǎng) 并 顯 著 降 低 單 端 孢 霉 烯 族 毒 素 的 產(chǎn) 生 量 10 在 離 體 條 件 下 對(duì) 小 麥 赤 霉 病 病 原 菌 禾 谷 鐮 刀 菌 F u s a r i u m g r a m i n e a r u m 進(jìn) 行 殼 聚 糖 處 理 后 病 原 菌 的 菌 絲張 學(xué) 峰 等 殼 聚 糖 在 植 物 保 護(hù) 領(lǐng) 域 中 的 研 究 與 應(yīng) 用 進(jìn) 展 899 生 長(zhǎng) 受 到 明 顯 抑 制 孢 子 萌 發(fā) 率 顯 著 降 低 溫 室 試 驗(yàn) 也 驗(yàn) 證 了 殼 聚 糖 對(duì) 小 麥 赤 霉 病 的 防 控 效 果 使 用 殼 聚 糖 溶 液 對(duì) 小 麥 進(jìn) 行 噴 霧 處 理 后 小 麥 穗 花 的 侵 染 率 和 為 害 程 度 明 顯 下 降 11 Meng 等 12 測(cè) 試 了 殼 聚 糖 對(duì) 赭 曲 霉 A s p e r g i l l u s o c h r a c e u s 的 抑 菌 活 性 發(fā) 現(xiàn) 殼 聚 糖 可 明 顯 抑 制 赭 曲 霉 的 菌 絲 生 長(zhǎng) 和 孢 子 萌 發(fā) 導(dǎo) 致 菌 絲 出 現(xiàn) 腫 脹 異 常 分 枝 和 空 泡 化 等 畸 形 癥 狀 殼 聚 糖 不 僅 對(duì) 植 物 病 原 真 菌 有 效 對(duì) 細(xì) 菌 和 病 毒 也 有 良 好 的 抗 菌 活 性 與 真 菌 相 比 細(xì) 菌 對(duì) 殼 聚 糖 的 敏 感 度 稍 低 13 并 且 殼 聚 糖 對(duì) 革 蘭 氏 陽 性 和 陰 性 細(xì) 菌 的 抗 菌 活 性 存 在 差 異 14 在 離 體 條 件 下 殼 聚 糖 可 有 效 抑 制 細(xì) 菌 性 果 斑 病 病 菌 A c i d o v o r a x c i t r u l l i 的 生 長(zhǎng) 繁 殖 造 成 細(xì) 菌 的 細(xì) 胞 膜 裂 解 使 用 殼 聚 糖 對(duì) 西 瓜 進(jìn) 行 種 子 處 理 和 葉 面 噴 霧 均 可 有 效 防 控 西 瓜 細(xì) 菌 性 果 斑 病 西 瓜 幼 苗 的 病 情 指 數(shù) 和 死 亡 率 明 顯 下 降 15 使 用 殼 聚 糖 對(duì) 番 茄 幼 苗 進(jìn) 行 處 理 后 細(xì) 菌 性 斑 點(diǎn) 病 病 菌 P s e u d o m o n a s s y r i n g a e 對(duì) 番 茄 幼 苗 的 為 害 程 度 明 顯 減 輕 病 斑 面 積 和 細(xì) 菌 數(shù) 量 顯 著 減 少 16 殼 聚 糖 的 抗 病 毒 活 性 主 要 通 過 誘 導(dǎo) 作 物 產(chǎn) 生 防 御 反 應(yīng) 的 間 接 作 用 起 效 抑 制 病 毒 在 植 株 體 內(nèi) 的 全 身 傳 播 使 經(jīng) 過 殼 聚 糖 處 理 后 的 植 株 不 會(huì) 發(fā) 生 全 身 性 的 病 毒 感 染 低 分 子 殼 聚 糖 2 17 ku 可 有 效 抑 制 煙 草 花 葉 病 毒 的 危 害 處 理 后 煙 草 葉 片 的 病 斑 壞 死 面 積 減 少 50 90 17 此 外 殼 聚 糖 可 增 強(qiáng) 食 線 蟲 真 菌 對(duì) 植 物 寄 生 性 線 蟲 的 生 防 效 果 使 用 0 1 mg mL 1 的 殼 聚 糖 溶 液 澆 灌 番 茄 幼 苗 有 助 于 生 防 真 菌 P o c h o n i a c h l a m y d o s p o r i a 在 土 壤 中 生 長(zhǎng) 繁 殖 和 在 作 物 根 系 中 定 殖 從 而 提 高 其 對(duì) 番 茄 根 結(jié) 線 蟲 的 防 治 效 果 18 殼 聚 糖 抗 菌 活 性 的 作 用 機(jī) 制 主 要 是 1 殼 聚 糖 分 子 中 含 有 大 量 的 活 性 氨 基 被 質(zhì) 子 化 后 使 殼 聚 糖 帶 正 電 荷 與 病 原 菌 細(xì) 胞 膜 上 帶 負(fù) 電 荷 的 磷 脂 類 分 子 發(fā) 生 靜 電 作 用 從 而 破 壞 細(xì) 胞 膜 通 透 性 導(dǎo) 致 細(xì) 胞 內(nèi) 容 物 泄 漏 19 2 細(xì) 胞 膜 通 透 性 改 變 后 Ca 2 通 道 打 開 Ca 2 大 量 流 入 細(xì) 胞 內(nèi) 細(xì) 胞 的 離 子 平 衡 被 破 壞 導(dǎo) 致 細(xì) 胞 死 亡 20 另 外 殼 聚 糖 抑 制 細(xì) 胞 膜 上 的 H ATP 酶 活 性 誘 導(dǎo) 細(xì) 胞 內(nèi) 質(zhì) 子 積 累 細(xì) 胞 膜 上 的 H K 交 換 轉(zhuǎn) 運(yùn) 活 動(dòng) 受 到 抑 制 K 迅 速 從 細(xì) 胞 內(nèi) 流 出 破 壞 細(xì) 胞 穩(wěn) 態(tài) 21 3 殼 聚 糖 與 病 原 菌 生 長(zhǎng) 所 必 需 的 一 些 礦 質(zhì) 元 素 和 營(yíng) 養(yǎng) 物 質(zhì) 發(fā) 生 螯 合 作 用 從 而 抑 制 病 原 菌 的 正 常 生 長(zhǎng) 4 當(dāng) 殼 聚 糖 滲 透 進(jìn) 入 細(xì) 胞 后 可 以 與 細(xì) 胞 內(nèi) 的 靶 點(diǎn) 結(jié) 合 或 直 接 作 用 于 遺 傳 物 質(zhì) 干 擾 基 因 的 表 達(dá) 和 蛋 白 質(zhì) 的 生 物 合 成 導(dǎo) 致 細(xì) 胞 的 新 陳 代 謝 紊 亂 從 而 抑 制 病 原 菌 生 長(zhǎng) 和 繁 殖 22 5 殼 聚 糖 沉 積 在 病 菌 表 面 形 成 致 密 的 高 分 子 膜 阻 礙 了 營(yíng) 養(yǎng) 物 質(zhì) 進(jìn) 入 細(xì) 胞 以 及 代 謝 物 向 細(xì) 胞 外 運(yùn) 輸 從 而 抑 制 病 菌 的 生 長(zhǎng) 23 1 2 誘 導(dǎo) 作 物 防 御 反 應(yīng) 殼 聚 糖 不 僅 是 一 種 抗 菌 劑 還 是 植 物 系 統(tǒng) 獲 得 性 抗 性 的 有 效 誘 導(dǎo) 因 子 可 作 為 植 物 生 長(zhǎng) 調(diào) 節(jié) 劑 或 抗 逆 劑 使 用 殼 聚 糖 誘 導(dǎo) 作 物 產(chǎn) 生 防 御 反 應(yīng) 提 高 作 物 對(duì) 病 原 菌 和 非 生 物 脅 迫 的 抗 性 同 時(shí) 調(diào) 節(jié) 植 物 生 長(zhǎng) 提 高 作 物 產(chǎn) 量 和 品 質(zhì) 植 物 細(xì) 胞 受 體 在 接 收 到 殼 聚 糖 刺 激 信 號(hào) 后 經(jīng) 過 一 系 列 的 信 號(hào) 分 子 和 轉(zhuǎn) 錄 因 子 的 傳 導(dǎo) 引 起 植 物 中 多 種 初 級(jí) 和 次 級(jí) 代 謝 反 應(yīng) 變 化 從 而 表 現(xiàn) 出 各 種 各 樣 的 防 御 反 應(yīng) 24 殼 聚 糖 促 使 碳 氮 代 謝 相 關(guān) 酶 活 性 增 強(qiáng) 光 合 作 用 速 率 提 高 光 合 產(chǎn) 物 積 累 量 增 加 從 而 促 進(jìn) 作 物 生 長(zhǎng) 提 高 作 物 產(chǎn) 量 同 時(shí) 促 進(jìn) 防 御 反 應(yīng) 相 關(guān) 酶 的 活 性 增 強(qiáng) 各 類 次 級(jí) 代 謝 產(chǎn) 物 積 累 量 增 加 從 而 提 高 植 株 的 抗 病 性 和 抗 逆 能 力 殼 聚 糖 引 起 植 物 細(xì) 胞 基 因 表 達(dá) 量 的 變 化 對(duì) 小 麥 進(jìn) 行 殼 聚 糖 處 理 后 葉 片 細(xì) 胞 內(nèi) 與 光 合 作 用 初 級(jí) 碳 氮 代 謝 防 御 反 應(yīng) 和 轉(zhuǎn) 錄 因 子 相 關(guān) 的 基 因 表 達(dá) 量 發(fā) 生 明 顯 變 化 其 中 268 種 mRNAs 上 調(diào) 132 種 mRNAs 下 調(diào) 56 種 miRNAs 被 誘 導(dǎo) 或 抑 制 從 而 調(diào) 控 下 游 代 謝 活 動(dòng) 調(diào) 節(jié) 植 株 生 長(zhǎng) 提 高 小 麥 抗 逆 性 25 殼 聚 糖 通 過 提 高 細(xì) 胞 初 級(jí) 代 謝 反 應(yīng) 活 性 促 進(jìn) 植 物 生 長(zhǎng) 農(nóng) 產(chǎn) 品 的 產(chǎn) 量 和 品 質(zhì) 提 高 使 用 殼 聚 糖 對(duì) 咖 啡 樹 苗 進(jìn) 行 噴 霧 處 理 后 葉 片 中 的 葉 綠 素 含 量 提 高 30 50 光 合 速 率 提 高 30 60 同 時(shí) 植 株 對(duì) 氮 磷 鉀 等 營(yíng) 養(yǎng) 元 素 的 吸 收 能 力 增 強(qiáng) 各 項(xiàng) 生 長(zhǎng) 參 數(shù) 均 有 所 提 高 顯 著 促 進(jìn) 咖 啡 苗 生 長(zhǎng) 26 在 馬 鈴 薯 生 長(zhǎng) 期 內(nèi) 進(jìn) 行 3 次 殼 聚 糖 噴 霧 處 理 收 獲 的 馬 鈴 薯 塊 莖 的 尺 寸 明 顯 增 大 商 品 薯 產(chǎn) 量 可 提 升 30 使 用 殼 聚 糖 對(duì) 玉 米 進(jìn) 行 種 子 處 理 后 發(fā) 芽 率 株 高 和 葉 面 積 等 生 長(zhǎng) 指 標(biāo) 均 有 大 幅 度 提 升 并 且 土 壤 中 脫 氫 酶 和 堿 性 磷 酸 酶 等 土 壤 健 康 指 示 酶 活 性 增 強(qiáng) 2 3 倍 更 有 利 于 玉 米 植 株 的 生 長(zhǎng) 27 殼 聚 糖 通 過 提 高 細(xì) 胞 次 級(jí) 代 謝 反 應(yīng) 活 性 提 高 植 物 組 織 內(nèi) 的 次 級(jí) 代 謝 產(chǎn) 物 含 量 從 而 提 高 作 物 的 抗 病 性 和 抗 逆 性 在 采 收 前 對(duì) 柑 橘 進(jìn) 行 殼 聚 糖 噴 霧 處 理 果 實(shí) 中 的 抗 性 相 關(guān) 基 因 的 表 達(dá) 量 提 高 幾 丁 質(zhì) 酶 和 苯 丙 氨 酸 解 氨 酶 的 含 量 升 高 使 得 果 實(shí) 對(duì) 綠 霉 病 菌 R h o d o s p o r i d i u m p a l u d i g e n u m 的 抗 性 提 高 柑 橘 腐 爛 病 的 發(fā) 病 率 和 為 害 程 度 隨 之 下 降 28 小 麥 幼900 2023 年 第 64 卷 第 4 期 苗 經(jīng) 過 殼 聚 糖 處 理 后 葉 綠 素 含 量 和 光 合 速 率 提 升 SOD POD 和 CAT 抗 氧 化 酶 活 性 增 強(qiáng) 從 而 提 高 了 小 麥 的 抗 鹽 能 力 29 殼 聚 糖 低 聚 物 誘 導(dǎo) 希 臘 小 葉 薄 荷 葉 片 中 產(chǎn) 生 低 濃 度 的 H 2 O 2 進(jìn) 一 步 促 進(jìn) 多 酚 類 化 合 物 的 合 成 和 積 累 提 高 植 株 抗 逆 能 力 30 使 用 水 溶 性 殼 聚 糖 低 聚 物 對(duì) 葡 萄 樹 進(jìn) 行 噴 霧 處 理 后 葉 片 中 的 植 物 保 衛(wèi) 素 積 累 量 迅 速 增 加 植 株 對(duì) 葡 萄 灰 霉 病 和 霜 霉 病 的 抗 病 性 提 升 31 另 外 不 同 分 子 量 殼 聚 糖 的 植 物 誘 抗 效 果 不 同 低 分 子 量 殼 聚 糖 比 高 分 子 量 殼 聚 糖 更 能 有 效 地 誘 導(dǎo) 作 物 防 御 反 應(yīng) 原 因 可 能 是 低 分 子 量 殼 聚 糖 更 容 易 與 植 物 細(xì) 胞 膜 上 的 特 定 受 體 結(jié) 合 32 總 的 來 說 上 述 研 究 結(jié) 果 充 分 支 持 了 殼 聚 糖 的 誘 抗 活 性 和 植 物 生 長(zhǎng) 調(diào) 節(jié) 能 力 施 用 殼 聚 糖 可 明 顯 提 高 作 物 產(chǎn) 量 特 別 是 在 病 害 或 不 良 環(huán) 境 脅 迫 條 件 下 仍 能 保 障 或 提 高 作 物 產(chǎn) 量 這 對(duì) 于 鹽 堿 地 荒 漠 地 和 坡 地 等 邊 際 土 地 的 農(nóng) 業(yè) 利 用 十 分 重 要 1 3 成 膜 性 殼 聚 糖 通 過 浸 泡 或 噴 霧 等 方 式 施 用 到 作 物 表 面 后 會(huì) 形 成 一 種 可 食 用 的 涂 層 可 為 作 物 提 供 一 道 物 理 屏 障 以 抵 抗 病 菌 侵 染 同 時(shí) 降 低 植 株 的 蒸 騰 作 用 和 呼 吸 作 用 殼 聚 糖 因 其 強(qiáng) 成 膜 性 和 天 然 的 抗 菌 活 性 已 廣 泛 應(yīng) 用 于 水 果 和 蔬 菜 保 鮮 33 殼 聚 糖 涂 層 在 果 蔬 表 面 形 成 一 層 半 透 膜 在 一 定 程 度 上 阻 礙 果 蔬 內(nèi) 外 氣 體 交 換 果 蔬 內(nèi) 部 O 2 水 平 降 低 和 CO 2 水 平 提 高 從 而 降 低 了 果 蔬 的 呼 吸 水 平 和 代 謝 活 性 從 而 延 緩 果 蔬 的 成 熟 和 衰 老 過 程 34 對(duì) 番 木 瓜 進(jìn) 行 殼 聚 糖 處 理 后 在 存 儲(chǔ) 期 間 果 實(shí) 的 呼 吸 速 率 明 顯 下 降 與 對(duì) 照 相 比 果 實(shí) 內(nèi) O 2 濃 度 下 降 70 CO 2 濃 度 上 升 4 倍 在 儲(chǔ) 存 過 程 中 不 僅 保 持 了 果 實(shí) 的 硬 度 而 且 提 升 了 果 實(shí) 品 質(zhì) 大 大 延 長(zhǎng) 了 番 木 瓜 的 儲(chǔ) 存 期 限 35 殼 聚 糖 涂 層 具 有 水 屏 障 作 用 以 減 少 果 蔬 在 儲(chǔ) 存 期 間 的 水 分 和 質(zhì) 量 損 失 保 障 了 水 果 和 蔬 菜 的 新 鮮 度 和 品 質(zhì) 36 使 用 殼 聚 糖 對(duì) 甜 櫻 桃 進(jìn) 行 浸 果 處 理 可 有 效 延 緩 果 實(shí) 的 水 分 流 失 并 提 高 果 實(shí) 中 總 可 溶 性 固 形 物 的 含 量 表 明 殼 聚 糖 可 有 效 地 保 持 采 摘 后 的 果 實(shí) 品 質(zhì) 延 長(zhǎng) 甜 櫻 桃 的 貨 架 期 37 殼 聚 糖 還 可 被 加 工 成 環(huán) 保 型 保 鮮 膜 以 替 代 石 化 基 薄 膜 用 于 包 裝 農(nóng) 產(chǎn) 品 Liu 等 38 以 不 同 分 子 量 的 殼 聚 糖 為 原 料 制 備 保 鮮 薄 膜 研 究 發(fā) 現(xiàn) 殼 聚 糖 薄 膜 不 僅 具 有 優(yōu) 良 的 透 光 性 拉 伸 強(qiáng) 度 等 物 理 性 能 抗 菌 性 能 也 同 樣 優(yōu) 秀 應(yīng) 用 于 草 莓 保 鮮 可 明 顯 延 長(zhǎng) 草 莓 保 質(zhì) 期 保 鮮 效 果 優(yōu) 于 常 規(guī) 的 PE 保 鮮 膜 2 殼 聚 糖 負(fù) 載 農(nóng) 藥 活 性 成 分 殼 聚 糖 安 全 無 毒 易 生 物 降 解 且 易 化 學(xué) 修 飾 非 常 適 合 作 為 農(nóng) 藥 載 體 國(guó) 內(nèi) 外 已 對(duì) 其 進(jìn) 行 了 廣 泛 的 研 究 39 40 以 殼 聚 糖 為 載 體 材 料 對(duì) 殺 蟲 劑 殺 菌 劑 除 草 劑 或 植 物 生 長(zhǎng) 調(diào) 節(jié) 劑 等 農(nóng) 藥 活 性 成 分 進(jìn) 行 包 裹 或 吸 附 實(shí) 現(xiàn) 農(nóng) 藥 的 緩 釋 控 釋 還 可 提 高 易 降 解 農(nóng) 藥 的 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 有 效 延 長(zhǎng) 農(nóng) 藥 的 持 效 期 從 而 達(dá) 到 農(nóng) 藥 減 量 增 效 和 減 少 環(huán) 境 污 染 的 目 的 此 外 殼 聚 糖 還 可 與 其 他 高 分 子 材 料 形 成 復(fù) 合 載 體 或 對(duì) 殼 聚 糖 分 子 進(jìn) 行 化 學(xué) 修 飾 進(jìn) 一 步 優(yōu) 化 其 載 體 性 能 以 殼 聚 糖 為 載 體 的 農(nóng) 藥 制 劑 表 現(xiàn) 出 優(yōu) 良 的 緩 釋 控 釋 能 力 活 性 物 質(zhì) 的 釋 放 機(jī) 制 包 括 孔 隙 擴(kuò) 散 表 面 解 吸 載 體 的 溶 脹 和 降 解 孔 隙 擴(kuò) 散 速 度 取 決 于 空 隙 尺 寸 密 度 和 內(nèi) 外 濃 度 差 而 表 面 解 吸 速 率 與 載 體 對(duì) 活 性 物 質(zhì) 的 吸 附 強(qiáng) 度 有 關(guān) 在 有 水 條 件 下 載 體 發(fā) 生 水 合 作 用 殼 聚 糖 發(fā) 生 溶 脹 活 性 物 質(zhì) 釋 放 加 快 另 外 光 熱 氧 酶 和 pH 值 等 外 部 環(huán) 境 因 素 導(dǎo) 致 殼 聚 糖 載 體 的 破 裂 或 降 解 活 性 成 分 隨 之 釋 放 王 娟 等 41 采 用 均 相 沉 淀 法 制 備 多 殺 霉 素 殼 聚 糖 微 球 具 有 明 顯 的 溫 度 敏 感 性 微 球 的 溶 脹 度 釋 藥 速 率 和 累 積 釋 藥 率 均 隨 著 溫 度 的 升 高 而 升 高 有 望 開 發(fā) 為 溫 度 響 應(yīng) 型 環(huán) 境 友 好 控 釋 制 劑 Liu 等 42 通 過 殼 聚 糖 與 赤 霉 素 之 間 生 成 酰 胺 鍵 進(jìn) 行 負(fù) 載 實(shí) 現(xiàn) 了 赤 霉 素 的 穩(wěn) 定 持 續(xù) 釋 放 不 受 溫 度 光 照 和 pH 值 的 影 響 可 持 續(xù) 釋 放 30 d 有 些 活 性 物 質(zhì) 揮 發(fā) 性 強(qiáng) 直 接 施 用 持 效 期 短 使 用 殼 聚 糖 將 其 包 裹 使 其 緩 慢 釋 放 提 高 活 性 物 質(zhì) 的 防 治 效 果 和 利 用 率 Chaudhari 等 43 利 用 殼 聚 糖 對(duì) 揮 發(fā) 性 的 松 油 醇 進(jìn) 行 微 囊 化 處 理 使 其 具 有 更 高 的 抑 菌 和 抑 毒 活 性 微 膠 囊 制 劑 在 0 4 L mL 1 濃 度 下 即 可 完 全 抑 制 黃 曲 霉 A s p e r g i l l u s f l a v u s 菌 絲 生 長(zhǎng) 而 未 包 封 制 劑 則 需 要 0 9 L mL 1 微 膠 囊 制 劑 在 0 3 L mL 1 時(shí) 即 可 完 全 抑 制 曲 霉 菌 AFB 1 毒 素 的 產(chǎn) 生 而 未 包 封 制 劑 則 需 要 0 5 L mL 1 使 用 松 油 醇 微 膠 囊 制 劑 對(duì) 玉 米 粒 進(jìn) 行 處 理 可 有 效 地 保 護(hù) 玉 米 在 儲(chǔ) 存 期 間 免 受 多 種 霉 菌 的 侵 染 和 霉 菌 毒 素 的 產(chǎn) 生 可 有 效 地 延 長(zhǎng) 玉 米 的 保 質(zhì) 期 提 高 經(jīng) 濟(jì) 效 益 此 外 殼 聚 糖 負(fù) 載 農(nóng) 藥 形 成 的 屏 障 作 用 還 可 提 高 農(nóng) 藥 的 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 Li 等 44 利 用 共 沉 淀 法 制 備 多 殺 菌 素 殼 聚 糖 微 膠 囊 具 有 優(yōu) 良 的 紫 外 光 遮 蔽 效 果 可 顯 著 提 高 多 殺 菌 素 的 光 穩(wěn) 定 性 光 降 解 率 降 低 約 50 有 利 于 多 殺 菌 素 對(duì) 害張 學(xué) 峰 等 殼 聚 糖 在 植 物 保 護(hù) 領(lǐng) 域 中 的 研 究 與 應(yīng) 用 進(jìn) 展 901 蟲 的 長(zhǎng) 效 防 控 殼 聚 糖 與 其 他 高 分 子 材 料 形 成 復(fù) 合 載 體 負(fù) 載 農(nóng) 藥 活 性 成 分 與 單 一 載 體 相 比 其 致 密 度 和 通 透 性 更 易 調(diào) 節(jié) 有 利 于 強(qiáng) 化 載 體 對(duì) 藥 物 等 活 性 成 分 的 緩 釋 作 用 Xie 等 45 使 用 殼 聚 糖 淀 粉 和 海 藻 酸 鈣 制 備 凝 膠 復(fù) 合 載 體 對(duì) 螺 蟲 乙 酯 進(jìn) 行 包 覆 實(shí) 現(xiàn) 了 活 性 成 分 的 緩 慢 釋 放 螺 蟲 乙 酯 在 土 壤 中 的 降 解 速 率 明 顯 降 低 可 有 效 延 長(zhǎng) 其 持 效 期 Campos 等 46 制 備 殼 聚 糖 環(huán) 糊 精 納 米 顆 粒 封 裝 香 芹 酚 和 沉 香 醇 有 效 地 延 緩 了 活 性 物 質(zhì) 的 揮 發(fā) 和 降 解 對(duì) 棉 鈴 蟲 和 二 斑 葉 螨 的 殺 蟲 活 性 增 強(qiáng) 持 效 期 延 長(zhǎng) 有 利 于 推 動(dòng) 植 物 源 活 性 物 的 應(yīng) 用 與 推 廣 殼 聚 糖 還 可 與 其 他 高 分 子 材 料 形 成 多 層 殼 結(jié) 構(gòu) 以 提 高 載 體 性 能 He 等 47 利 用 界 面 聚 合 法 合 成 二 氧 化 硅 囊 殼 再 以 戊 二 醛 為 交 聯(lián) 劑 在 硅 殼 表 面 沉 積 聚 合 殼 聚 糖 成 功 制 備 二 氧 化 硅 殼 聚 糖 雙 殼 層 阿 維 菌 素 微 球 與 單 殼 層 結(jié) 構(gòu) 相 比 具 有 更 強(qiáng) 的 抗 光 解 能 力 和 更 優(yōu) 的 緩 釋 控 釋 性 能 殼 聚 糖 結(jié) 構(gòu) 單 元 中 的 氨 基 和 羥 基 化 學(xué) 性 質(zhì) 活 潑 易 進(jìn) 行 化 學(xué) 修 飾 通 過 連 接 其 他 功 能 基 團(tuán) 優(yōu) 化 其 載 體 功 能 Li 等 48 將 聚 乳 酸 結(jié) 構(gòu) 接 在 殼 聚 糖 結(jié) 構(gòu) 單 元 中 的 氨 基 和 羥 基 上 使 載 體 具 備 兩 親 結(jié) 構(gòu) 即 親 油 性 的 聚 乳 酸 部 分 和 親 水 性 的 殼 聚 糖 部 分 從 而 易 于 在 水 中 組 裝 成 納 米 膠 束 對(duì) 吡 蟲 啉 進(jìn) 行 有 效 負(fù) 載 實(shí) 現(xiàn) 控 制 釋 放 Fu 等 49 將 具 有 紫 外 線 吸 收 活 性 的 二 苯 酮 四 羧 酸 二 酐 接 在 殼 聚 糖 分 子 上 再 通 過 界 面 聚 合 反 應(yīng) 形 成 囊 殼 包 埋 阿 維 菌 素 從 而 提 高 了 阿 維 菌 素 的 光 穩(wěn) 定 性 與 化 學(xué) 修 飾 前 相 比 光 降 解 半 衰 期 延 長(zhǎng) 約 一 倍 另 外 還 可 在 殼 聚 糖 分 子 上 接 枝 對(duì) 環(huán) 境 因 素 敏 感 的 基 團(tuán) 從 而 獲 得 智 能 控 釋 能 力 對(duì) 光 溫 度 pH 值 酶 等 外 界 刺 激 做 出 反 應(yīng) 調(diào) 控 活 性 成 分 的 釋 放 速 率 Xu 等 50 將 甲 基 丙 烯 酸 二 甲 胺 乙 酯 接 枝 在 殼 聚 糖 分 子 上 成 功 制 備 了 pH 值 和 溫 度 雙 因 素 響 應(yīng) 型 的 吡 唑 醚 菌 酯 微 膠 囊 pH 值 降 低 和 溫 度 升 高 有 利 于 活 性 成 分 的 釋 放 當(dāng) 介 質(zhì) pH 值 降 低 時(shí) 殼 聚 糖 分 子 上 接 枝 的 N CH 3 2 基 團(tuán) 的 質(zhì) 子 化 作 用 加 強(qiáng) 導(dǎo) 致 聚 合 物 分 子 內(nèi) 的 靜 電 斥 力 增 大 緊 密 度 降 低 通 透 性 增 強(qiáng) 從 而 有 利 于 活 性 成 分 的 釋 放 當(dāng) 溫 度 上 升 時(shí) 吡 唑 醚 菌 酯 與 聚 合 物 分 子 間 的 范 德 華 力 和 氫 鍵 作 用 力 減 弱 同 時(shí) 聚 合 物 網(wǎng) 絡(luò) 結(jié) 構(gòu) 會(huì) 伸 展 膨 脹 活 性 成 分 的 釋 放 速 率 加 快 Ye 等 51 在 殼 聚 糖 分 子 上 連 接 對(duì) 光 不 穩(wěn) 定 的 硝 基 芐 基 基 團(tuán) 獲 得 光 響 應(yīng) 型 敵 草 隆 納 米 制 劑 在 黑 暗 條 件 下 納 米 微 粒 保 持 高 穩(wěn) 定 性 敵 草 隆 釋 放 非 常 緩 慢 而 在 光 照 條 件 下 納 米 微 粒 結(jié) 構(gòu) 由 緊 實(shí) 的 交 聯(lián) 膠 束 結(jié) 構(gòu) 轉(zhuǎn) 變 為 松 散 的 納 米 籠 結(jié) 構(gòu) 通 透 性 顯 著 增 強(qiáng) 敵 草 隆 迅 速 從 載 體 中 釋 放 出 來 從 而 實(shí) 現(xiàn) 農(nóng) 藥 活 性 物 質(zhì) 的 光 控 釋 放 3 殼 聚 糖 負(fù) 載 微 量 礦 質(zhì) 元 素 殼 聚 糖 可 負(fù) 載 鐵 銅 鋅 鉬 錳 鎳 等 多 種 微 量 礦 質(zhì) 元 素 施 用 后 為 作 物 提 供 全 面 的 營(yíng) 養(yǎng) 促 進(jìn) 作 物 健 康 生 長(zhǎng) 殼 聚 糖 分 子 結(jié) 構(gòu) 中 的 氨 基 可 與 金 屬 元 素 離 子 發(fā) 生 配 位 反 應(yīng) 形 成 殼 聚 糖 金 屬 螯 合 物 對(duì) 微 量 礦 質(zhì) 元 素 進(jìn) 行 負(fù) 載 將 殼 聚 糖 進(jìn) 行 改 性 聚 合 形 成 膠 束 微 球 和 中 空 纖 維 等 具 有 大 表 面 積 的 載 體 可 進(jìn) 一 步 加 大 對(duì) 金 屬 離 子 的 吸 附 效 率 殼 聚 糖 載 體 對(duì) 微 量 礦 質(zhì) 元 素 進(jìn) 行 負(fù) 載 使 其 獲 得 緩 釋 控 釋 性 能 Choudhary 等 52 使 用 離 子 凝 膠 法 制 備 鋅 殼 聚 糖 納 米 顆 粒 Zn 2 的 釋 放 速 率 隨 pH 值 升 高 而 降 低 在 pH 值 4 5 的 緩 沖 液 中 Zn 2 可 持 續(xù) 釋 放 144 h 具 備 明 顯 的 緩 釋 特 性 使 用 該 制 劑 對(duì) 玉 米 進(jìn) 行 種 子 處 理 和 葉 面 噴 霧 處 理 后 與 常 規(guī) 鋅 肥 相 比 玉 米 植 株 的 根 系 更 為 發(fā) 達(dá) 吐 絲 期 提 前 而 衰 老 期 延 后 玉 米 籽 粒 的 營(yíng) 養(yǎng) 物 質(zhì) 積 累 量 增 加 從 而 使 玉 米 的 產(chǎn) 量 提 高 殼 聚 糖 負(fù) 載 微 量 礦 質(zhì) 元 素 可 增 強(qiáng) 其 抗 菌 和 植 物 生 長(zhǎng) 調(diào) 節(jié) 活 性 Mizwari 等 53 制 備 殼 聚 糖 氧 化 鎂 和 殼 聚 糖 氧 化 鎳 納 米 微 粒 金 屬 氧 化 物 與 殼 聚 糖 之 間 的 協(xié) 同 增 效 作 用 明 顯 對(duì) 大 腸 埃 希 氏 菌 E s c h e r i c h i a c o l i 和 金 黃 色 葡 萄 球 菌 S t a p h y l o c o c c u s a u r e u s 的 抑 菌 活 性 顯 著 提 高 Saharan 等 54 制 備 的 殼 聚 糖 銅 納 米 制 劑 可 促 進(jìn) 番 茄 種 子 萌 發(fā) 和 幼 苗 生 長(zhǎng) 對(duì) 茄 孢 鏈 環(huán) 孢 菌 A l t e r n a r i a s o l a n i 和 尖 孢 鐮 刀 菌 F u s a r i u m o x y s p o r u m 的 菌 絲 生 長(zhǎng) 和 孢 子 萌 發(fā) 的 抑 制 活 性 顯 著 增 強(qiáng) 在 溫 室 試 驗(yàn) 中 也 表 現(xiàn) 出 對(duì) 番 茄 早 疫 病 和 枯 萎 病 良 好 的 防 治 效 果 Liang 55 等 制 備 殼 聚 糖 鑭 La 納 米 制 劑 對(duì) 水 稻 種 子 和 幼 苗 進(jìn) 行 處 理 可 有 效 促 進(jìn) 水 稻 幼 苗 的 生 長(zhǎng) 和 提 高 對(duì) 稻 瘟 病 的 抗 病 性 并 且 比 游 離 狀 態(tài) 的 殼 聚 糖 和 La 3 的 效 果 更 為 優(yōu) 異 另 外 殼 聚 糖 還 可 負(fù) 載 硒 等 具 有 人 體 保 健 功 能 的 礦 質(zhì) 元 素 增 強(qiáng) 植 株 對(duì) 硒 元 素 的 吸 收 和 富 集 能 力 提 升 農(nóng) 產(chǎn) 品 品 質(zhì) 56 4 展 望 殼 聚 糖 自 身 具 有 抗 菌 活 性 誘 導(dǎo) 作 物 防 御 反 應(yīng) 和 成 膜 性 等 多 重 生 物 活 性 增 強(qiáng) 作 物 的 免 疫 力 和 對(duì) 植 物 病 原 菌 的 防 御 能 力 此 外 殼 聚 糖 還 可 作 為 載902 2023 年 第 64 卷 第 4 期 體 對(duì) 農(nóng) 藥 活 性 成 分 或 微 量 礦 質(zhì) 元 素 進(jìn) 行 負(fù) 載 顯 著 提 高 農(nóng) 藥 和 礦 質(zhì) 元 素 的 持 效 期 并 降 低 對(duì) 環(huán) 境 的 不 良 影 響 雖 然 已 有 大 量 的 文 獻(xiàn) 驗(yàn) 證 了 殼 聚 糖 在 植 物 保 護(hù) 中 的 應(yīng) 用 效 果 但 仍 存 在 一 些 問 題 殼 聚 糖 作 為 一 種 陽 離 子 聚 合 物 在 可 變 pH 的 介 質(zhì) 中 不 穩(wěn) 定 在 酸 性 環(huán) 境 中 因 其 結(jié) 構(gòu) 單 元 中 的 氨 基 質(zhì) 子 化 而 溶 解 而 在 堿 性 環(huán) 境 中 由 于 氨 基 的 脫 質(zhì) 子 化 而 發(fā) 生 沉 淀 殼 聚 糖 可 能 會(huì) 對(duì) 一 些 作 物 產(chǎn) 生 毒 害 作 用 主 要 原 因 是 殼 聚 糖 常 常 溶 解 在 酸 性 水 溶 液 中 進(jìn) 行 應(yīng) 用 57 此 外 殼 聚 糖 生 物 活 性 的 研 究 數(shù) 據(jù) 大 多 數(shù) 來 源 于 室 內(nèi) 離 體 試 驗(yàn) 和 小 面 積 的 溫 室 試 驗(yàn) 在 大 田 環(huán) 境 中 的 應(yīng) 用 研 究 數(shù) 據(jù) 比 較 缺 乏 需 要 進(jìn) 一 步 的 測(cè) 試 和 驗(yàn) 證 目 前 對(duì) 殼 聚 糖 以 及 殼 聚 糖 載 體 在 植 物 保 護(hù) 領(lǐng) 域 中 的 研 究 仍 停 留 在 實(shí) 驗(yàn) 室 規(guī) 模 進(jìn) 入 工 廠 規(guī) 模 化 生 產(chǎn) 階 段 的 農(nóng) 化 制 劑 產(chǎn) 品 十 分 稀 少 距 離 直 接 供 給 農(nóng) 民 使 用 還 有 一 定 的 距 離 因 此 我 們 需 要 更 為 深 入 的 研 究 通 過 制 劑 加 工 技 術(shù) 提 高 殼 聚 糖 制 劑 的 穩(wěn) 定 性 消 除 對(duì) 作 物 的 副 作 用 同 時(shí) 應(yīng) 更 加 注 重 對(duì) 低 成 本 和 利 于 規(guī) 模 化 生 產(chǎn) 的 殼 聚 糖 制 劑 的 制 備 工 藝 研 究 早 日 將 殼 聚 糖 和 殼 聚 糖 基 產(chǎn) 品 推 入 農(nóng) 化 市 場(chǎng) 未 來 隨 著 研 究 的 不 斷 深 入 基 于 殼 聚 糖 的 農(nóng) 化 產(chǎn) 品 一 定 會(huì) 不 斷 涌 現(xiàn) 也 定 會(huì) 在 農(nóng) 作 物 病 蟲 害 綠 色 防 控 體 系 中 占 據(jù) 重 要 位 置 殼 聚 糖 憑 借 其 多 重 的 生 物 活 性 和 優(yōu) 良 的 載 體 功 能 必 將 在 植 物 保 護(hù) 領(lǐng) 域 中 發(fā) 揮 更 大 作 用 參 考 文 獻(xiàn) 1 PESHIN R DHAWAN A K Integrated pest management innovation development Process M Dordrecht Springer Netherlands 2009 2 FERN NDEZ L Leading countries in agricultural consumption of pesticides worldwide in 2019 DB OL 2021 09 27 2022 03 15 https www statista com statistics 1263069 global pesticide use by country 3 WAN N F JI X Y JIANG J X et al An eco engineering assessment index for chemical pesticide pollution management strategies to complex agro ecosystems J Ecological Engineering 2013 52 203 210 4 范 春 麗 劉 曉 娟 曲 金 柱 殼 聚 糖 涂 膜 處 理 對(duì) 山 楂 貯 藏 保 鮮 效 果 的 影