壳聚糖使农作物增产的机理初探　

本文结合自己的长期应用实践，初步总结了壳聚糖使多种农作物增产的机理，同时参考有关文献，提出了诱导和酶的作用是农作物增产的主要原因。
    自从1984年美国《The  Fish  boat》杂志刊出了“华盛顿州立大学的植物病理学家用壳聚糖处理冬小麦种子，使小麦增产20%，还可以增加小麦杆中木质素，使冬茎抗害虫侵袭而不倒伏……”这条消息以来，世界各国都先后研究应用壳聚糖这种神奇的物质，在农业上、在医疗保健、食品工业、印染行业、化工、建筑等等不同领域中广泛开展了其应用研究。
     本文作者从86年开始研究壳聚糖在农业上应用的，先后在河北正定、河南安阳、泌阳、北京中国农科院北圃场、山东省牟平县、河南新乡、河北赵县、廊坊、衡水、埠城、任丘、山东郓城、辽宁沈阳、辽中等地进行了小麦、花生、藩茄、水稻、白菜、地瓜、玉米以及梨、草莓、葡萄等农作物上作了大量、大面积（万亩）试验，现根据试验情况，对于壳聚糖使农作物增产的机理，进行探索性的研究。

一、经过壳聚糖处理的种子，能促进mRNA的重新合成，使酶的活性大大增强，这样就使种子易于发芽，并使幼苗茁壮成长。

在实验中，发现嫁接大棚黄瓜用的云南黑籽南瓜籽，其发芽率仅为17%：当用壳聚糖处理后，其发芽率大幅度提高，增加45%，比对照组高出一倍多；另外辣椒籽，其发芽率也由33%增加57%，大豆发芽率也有所增加。

棉花种子经壳聚糖处理后，比对照组提前一天出苗，出苗率比对照高13.7%。

经过壳聚糖处理过的种子，发芽率普遍提高，其中黄瓜提高4-5%；番茄提高15-17%；茄子提高16-19%；辣椒提高9-10%；交瓜提高11%。

经过壳聚糖处理过的种子，不仅提高发芽率，而且，还能提高单位面积的产量。当种子外包裹一层甲壳质后，不但可以抑制种子周围霉菌病原体生长，增强植物对疾病的抵抗力，而且还起植物生长调节剂的作用，用壳聚糖处理过的小麦、豌豆和小扁豆种子，产量可增加10%-30%。

二、由于壳聚糖能在种子表面形成一层薄膜，这是一种半透膜，一方面它能保持种子本身的水份，另一方面，它在土壤里能吸收土里水分，给种子提供足够的发芽所需水份，从而促进种子的发芽和出苗。反之，如果土壤中水分太多又能阻隔水分防止种子烂掉。

因为壳聚糖分子中含有氮，所以又可以作为缓慢释放的“固氮”基质，可以被植物吸收，或通过微生物的作用氧化成硝酸盐而被植物吸收。

此外壳聚糖膜还保护了种子本身，使其免受土壤中微生物特别是真菌（镰刀菌、霉菌）的侵害。

关于壳聚糖抑制各种菌类的报道不胜枚举。例如：它可抑制革兰氏阴性菌（大肠杆菌）和革兰氏阳性菌（枯草菌、金黄色葡萄菌）以及霉菌（毛霉、黑霉）木镰孢霉等。这是因为壳聚糖中带有正电荷的氨基和微生物细胞壁的特定部位相结合，起到了阻止微生物细胞生长发育的作用。

日本的科学家山口寿先生曾作过各种浓度壳聚糖溶液抑制霉菌的试验，并测出了最佳浓度。

壳聚糖膜，它促进了土壤中放线菌及其它一些生物生长。改善了种子周围的微循环（包括土壤无论是酸性还是碱性，都不会影响种子的发芽）并改善了土壤性质，更有利于种子的发芽和出苗。

壳聚糖对各种真菌菌丝生长量和孢子萌发的影响，结果证明对土壤中常见的霉菌和其他丝状真菌都有抑制作用。同时它还作过壳聚糖浸种使土壤中放线菌、乳酸菌、自固氮菌、纤维分解细菌大量增加的试验。而放线菌可以抑制或减少植物寄生虫病害。

三、壳聚糖作为天然杀虫剂，对线虫、蠕虫都有杀伤作用，而线虫和蠕虫，正是对作物产量和质量产生重要影响的害虫。

这方面的实例很多，如2002年我们在山东省郓城县种植的冬小麦，当地曾发生了严重的小麦粒线虫病，对照组籽粒都成暗褐色，穗不结实，内容物都为白色絮状线虫幼虫。而用壳聚糖浸种的试验组均为饱满的成熟穗籽粒，颜色也是限量的黄色。产量也比对照组高出20%左右。

同是2002年，我们在辽宁省中县播种冬小麦，到第二年开春时，试验田左侧种花生，由于当时播种花生时不注意，毁了4垅小麦（用壳聚糖浸种）种上了4垅花生，到麦收时，出现了反常现象，别的垅的花生出现了断垅、缺苗现象，而毁种的4垅花生苗都长的非常整齐，幼苗茁壮，颜色也又绿又黑，经农技站同志解释，这花生在苗期易得线虫病，出苗不好的是遭线虫侵害的结果，这从另一方面证明了壳聚糖具有杀死线虫的特殊作用。壳聚糖也是另一类“壳聚糖合成抑制剂”杀虫剂，具有独特的杀虫机制，即通过抑制昆虫体壁中壳聚糖的合成，防止昆虫蜕皮，达到杀虫效果。

四、壳聚糖的诱导作用。

壳聚糖的诱导分为两个方面：即诱导生长基因，和诱导抗性基因。

植物的基因好象锁在保险柜中的东西，通常是不发达的，需要钥匙去开启，才能使它发挥作用，现在人们已经找到了这把金“钥匙”——壳聚糖，它能打开植物闭锁的基因，使之提高作物的产量和质量，增加抗病能力。壳聚糖是植物信息的载体，它完全由糖组成，主要来源的于生物细胞壁，细胞介质和微生物细胞壁水解、酶解的片段。植物被壳聚糖诱导后，可发生变化，影响植物块茎分化，使之萌发出花和芽，也可诱使植物细胞迅速合成出抑制病原体侵入的物质如植物抗毒素，蛋白水解酶，壳聚糖酶等。

值得指出的是这种诱导作用从壳聚糖处理种子之后就开始了，而且直至终生。现在的解释是：壳聚糖能诱导真菌细胞壁里的壳聚糖阻断从DNA到RNA的合成，或者说壳聚糖是RNA合成的抑制剂。

在小麦种植试验里，崽7 年就发现了这一特殊现象：当冬小麦用壳聚糖浸种后其发芽率提高，根增多、增长、分蘖增加，有效分蘖增加，麦苗干重增加，而小麦的品质也发生了变化，小麦籽粒硬度增加，蛋白质含量也有所提高，下面分别说明如下：

表1             壳聚糖浸种对冬小麦生长的影响

从以上的田间调查，我们可以看出凡是用壳聚糖浸种的冬小麦，其生物指标，均远远高于对照组。这说明是壳聚糖使冬小麦生长发育基因激活了。

正是由于上述原因用壳聚糖浸种的冬小麦在产量和质量上都有比较明显的提高和改善。请看下表： 2                                                             产量统计表

其中A、B、C为甲壳质浸种组CK为对照。

 产品质量表

由此可见，用壳聚糖浸种，不仅使小麦增加产量，而且可以改善品质。

壳聚糖不仅诱导植物的生长发育，它还诱导植物防御系统使之产生抗病能力，其机理如下：当病原菌入侵时，植物本身即有辨认系统识别，病菌细胞壁上的几丁质（壳聚糖）既是被辨认的角色，使被侵植株中原本低量的几丁质酶活性大大提高，并分解入侵病菌细胞壁上的几丁质。植株内产生的几丁质寡糖活化植物细胞壁上的蛋白激发酶，使细胞内的酶产生磷酸化反应提高酶活，而启动周围的防御系统产生干扰素，酚类复合物等抗病物质，对病原菌产生抑制作用，这些反应均在数小时内完成。而且次过程还促进植物木质化，将病原菌隔离。使之无法入侵。另外，壳聚糖还可提高某些生防菌的防效。Harman等研究哈氏木霉（Trichodermaharjiamum）防治霉菌和丝核菌时发现，添加壳聚糖可提高防效。原因是增加了木霉几丁质酶活性，提高了病菌的抗生作用，壳聚糖可能是通过增加作物的免疫力来增产。研究发现，植物获得抗性明显表现在受病原菌诱导后，特异性抗性蛋白大量合成几丁质酶活性提高。若无外源性甲壳质，就不会诱发植物抗性。Broglie KE和shprira.R的研究也显示，几丁质酶诱导活性与植物抗病和防病性能关系密切。几丁质酶对病原菌的入侵、生长、蔓延等无有直接抑制作用。