壳寡糖生物农药的研究和应用
赵小明杜昱光
(中国科学院大连化学物理研究所，大连)
前言
农业是我国国民经济发展的基础，其产品的丰欠及品质直接影响人民生活水平，而农药是保证农作物优质、高产、丰收的重要生产资料。过度依赖化学农药防治农作物病虫害，其结果导致农畜产品农药残留高、污染严重。我国农畜产品农药的污染程度之高令人触目惊心。24个省、市、自治区的农药残留超标率高达47.5%,总超标产品量为吨。受农药污染超过国家卫生标准的蔬菜类为35.15%，蛋类为33.1%，水果类为18.7%，肉类为17.6%，粮食为17.4%，奶类为6.2%，严重影响人们的身心健康。同时由于我国农畜产品有害物的超标，阻碍大宗出口。因此，发展生物农药已成为保障人类健康和农业可持续发展的重要趋势和农药开发中的重要部分，自20世纪90年代，全世界又掀起了生物农药的开发热潮，生物农药以每年产值10%-20%的上升速度得以发展。
现代生物农药主要是指用来防治病、虫、草等有害生物的生物活体及其代谢产物和转基因产物，并可以制成商品上市流通的生物源制剂，包括细菌、病毒、真菌、线虫、植物、昆虫天敌、农用抗生素、植物生长调节剂和抗病虫草害的转基因植物等。有一种新型生物农药不直接杀灭害虫和病原物，而是激发植物自身的抗病防虫基因表达，促进植物生长。其中具代表性的有“Bion”（基本成分是水杨酸类似物BTH，笨丙噻唑类制剂），Messenger，寡糖类，脱落酸，过敏蛋白(Harpin)、隐地蛋白(Cryptogein)等。植物诱导抗病性是国际上近期兴起重要研究领域，利用植物诱导抗病性被认为是植物保护的新技术和新途径。
一、国内外研究进展
植物诱导抗病性在20世纪初就已观察到,后来不断被发现和证实。70年代后植物诱导抗病性的研究日渐增多。年Keen等人提出激发子概念后,激发子的筛选和纯化研究工作受到人们的重视。最初的激发子是具有诱导植物产生抗毒素作用的分子，现在通常指激发植物产生任何防御反应类型的分子。激发子这种广意的定义包括来源于病原菌的物质（外源激发子）和由病原菌作用从植物上释放的物质（内源激发子）。现已发现许多生物包括真菌、细菌、病毒，致病菌或非致病菌，活体、死体或代谢产物，甚至非生物因子都能诱导植物产生抗病性，在几十种植物的上百种病害上证实了诱导抗病性。研究者发现诱导抗病性具有广谱、持久、系统抗性等优点。因此引起科学家的重视，在防治小麦、番茄、马铃薯、辣椒、烟草等作物上的病害方面取得了明显的效果。最早人们发现水杨酸可诱导植物产生系统性抗病性，但是它诱发的抗病性表达时间及水平往往无法预测，故而以前一直难以实用化。年诺华公司第一个商品化的植物活化剂“Bion”又叫活化酯，化学名称为苯并[1,2,3]噻二唑-7-硫代羧酸甲酯。
与以往任何内吸性杀菌剂的作用机制都不相同，它本身并无杀菌活性，但它能激发植物产生系统获得性抗性,诱导植物内部的免疫机制，起到抗病防病的目的。年美国Eden生物技术公司通过基因工程将HarpinEa研发成的比“Bion”更为先进的植物活化剂，商品名为Messenger。
被EPA批准在全美农作物上使用，并被誉为作物生产和食品安全的一场绿色化学革命。随后先正达公司将苯并噻二唑（BTH）商品化成功。可诱导植物对细菌、真菌和病毒等产生广谱的抗性。日本明治制果公司开发并已广泛应用的烯并异噻唑，化学名称为3-烯丙氧基-1，2-苯并异噻唑-1，1-二氧化物。该药剂在日本和东南亚传统水稻区用量很大，主要用于防治水稻稻瘟病。
有关植物诱导抗性剂国际专利目前有18项。其中包括几丁寡糖、壳聚糖、蛋白及寡肽，未见壳寡糖用于农药的报道。
我国已对植物诱导抗病性进行了较深入的研究，主要开展对诱导抗病性机理的研究，同时也对抗性诱导剂进行研究，主要集中在寡糖和脱落酸诱导剂方面，我国已登记诱导剂农药21个，其中壳寡糖生物农药7个，S-诱抗素（脱落酸）3个，菇类蛋白多糖5个，几丁聚糖2个，葡聚烯糖2个，葡聚寡糖素1个，聚半乳糖醛酸酶1个。已在农业生产上起到了较大的作用，但抗性诱导剂的数量和类型还是很少，效果还需加强。对于壳寡糖的作用机理研究报道很少。
二、壳寡糖生物农药的研制
研究开发既可以控制病害发生又能避免化学合成农药过量应用对人、畜及环境所产生的负面效果的新型生物农药产品，是国际上农药研发的一个方向。来自于生物体且生物降解性能好的化合物已引起了有关研究者的极大兴趣。在这些化合物中，无毒副作用，易生物降解的壳聚糖具有很大的潜力，成为控制病害的新药剂。
壳聚糖经过部分酸水解或酶解后得到分子量较小的壳寡糖。壳寡糖是由氨基葡萄糖通过β-1,4键连接而形成的线性多糖，一般是由2—10个氨基葡萄糖连接而成。由于壳寡糖的聚合度小，加之氨基葡萄糖的氨基，使得其在水中易于溶解。这种在pH中性水中低粘度和高溶解性的壳寡糖，引起了研究者的很大北京中科白癜风医院圆白癜风抗白梦哪个医院白癜风能治好
