海藻功能物質的主要生物活性

欄目：科普知識發(fā)布時間：2021-02-01

海藻是重要的海洋生物資源，富含多糖及糖膠類物質、寡糖、多酚、植物激素、色素等眾多活性物質，具有促進植物生長與生殖，提高農(nóng)作物產(chǎn)量及品質、提供養(yǎng)分、保水保濕、増強植株抗病抗逆等活性，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮肥料、農(nóng)藥、保濕劑、激發(fā)子和激素調節(jié)因子等作用。

摘要: 海藻是重要的海洋生物資源，富含多糖及糖膠類物質、寡糖、多酚、植物激素、色素等眾多活性物質，具有促進植物生長與生殖，提高農(nóng)作物產(chǎn)量及品質、提供養(yǎng)分、保水保濕、増強植株抗病抗逆等活性，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮肥料、農(nóng)藥、保濕劑、激發(fā)子和激素調節(jié)因子等作用。就海藻功能物質在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應用進行綜述，詳細闡述了海藻功能物質的種類、提取方法及主要作用，并對其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用及開發(fā)前景等進行了分析，為進一步開發(fā)海藻物質的功能并拓展應用領域提供參考。

海洋藻類是海洋生物資源重要的組成部分，是海洋中無機物的天然富集者和有機物的最大生產(chǎn)者。藻類生長速度快、結構簡單、適應能力強，其中還含有大量陸地生物所缺乏的生物活性物質。大型海藻種類繁雜，數(shù)量眾多，其中海帶、紫菜、江蘺、羊梄菜和滸苔等作為優(yōu)質食品和重要的化工原料被廣泛地應用于食品、化工和醫(yī)藥等領域，具有重要的經(jīng)濟價值。

研究發(fā)現(xiàn)海藻中除了含有豐富的氨基酸、維生素、蛋白質和礦物質等常見營養(yǎng)物質外，還含有植物激素、多酚、寡糖、多糖及糖膠等具有獨特調節(jié)功能的活性物質。隨著有機農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)意識的深化，海藻功能物質作為高效環(huán)保的新型農(nóng)業(yè)肥料，能夠同時滿足減少農(nóng)藥和肥料使用以及增產(chǎn)保質的需求，成為新型農(nóng)藥和肥料的研究熱點。

我國海藻栽培業(yè)發(fā)達，藻體本身、藻類加工的中間產(chǎn)物或廢棄物，海藻潮產(chǎn)生的大量藻類，均可作為海藻功能物質的開發(fā)原料。與傳統(tǒng)的化學藥劑和其他陸源提取物相比，藻類功能物質的開發(fā)利用，不僅更加安全環(huán)保，補充了陸源產(chǎn)品缺乏的生物功能，利于高品質農(nóng)作物的綠色生產(chǎn)，還延伸和提升了藻類產(chǎn)業(yè)鏈，成為水產(chǎn)養(yǎng)殖反哺農(nóng)業(yè)的有效嘗試和重要發(fā)展方向。

1.促進植物生長

海藻活性物質作為植物的生長調節(jié)劑是目前該領域的開發(fā)熱點之一。

Ma[1]等通過研究表明，0.125％的褐藻膠寡糖可提高高粱種子的發(fā)芽率，促進其幼苗生長;而濃度為0.0625％褐藻膠糖在經(jīng)浸種處理后會促進高粱葉中葉綠素的合成，提高根系的活力。

Anisimov[2]等利用多種海藻提取物處理黑麥種子，促進根長增長率達15％以上，指出只需施用少量的海藻提取物便可以達到促進植株根系生長的目的。

劉培京[3]用不同濃度的海藻提取液對黃瓜、番茄、辣椒3種蔬菜種子進行浸種處理和盆栽試驗，發(fā)現(xiàn)使用稀釋200倍和400倍海藻提取液的3種蔬菜幼苗的根長、株高、株鮮重、株干重、葉綠素含量和葉面積等指標均顯著高于對照組。

2.促進生殖及產(chǎn)量

海藻提取物具有剌激作物提前開花，提高植物坐果率的作用。

Sridhar[4]等人發(fā)現(xiàn)不同稀釋倍數(shù)的海藻提取物處理花生能夠顯著提高花生產(chǎn)量，最高增產(chǎn)可達約1.4倍;并且將海藻肥和化學肥料進行等比例混合使用后，不僅能夠減少化肥的用量，而且還能獲得較高的產(chǎn)量。

Kumari[5]等以馬尾藻( Sargassum)提取液作為液體生物肥料，對西紅柿做葉面噴施、根施以及葉面噴施根施等同時施用，發(fā)現(xiàn)3種處理均能促進西紅柿的生殖生長及營養(yǎng)生長，尤其是進行根施處理的植株在鮮重、株高、開花數(shù)目及果實鮮重等方面的改善最為顯著。

Rathore[6]等利用海藻提取液噴施大豆葉面，發(fā)現(xiàn)不同濃度的海藻提取物對大豆的生殖指標和產(chǎn)量參數(shù)均有促進作用，且以濃度為15％和12.5％的海藻提取物效果最好，而且大豆在營養(yǎng)含量上也有顯著提高。

3.增強作物抗病毒能力

海藻功能物質能夠剌激作物體內(nèi)某些基因的表達和代謝途徑，促使植物自身產(chǎn)生防御性應激反應，從而釋放多種酶及多酚類等功能因子，并誘導其產(chǎn)生抗病性。

Javaraman[7]等發(fā)現(xiàn)噴施適量的海藻提取物后能明顯降低黃瓜真菌病的發(fā)病率，尤其是對葉面和根部同時使用時抑病效果更加明顯；同時檢測到經(jīng)海藻提取物處理的黃瓜，不但能增強多種防御相關酶的活性，而且其防御基因(包括幾丁質酶、葡聚糖酶、過氧化物酶和苯丙氨酸氨裂解酶等)的表達也發(fā)生了很大變化。

Sultana[8]等在實驗中發(fā)現(xiàn)海藻粗提取物能夠降低西紅柿和向日葵等植株的根系感染腐爛真菌的概率，并有效地抑制真菌或蟲害對根系的附著和滲透能力。

Paulert[9]等利用海藻粗提取物中的硫酸化多糖處理普通豆科植物，發(fā)現(xiàn)粗提取物噴施豆類后，葉面干重增加了20％，在不影響植物生長的前提下，將豆類炭疽病的發(fā)病程度減輕了38％，說明海藻提取物可誘導植物產(chǎn)生抗病性。

4.提高作物的抗逆性能

海藻功能物質能夠通過誘導植株產(chǎn)生抗性物質來緩解或抵抗逆境造成的危害，起到調控作物生長的作用[10]。

Zhang[11]等研究了0.4％褐藻膠寡糖能夠緩解毒死蜱對小麥產(chǎn)生的生理脅迫并增加植株抗性，發(fā)現(xiàn)海藻寡糖處理濃度與作物細胞膜的通透性、脯氨酸以及可溶性糖含量呈現(xiàn)明顯的正相關。

Ibrahim[12]等發(fā)現(xiàn):在鹽脅迫條件下，經(jīng)海藻提取物處理的小麥種子的萌發(fā)率和生長參數(shù)顯著高于對照，植物體內(nèi)過氧化氫酶、超氧化物歧化酶、抗壞血酸過氧化物酶及谷胱甘肽還原酶等酶類活性強，同時小麥幼苗的總蛋白圖譜中出現(xiàn)12條新増條帶，推斷這些變化是源于海藻提取物所誘導小麥產(chǎn)生的減緩鹽脅迫的應激反應。

5.保水、保鮮及改善品質

海藻含有的大量糖類及其衍生物，不僅能抵抗一些不利因素、促進生長增殖，還具有可觀的保水保鮮及改善品質的作用。

周研[13]等發(fā)現(xiàn)海藻酸鈉和殼聚糖復合涂膜對哈密瓜具有良好的保水保鮮效果，都能降低瓜果的失重率，維持較高的硬度和VC含量，提高一些酶的活性，并抑制果肉中細菌的繁殖。

Olivas[14]等將藻酸鹽-亞油酸制成復合保鮮涂膜液，于常溫貯藏條件下，涂覆于“Gala”蘋果表面，使其在表面形成一層保護膜，不僅保持果實外觀透亮、明艷，而且能夠有效地抵抗微生物等不利因素對果實的侵害，延緩果實腐爛及變質程度，減少果實重量、硬度及營養(yǎng)物質的損失；此外該復合膜還有良好的氣體選擇透過性，可抑制蘋果的呼吸作用，有效地增強了果實的保水保鮮性能，從而延長“Cala蘋果的貯藏期。

目前，對海藻及其功能提取物的功能研究多涉及產(chǎn)量、品質和表觀性狀分析等，關于其作用的分子機理和調控機制等方面研究有待進一步突破。

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[13]周研，曾媛媛，王錫昌，等

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