摘要: 海藻是重要的海洋生物資源，富含多糖及糖膠類物質(zhì)、寡糖、多酚、植物激素、色素等眾多活性物質(zhì)，具有促進(jìn)植物生長(zhǎng)與生殖，提高農(nóng)作物產(chǎn)量及品質(zhì)、提供養(yǎng)分、保水保濕、増強(qiáng)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(diào)節(jié)因子等作用。就海藻功能物質(zhì)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用進(jìn)行綜述，詳細(xì)闡述了海藻功能物質(zhì)的種類、提取方法及主要作用，并對(duì)其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用及開發(fā)前景等進(jìn)行了分析，為進(jìn)一步開發(fā)海藻物質(zhì)的功能并拓展應(yīng)用領(lǐng)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(wú)機(jī)物的天然富集者和有機(jī)物的最大生產(chǎn)者。藻類生長(zhǎng)速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、適應(yīng)能力強(qiáng)，其中還含有大量陸地生物所缺乏的生物活性物質(zhì)。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(zhì)食品和重要的化工原料被廣泛地應(yīng)用于食品、化工和醫(yī)藥等領(lǐng)域，具有重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)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(zhì)和礦物質(zhì)等常見營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)外，還含有植物激素、多酚、寡糖、多糖及糖膠等具有獨(dú)特調(diào)節(jié)功能的活性物質(zhì)。隨著有機(jī)農(nóng)業(yè)、綠色農(nóng)業(yè)意識(shí)的深化，海藻功能物質(zhì)作為高效環(huán)保的新型農(nóng)業(yè)肥料，能夠同時(shí)滿足減少農(nóng)藥和肥料使用以及增產(chǎn)保質(zhì)的需求，成為新型農(nóng)藥和肥料的研究熱點(diǎn)。我國(guó)海藻栽培業(yè)發(fā)達(dá)，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(zhì)的開發(fā)原料。與傳統(tǒng)的化學(xué)藥劑和其他陸源提取物相比，藻類功能物質(zhì)的開發(fā)利用，不僅更加安全環(huán)保，補(bǔ)充了陸源產(chǎn)品缺乏的生物功能，利于高品質(zhì)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(jìn)植物生長(zhǎng)
海藻活性物質(zhì)作為植物的生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑是目前該領(lǐng)域的開發(fā)熱點(diǎn)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(jìn)其幼苗生長(zhǎng);而濃度為0.0625％褐藻膠糖在經(jīng)浸種處理后會(huì)促進(jìn)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(jìn)根長(zhǎng)增長(zhǎng)率達(dá)15％以上，指出只需施用少量的海藻提取物便可以達(dá)到促進(jìn)植株根系生長(zhǎng)的目的。劉培京[3]用不同濃度的海藻提取液對(duì)黃瓜、番茄、辣椒3種蔬菜種子進(jìn)行浸種處理和盆栽試驗(yàn)，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(zhǎng)、株高、株鮮重、株干重、葉綠素含量和葉面積等指標(biāo)均顯著高于對(duì)照組。 2.促進(jìn)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(dá)約1.4倍;并且將海藻肥和化學(xué)肥料進(jìn)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(duì)西紅柿做葉面噴施、根施以及葉面噴施根施等同時(shí)施用，發(fā)現(xiàn)3種處理均能促進(jìn)西紅柿的生殖生長(zhǎng)及營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)，尤其是進(jìn)行根施處理的植株在鮮重、株高、開花數(shù)目及果實(shí)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(duì)大豆的生殖指標(biāo)和產(chǎn)量參數(shù)均有促進(jìn)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(yíng)養(yǎng)含量上也有顯著提高。 3.增強(qiáng)作物抗病毒能力
海藻功能物質(zhì)能夠剌激作物體內(nèi)某些基因的表達(dá)和代謝途徑，促使植物自身產(chǎn)生防御性應(yīng)激反應(yīng)，從而釋放多種酶及多酚類等功能因子，并誘導(dǎo)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(duì)葉面和根部同時(shí)使用時(shí)抑病效果更加明顯；同時(shí)檢測(cè)到經(jīng)海藻提取物處理的黃瓜，不但能增強(qiáng)多種防御相關(guān)酶的活性，而且其防御基因(包括幾丁質(zhì)酶、葡聚糖酶、過氧化物酶和苯丙氨酸氨裂解酶等)的表達(dá)也發(fā)生了很大變化。Sultana[8]等在實(shí)驗(yàn)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(duì)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(zhǎng)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(dǎo)植物產(chǎn)生抗病性。4.提高作物的抗逆性能
海藻功能物質(zhì)能夠通過誘導(dǎo)植株產(chǎn)生抗性物質(zhì)來(lái)緩解或抵抗逆境造成的危害，起到調(diào)控作物生長(zhǎng)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(duì)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(xì)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(guān)。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(zhǎng)參數(shù)顯著高于對(duì)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(qiáng)，同時(shí)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(dǎo)小麥產(chǎn)生的減緩鹽脅迫的應(yīng)激反應(yīng)。
5.保水、保鮮及改善品質(zhì)
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(jìn)生長(zhǎng)增殖，還具有可觀的保水保鮮及改善品質(zhì)的作用。周研[13]等發(fā)現(xiàn)海藻酸鈉和殼聚糖復(fù)合涂膜對(duì)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(xì)菌的繁殖。Olivas[14]等將藻酸鹽-亞油酸制成復(fù)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(hù)膜，不僅保持果實(shí)外觀透亮、明艷，而且能夠有效地抵抗微生物等不利因素對(duì)果實(shí)的侵害，延緩果實(shí)腐爛及變質(zhì)程度，減少果實(shí)重量、硬度及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的損失；此外該復(fù)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(qiáng)了果實(shí)的保水保鮮性能，從而延長(zhǎng)“Cala蘋果的貯藏期。
目前，對(duì)海藻及其功能提取物的功能研究多涉及產(chǎn)量、品質(zhì)和表觀性狀分析等，關(guān)于其作用的分子機(jī)理和調(diào)控機(jī)制等方面研究有待進(jìn)一步突破。
參考文獻(xiàn)：
[1] MA C Y, NING B, MA L J. Effects of alginatederived oligosaccharide on seed germination and seedlings physiological characters of sorghum[J]. Journal of Shenyang Normal University (Natural Science), 2010, 28(1): 79-82.
[2] ANISIMOV M M, CHAIKINA E L, KLYKOV A G, et al. Effect of seaweeds extracts on the growth of seedling roots of buckwheat ( Fagopyrum esculentum Moench ) is depended on the season of algae collection [J]. Agric Sei Develop, 2013, 2(8): 67-75.
[3]劉培京. 新型海藻生物有機(jī)液肥研制與肥效研究[D]. 北京:中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2012
[4] SRIDHAR S, RENGASAMY R. Significance of seaweed liquid fertilizers for minimizing chemical fertilizer and improve yield of Arachis hypogaea under field trial [J]. Rec Res Sci Tech, 2010, 2(5): 73-80
[5] KUMARI R, KAUR I, BHATNAGAR A K. Effect of aqueous extract of Sargassum johnstonii, Setchell & Gardner on growth, yield and quality of Lycopersicon esculentum, Mill[J]. Journal of Applied Phycology, 2011, 23(3):623-633.
[6] RATHORE S S, CHAUDHARY D R, BORICHA G N, et al. Effect of seaweed extract on the growth, yield and nutrient uptake of soybean (Glycine max) under rainfed conditions [J]. South African Journal of Botany, 2009, 75(2): 351-355
[7] JAYARAMAN J, NORRIE J. PUNJA Z K. Commercial extract from the brown seaweed Ascophyllum nodosum reduces fungal diseases in green- house cucumber[J]. Journal of Applied Phycol, 2011, 23(3): 353-361.
[8] SULTANA V, BALOCH G N, ARA J, et al. Seaweeds as an alternative to chemical pesticides for the management of root diseases of sunflower and tomato[J]. Journal of Applied Botany&Food Quality, 2011, 84(2):162-168
[9] PAULERT R, TALAMINI V, CASSOLATO J E F, et al. Effects of sulfated polysaccharide and alcoholic extracts from green seaweed Ulva fasciata, on anthracnose severity and growth of common bean (Phaseolus vulgaris, L. )[J]. Journal of Plant Diseases and Protection, 2009, 116(6):263-270
[10]余勁聰. 海藻寡糖在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用研究進(jìn)展[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016, 47(6): 921-927
[11]ZHANG S D, ZHANG T Z, HAN X D, et al. Alleviation effects of spraying alginate-derived oligosaccharide on physiological indexes of wheat seedlings under chloryrifosstress[J]. Chinese Journal of Ecology, 2015, 34(5): 1277-1281.
[12]IBRAHIM W M, ALI R M. HEMIDA K A, et al. Role of ulva lactuca extract in alleviation of salinity stress on wheat seedlings[J]. Scientific World Journal, 2014, 2014: 847290
[13]周研，曾媛媛，王錫昌，等
15864286897
