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硕丰481®金满粒 加“糖”升级,即将上市
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0.01%14-羟基芸苔素甾醇可溶粉剂

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新型生物刺激剂SF-花粉多糖——植物源 更促长!

发布时间:2020-04-10 17:04:57 来源:新朝阳 点击次数: 【字体:

花粉是开花植物重要的生殖细胞,不仅包含其亲本的重要遗传信息,而且还含有丰富的营养成分,以保证花粉的正常发育和受精完成。

成都新朝阳作物科学股份有限公司长期致力于油菜花粉中天然14-羟基芸苔素甾醇的提取产业化,已形成一系列以天然芸苔素甾醇为主要成分的植物生长调节剂产品,在市场上获得广泛好评。
与此同时,新朝阳继续深入开发油菜花粉的综合利用,将油菜花粉水提物回收利用,形成新型生物刺激剂产品,具有显著的生长促进作用。对油菜花粉水提物进行成分分析发现,其主要成分是多糖、寡糖、单糖等水溶性糖类物质,除此之外还具有丰富的氨基酸、矿物质、微量元素等。
因此,将花粉多糖作为油菜花粉水提物的主要指示成分,进行深入研究。

多糖是一类结构复杂的生物大分子物质,一般由糖基按照一定的规则排列而成,通常是一类不同聚合度糖链的混合物,根据分子量大小、聚合程度、排列顺序、相邻糖基连接方式、分支数量与长短等来进行一级结构的鉴别区分。
除此之外,多糖骨架间还可以氢键结合、糖基侧链费共价作用等形成多糖的高级结构。研究发现,花粉多糖根据其化学性质可分为酸性多糖和中性多糖。

研究人员通过凝胶柱层析、聚丙烯酰胺凝胶电泳等方法已从多种植物花粉中分离纯化得到单一多糖,并利用化学法、生物酶法、免疫学方法、色谱-质谱法、红外光谱法、核磁共振法、X衍射法等多种方法对多糖分子进行结构鉴定。
多糖的结构特征决定多糖具有多种生物学功能,近年来在植物学研究较多的多糖功能包括抗氧化、促生长、诱导植物免疫等。

1.花粉多糖信号识别

外界刺激作用于植物,往往是通过细胞膜上的受体将信号转入细胞内。在植物细胞膜上存在大量模式识别受体(PRR),可识别一种或多种分子模式(MP),植物通过这种识别方式将相应的分子信号传入胞内进而启动下游反应。

这些分子模式可根据其来源划分为病原相关分子模式(PAMP)或微生物相关分子模式(MAMP),以及植物自身降解的损伤相关分子模式(DAMP)。目前已知的多糖受体包括微生物来源的几丁质受体和葡寡糖受体和植物细胞壁来源的寡聚半乳糖醛酸受体。
寡聚半乳糖醛酸是植物细胞壁中果胶降解产物,已知其受体是位于植物细胞壁上的一系列细胞壁连接类受体激酶WAK。WAK粘附在细胞壁上,通过细胞质膜延伸到胞内,其胞内结构域通常具有激酶活性。
通过对WAK家族蛋白的功能研究发现,其主要参与分生组织分裂、细胞生长、器官形成等生理活动,同时也参与植物病虫害防御与逆境响应。

花粉多糖也来源于植物,因此猜测可能与寡聚半乳糖醛酸类似,都属于DAMP分子模式,可能也存在潜在的花粉多糖受体通过信号转导参与植物生理活动调节。

2.花粉多糖信号引起的细胞反应

植物在感知花粉多糖信号之后会引起细胞内发生包括胞质和胞核内钙离子流改变,细胞质酸化,活性氧产生等细胞反应。
Ca2+在细胞功能调节上具有重大作用,作为第二信使调节植物生长、发育及抗逆等生理反应。植物对外界的应激反应在细胞层面上往往表现为钙离子浓度的瞬变,伴随着胞外钙的流入和胞内钙库中钙的泵出。研究人员利用钙离子通道阻断剂和钙调蛋白拮抗剂已证明该信号参与壳寡糖信号转导。

活性氧(ROS)是伴随地球有氧生物进化而产生的一类具有氧化活性的化合物,来源于生物体的正常有氧代谢。植物在胁迫条件下会迅速产生大量ROS,造成氧化胁迫,严重影响植物的正常代谢、细胞及细胞器结构以及生物大分子的稳定。然而,ROS同时也是植物体内重要的信号分子,他通过调节基因表达和细胞代谢,使植物及时对胁迫做出反应。ROS爆发是植物防御信号的的标志,超敏反应就是典型的活性氧爆发过程。
当植物遭受病原菌侵害时,会局部大量产生ROS,启动自身防御。很多多糖类物质如壳寡糖几丁聚糖都可以在多种植物中诱导ROS爆发,促进植物自身免疫。同时ROS还可与其他信号分子如NO等共同作用,调节气孔关闭等多种生理过程。

3.花粉多糖具有抗氧化活性

植物代谢过程中会不断产生各种自由基,其中超氧阴离子自由基和羟基自由基是最具代表性的两种自由基。
正常状态下,植物代谢产生的自由基会被超氧化物歧化酶SOD催化生成H2O2,进而被细胞内过氧化物酶清除,然而植物在胁迫条件下,自由基产生与清除的平衡被打破,将导致机体蛋白质和DNA损伤,也可能触发不饱和脂肪酸的过氧化,最终产生丙二醛(MDA)使蛋白质、核酸等发生交联而失活。
近年来,医学研究上越来越多关于花粉多糖抗氧化的报道,并完成各种体外及体内实验,证实花粉多糖在抗肿瘤、增强免疫力、抗衰老方面的应用。
因此,在农业生产上花粉多糖也可作为抗氧化物质作用于植物,清除植物因环境胁迫及生物胁迫产生的过量自由基,避免ROS氧化胁迫造成的生理影响。
我们利用FeSO4法测定油菜花粉水提花粉多糖中总抗氧化活性发现其具有一定的抗氧化活性,未来将进一步深入研究花粉多糖的体内抗氧化活性。


花粉多糖体外抗氧化活性


4.花粉多糖显著提高肥料利用率促进作物生长

花粉多糖是植物来源的多糖类物质,其受体蛋白可能参与植物的多种生理活动,调节植物生长和发育。
新朝阳生物调控技术创制中心利用油菜花粉多糖水提物开发出一种全新的功能型促生长植物源生物刺激剂SF-花粉多糖,并同时推出一系列SF-花粉多糖叶面营养产品“SF-花粉多糖六朵金花”。
实验发现新朝阳SF-促生长型花粉多糖与叶面肥复配使用可显著提高叶面肥利用率,促进小白菜生长。


叶面肥复配SF-花粉多糖促进小白菜生长


SF-花粉多糖的研究为产品的推广应用提供了有利的技术支撑,为肥料企业带来了新选择,为“药肥两减”和提高化肥利用率提供强有力的技术保障。
该新功能产品的成功研发体现了新朝阳用“生物科技驱动农业绿色发展”的研究理念和方向,推动全球生物技术服务农业的发展,对驱动现代农业健康可持续发展具有重要的意义。
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