褐藻胶裂解酶2.0撕裂海藻酸：高活性褐藻寡糖

引言

褐藻胶（海藻酸）广泛存在于各种褐藻中，如海带、马尾藻的细胞壁中，其相对分子质量在10000-1000000之间，多用于印染和保鲜，由于分子量大，不易被植物快速吸收利用。

褐藻寡糖（AOS）也叫褐藻胶寡糖，是褐藻胶的降解产物，是一种聚合度为2-10的功能性寡糖。其水溶性强，稳定性高，无毒无害，具有免疫调节、抗肿瘤、抑菌、降血压、调节肠道菌群等多种生物学活性。同时也是一种新型植物刺激剂，能促进作物生长、抗逆、抗病、延长货架期等。在药物研制、功能食品开发、绿色农业方面具有广阔的应用前景。

        2017年12月，汉和生物与中科院天津工生所合作，利用枯草芽孢杆菌发酵产褐藻胶裂解酶2.0，酶解制备高活性褐藻寡糖，聚合度控制在2-4，占比75%以上，分子量集中在414-810之间，活性更高。

        经过不断的技术升级，汉和生物2.0版本新型双功能褐藻胶裂解酶酶活≥500000U/mL，是现有美国sigma试剂型（酶活1000U/mL）的500倍以上。此项目于2022年荣获“天津市科学技术进步奖三等奖”。

        农业上的应用

        （1）激活SA（水杨酸）、JA（茉莉酸）免疫系统，可抗细菌、病毒侵害，减少农药使用。

        （2）诱导植物合成ABA（脱落酸）、JA（茉莉酸），增强植物抗逆性，着色增甜，早成熟、早上市。

        （3）诱导植物合成IAA（生长素），快速生根发芽，长势快。

        （4）天然的防腐剂和保鲜剂，可以延长水果货架期。

高活性褐藻寡糖的研究（一）

        HZ1，HZ2，HZ3 三个处理分别代表不同的褐藻寡糖分子量，HZ1：4000-5000 ；HZ2：1000-2000 ；HZ3：<1000。

        如图所示，低分子量的褐藻寡糖处理促生长作用较好，高分子量的均表现出对根的抑制。其中以0.1%的HZ3（分子量＜1000）的促生长效果最好，10d后检测，豌豆根和玉米根的干重分别比对照提高135.5%和159.7%。

高活性褐藻寡糖的研究（二）

        植保素的含量可以表示寡糖生物活性的大小。试验表明，相同浓度的寡糖中，低分子量（分子量＜1000）的诱导产生植保素的效果最好，随着分子量的不断增加，诱导效果逐渐下降。其中褐藻寡糖“HZ3”处理促生长、抗逆活性更高，经分析该褐藻寡糖以二糖三糖为主，聚合度为 2-5。证明褐藻寡糖分子量越小，它的促生长、抗逆活性更高。

        提高作物的抗逆能力

        褐藻寡糖处理通过降低电解质外流和MDA（丙二醛）含量，提高游离脯氨酸、总可溶解糖和诱抗素含量，提高CAT（过氧化氢酶）、SOD（超氧化物歧化酶）、POD（过氧化物酶）、PAL（苯丙氨酸解氨酶）活性，提高了番茄幼苗抗旱能力。

        褐藻寡糖可以作为一种强力植物激发因子，通过调节ABA（脱落酸）依赖的信号通路，从而增强了小麦生育期的抗旱性。

        促进作物生长

        （1）褐藻寡糖诱导水稻生长素相关基因表达，加速生长素的生物合成和转运，降低水稻IAA（吲哚-3-乙酸）氧化酶活性，使IAA浓度提高37.8%。

        （2）褐藻寡糖能够增加生长素相关基因的表达，促进地上部IAA的合成和运输，使得更多的IAA向根系运输，从而促进根系生长。

        提高品质、增加产量

        由表可知，含褐藻寡糖复合肥处理T2产量最高，对照常规处理T1增产幅度达到8.93%，表现为穗数与穗粒数以及千粒重协同作用。同时含褐藻寡糖减施10%养分处理JS1比常规对照T1增产4.46%，依然能达到稳产效果。

        由表可知，含褐藻寡糖复合肥处理T2与减施10%处理JS1氮肥表观利用率最高，分别为61.42%、61.99%，较常规对照T1分别增长10.84%、11.41%，显著提高了氮肥利用效率。

        抗病毒及细菌病害

        海藻寡糖通过水杨酸信号通路，诱导拟南芥产生免疫信号分子，抗细菌病害。

        海藻寡糖抑制烟草病毒TMV-CP基因的表达，起到抗病毒病害作用

        延缓水果腐烂

        褐藻寡糖能够抑制ABA（脱落酸）积累，延缓水果的腐烂，同时提升储存过程中Vc、黄酮、总酚含量，改善果实品质。

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