壳聚（寡）糖和硅酸钠的抑菌特性及抑菌机理的初步研究

论文摘要

对于果蔬病害的防治,目前化学农药控制是主要方法,但随着大众环保和健康意识的增强,绿色农药的研发已经成为当前国际农药的发展潮流,因此具有生物安全性的天然杀菌剂的研发成为国内外研究的热点。壳聚糖（Chitosan）是甲壳素经脱乙酰反应后的产物,壳寡糖（Oligochitosan）是水溶性较好的低（寡）聚氨基糖,二者具有良好的生物相容性、生物安全性、广谱抑菌性,是一类具有良好应用前景的新型生物农药,但其抑菌机理方面,目前仍缺乏系统性的研究工作。硅也作为新型杀菌剂,具有抑菌性,但其抑菌机理的研究也处于起步阶段。为了更全面的研究壳聚（寡）糖及硅酸钠对病原真菌的抑菌规律和抑菌机理。本论文主要在以下几个方面展开研究工作:（1）研究硅酸钠对黑腐菌（Alternaria citri）和灰霉菌（Botrytis cinerea）两种病原真菌的抑菌规律及相应果实病害防治的影响,探讨硅酸钠起抑菌效果的是硅的作用还是硅酸钠溶解后所引起的pH的变化。在体外试验中随pH升高,对灰霉菌丝生长、孢子萌发和芽管长度的抑制作用都是增强的,而对黑腐菌菌丝生长的抑制作用则在中性环境时相对较强,对孢子萌发和芽管长度的影响则随pH升高而增加。相同pH下,硅酸钠的抑菌效果明显的比对照组和纳米硅的抑制作用强。研究果实病害防治发现,中性环境时有利于灰霉菌发病;而黑腐菌侵染果实时形成碱性伤口,碱性越强越有利于发病。相同pH环境时,硅酸钠和纳米硅对两种病原菌有一定的抑制效果,硅酸钠的防治效果明显优于纳米硅。综上结果表明,在硅酸钠抑菌过程中,硅起到的抑制作用较小,pH值在硅酸钠抑菌作用中起到了关键性的作用。（2）研究壳聚（寡）糖对柑橘酸腐病菌（Geotrichum candidum）和黑腐病菌（A.citri）的抑制规律以及果实病害防治。壳聚糖和壳寡糖对真菌不同的生长阶段的抑制作用有一定的差异性,在孢子萌发阶段柑橘酸腐病菌（G.candidum）对壳聚糖和壳寡糖较柑橘黑腐病菌（A.citri）敏感,在菌丝生长阶段柑橘黑腐病菌对壳聚糖和壳寡糖更为敏感;壳聚糖对两种病原真菌孢子萌发的抑制效应优于壳寡糖,而壳寡糖对两种病原菌菌丝扩展的抑制效应优于壳聚糖。壳聚糖和壳寡糖对柑橘果实两种病害均有一定的控制作用,可有效降低果实的发病率且高浓度的防治效果明显优于低浓度;壳寡糖对两种病害的控制效果优于壳聚糖;同时,壳聚糖和壳寡糖对由酸腐病菌引起的酸腐病害控制效果优于黑腐病害。（3）研究壳聚（寡）糖对灰霉病原菌（B.cinerea）的抑制规律并初步开展了对灰霉病原菌抑菌机理的探讨。通过不同浓度的壳聚糖和壳寡糖对灰霉菌不同生长时期的抑制情况,发现随着浓度的增加抑菌性增强,且壳聚糖的抑菌性优于壳寡糖。抑菌机理方面,通过分子标记壳聚糖以及分子标记灰霉孢子细胞壁等方法初步开展了壳聚（寡）糖抑菌机理的研究。结果表明,异硫氰酸荧光素标记的壳聚糖化学结构稳定,在0.001%-0.01%的低浓度下激发荧光强度与浓度线性关系良好。灰霉孢子壁的成功标记和原生质体的制备为进一步研究壳聚（寡）糖作用位点和方式奠定了基础;壳聚糖和壳寡糖对孢子内的ROS产生有一定的影响,可以诱导胞质ROS积累,为进一步探索壳聚（寡）糖对胞质内ROS分子动态的影响提供了基础。因此,有针对性的对不同pH的硅酸钠抑菌机理和壳聚（寡）糖的抑菌规律及机理进行了初步研究,为以后更好的进行果蔬防腐和保鲜及绿色农药的研发奠定了理论基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 0 前言
• 0.1 不同分子量壳聚糖制备研究进展
• 0.1.1 壳聚糖的制备
• 0.1.2 壳聚糖脱乙酰度的测定
• 0.2 壳聚糖和壳寡糖对病原菌的抑制规律
• 0.2.1 壳聚糖的作用
• 0.2.2 影响壳聚糖和壳寡糖抑菌活性的因素
• 0.3 硅的抑菌作用及其抑菌机理的研究
• 0.3.1 硅与植物抗逆性
• 0.3.2 硅在植物抵御病害中的作用
• 0.3.3 pH 值在植物病害防治中的研究
• 0.3.4 硅的抑菌机理
• 0.4 壳聚（寡）糖对果实病害的防治研究
• 0.5 壳聚糖和壳寡糖对病原真菌抑菌机理的研究进展
• 0.5.1 壳聚（寡）糖抑菌机理假说
• 0.5.2 壳聚糖抑菌机理的研究进展
• 0.5.2.1 壳聚糖改变细胞膜和细胞壁的通透性
• 0.5.2.2 壳聚糖分子量不同，抑菌的作用方式不同
• 0.5.2.3 受离子强度和金属离子影响
• 0.5.2.4 化学改性对壳聚糖抑菌性能的影响
• 0.6 存在的不足及本实验的目的
• 1 硅酸钠的抑菌特性及其病害防治的研究
• 1.1 材料与仪器
• 1.2 实验方法
• 3SiO₄）、纳米硅（NanoSiO₂）平板的配制'>1.2.1 不同 pH 的硅酸钠（Na₃SiO₄）、纳米硅（NanoSiO₂）平板的配制
• 1.2.2 菌丝生长抑制实验
• 1.2.3 孢子萌发及芽管伸长抑制实验
• 1.2.4 果实发病率及病情指数统计实验
• 1.2.5 数据统计分析
• 1.3 实验结果与分析
• 1.3.1 硅酸钠对两种病原菌菌丝扩展的影响
• 1.3.2 硅酸钠对两种病原菌孢子萌发、芽管伸长的影响
• 1.3.3 硅酸钠对苹果灰霉和黑腐病害的防治
• 1.4 讨论
• 1.5 小结
• 2 壳聚（寡）糖对柑桔两种病原真菌的抑菌规律及采后病害防治
• 2.1 材料和仪器
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 不同浓度壳聚糖和壳寡糖平板的配制
• 2.2.2 菌丝生长抑制实验
• 2.2.3 孢子萌发、芽管伸长抑制实验
• 2.2.4 半抑制浓度（IC50） 的计算
• 2.2.5 果实发病率及病情指数统计实验
• 2.2.6 数据统计分析
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 不同浓度壳聚糖和壳寡糖在特定pH 下对病原菌菌丝扩展的影响
• 2.3.2 不同浓度壳聚糖和壳寡糖对病原菌孢子萌发、芽管伸长的影响
• 2.3.3 壳聚糖和壳寡糖对柑橘果实酸腐病和黑腐病的防治
• 2.4 讨论
• 2.5 小结
• 3 壳聚糖和壳寡糖对 B.cinerea 抑菌规律及其抑菌机理的初步探讨
• 3.1 壳聚糖和壳寡糖对B.cinerea 菌抑菌规律的研究
• 3.1.1 材料和仪器
• 3.1.2 实验方法
• 3.1.2.1 不同浓度壳聚糖和壳寡糖平板的配制
• 3.1.2.2 菌丝生长抑制实验
• 3.1.2.3 孢子萌发、芽管伸长抑制实验
• 3.1.2.4 数据统计分析
• 3.1.3 实验结果与分析
• 3.1.3.1 不同浓度的壳聚糖和壳寡糖对B.cinerea 菌丝生长的影响
• 3.1.3.2 不同浓度壳聚糖和壳寡糖对B.cinerea 孢子萌发的影响
• 3.1.3.3 不同浓度壳聚糖和壳寡糖对B.cinerea 芽管伸长的影响
• 3.1.4 小结
• 3.2 壳聚糖和壳寡糖对B.cinerea 菌抑菌机理的初探
• 3.2.1 材料和仪器
• 3.2.2 实验方法
• 3.2.2.1 壳聚糖的纯化
• 3.2.2.2 FITC 荧光标记壳聚糖
• 3.2.2.3 FITC-标记壳聚糖的性质检测
• 3.2.2.4 灰霉孢子细胞壁的染色及灰霉孢子原生质体的制备
• 3.2.2.5 壳聚（寡）糖对灰霉孢子内ROS 产生的影响
• 3.2.3 结果与分析
• 3.2.3.1 FITC 标记壳聚糖及其性质的研究
• 3.2.3.2 灰霉原生质体的制备及其条件的研究
• 3.2.3.3 壳聚（寡）糖对灰霉孢子内ROS 产生的影响
• 3.2.4 小结
• 4 总结与展望
• 4.1 论文工作总结
• 4.2 存在的问题及展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 个人简历及在学期间发表的学术论文与研究成果