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你了解植物生物刺激素?全球生物刺激素市場年復合增長率高達12.5%

2019-08-20 17:02:44來源:生物農藥視界作者:生物農藥視界編輯:bianji2
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  近幾年全球農資市場上有一個很火的新名詞:植物生物刺激素(Plant biostimulants)。這個由美國教授提出,在歐洲發揚光大的詞匯,吸引了全球范圍內的各大企業和機構的注意力,植物生物刺激素也在短短幾年就形成了一個全世界熱點的概念和產品類型。

  那么什么是植物生物刺激素?植物生物刺激素官方定義:植物生物刺激素包括一些活性物質和(或)微生物,當應用于植物或植物根系周圍時,這些物質和(或)微生物可以刺激植物自然生理過程,以增強或有益于植物對營養的吸收、營養吸收效率的提升、對非生物脅迫的耐受性和農作物品質的提升。

  目前全世界公認的植物生物刺激素的產品,從來源上來分,有四大類:(1)海洋來源;(2)礦物源、發酵產物;(3)微生物源;(4)植物源。

  1  海洋來源

  海洋來源的生物刺激素,主要包括海藻及甲殼素類物質。

  1.1  海藻

  海藻是生長在海洋中的低等光合營養植物,是海洋有機物的原始生產者。相關研究表明,海藻的有效成分與含有的活性物質達66種以上,包括海藻多糖、酚類多聚物、甜菜堿、植物生長素、細胞激動素、褐藻糖膠、甘露醇、有機碘等。

  這些物質可以促進植物體內有機物和無機物的上下輸送導向,調節細胞的滲透作用,促進作物生長,誘發作物產生抗逆因子,提高機體免疫力活性,增加作物抗病性;也可打破休眠,促進植物生長,抑制衰老等。另外,海藻酸還具有破除土壤板結、延緩鹽漬化的作用。

  1.2  甲殼素類物質

  甲殼素是一種從海洋生物如蝦類、蟹類等的外殼提取而來的物質,經脫乙酰基以后可得到殼聚糖,進一步酶解以后得到殼寡糖,又叫氨基寡糖素,里面有單糖一直到殼十糖,每一種糖類都有其一定的功能性,直接溶于水,99%以上可以被農作物吸收利用。

  氨基寡糖素的來源

  甲殼素類物質主要是通過激發植物自身的免疫反應,使植物產生酚類化合物、幾丁酶、葡聚糖酶、木質素、植保素等相關蛋白以提高作物的抗逆抗病能力,從而起到抗逆、抗病蟲和增產的作用。

  海洋來源的生物刺激素產品以歐美等發達國家為代表,這些地區海洋資源豐富,研究時間較長,工藝與應用方面都已經有了較長歷史,產品技術比較成熟。國內雖然也有一些相關產品與技術,但是我們起步晚、資源不足,整體來說還是不及歐美地區。

  2  礦物源、發酵產物

  這類物質其實在國內已經有了較長及較廣的應用,比如經常用的氨基酸葉面肥、水溶肥等,只是之前較多的都歸為肥類,主要包括腐殖酸、氨基酸等

  2.1  腐殖酸

  腐植酸是動植物遺骸,經過微生物的分解和轉化以及一系列的化學過程和積累,而形成的一類有機物質。可刺激作物生長、提高作物產量和品質,具有良好的化學活性和生物活性。

  腐植酸中,最具生物活性的就是黃腐酸,既溶于水又溶于酸的部分稱為黃腐酸。黃腐酸又名富里酸,因其呈黃色而得名,易溶于水,應用于植物或植物周邊可以起到調節作物生長,減少作物蒸騰,改良土壤,保水抗旱等作用。

  2.2  氨基酸

  氨基酸是構成蛋白質的基本物質,是作物生長發育必須的物質。氨基酸在植物體內的作用主要包括這3個方面。

  (1)氨基酸是構成植物細胞以及各種酶的基本單位,對作物施用可以促進葉綠素的合成,氨基酸中氮元素含量很高,而且能被植物之間吸收,因此可以快速補充營養。同時激發生長潛能,促進植物根深葉茂、花多果靚。

  (2)氨基酸是很多物質合成的前體或中間物質,如生長素類內源激素等,因此施用氨基酸可以起到促進萌發,調節生長等作用,同時氨基酸在作物中結合合成多肽類物質,通過螯合作用可以提高作物對大中微量元素的吸收與利用。

  (3)多種氨基酸都與植物抗逆相關,這些氨基酸可以通過調節氣孔開合,細胞滲透壓等減少作物的蒸騰作用,減緩逆境對作物帶來的危害。

  18種高活性左旋游離氨基酸在植物體內的作用。丙氨酸:增加合成葉綠素,調節開放氣孔,對病菌有抵御作用。精氨酸:增強根系發育,是植物內源激素多胺合成的前體,提高作物的抗鹽脅迫能力。天多氨酸:提高種子發芽,蛋白質的合成,并為壓力時期的生長提供氮。半胱氨酸:含有氨基酸維持細胞功能,并作為抗氧化劑的硫。谷氨酸:降低作物體內硝酸鹽含量;提高種子發芽,促進葉片光合作用,增加葉綠素生物合成。甘氨酸:對作物的光合作用有獨特的效果,利于作物生長,增加作物糖的含量,天然金屬整合劑。組氨酸:調節氣孔開放,提供碳骨架激素的前體,細胞分裂素合成的催化酶。異亮氨酸和亮氨酸:提高抵抗鹽脅迫,提高花粉活力和萌發,芳香味的前體物質。賴氨酸:增強葉綠素合成,增加耐旱性。蛋氨酸:植物內源激素乙烯和多胺合成的前體。苯丙氨酸:促進木質素的合成,花青素合成的前體物。脯氨酸:增加植物對滲透脅迫的耐性,提高植物的抗逆性和花粉活力。絲氨酸:參與細胞組織分化,促進發芽。蘇氨酸:提高耐受性和昆蟲病蟲危害,提高腐殖化進程。色氨酸:內源激素生長素吲哚乙酸合成的前體,提高芳香族化合物的合成。酪氨酸:增加耐早性,提高花粉萌發。纈氨酸:提高種子發芽率,改善作物風味。

  3  微生物源

  微生物源刺激素主要包括對植物有益的微生物及其代謝產物,這也使得生物農藥與生物刺激素的界定比較模糊,很多具有調節作物生長以及周邊環境的微生物會歸類到生物農藥范疇。原理主要是通過篩選出有活性的微生物或代謝產物,與病菌競爭或刺激作物提高免疫力,達到促進作物生長,改良土壤,提高作物抗逆抗病蟲等作用。

  4  植物源

  植物源生物刺激素是指從植物中提取出來的,具有調節作物生長發育,提高作物抗逆、抗病能力,促進作物營養吸收等作用的活性物質,如甙、酸、多酚、多糖、萜類、黃酮、生物堿等。植物源生物刺激素取于植物用于植物,與農作物具有最高的相融性,因此作為生物刺激素來說效果最好。

  國內對具有農藥活性植物的篩選

  實際上,我們常用的植物生長調節劑都是根據植物中提取的活性物質的結構,人工合成類似物產生的。而植物提取物由于其中的活性物質更加天然,與農作物的親和力更強,因此表現的調節、抗逆等作用將會更佳。

  比如全球著名的Marrone Bio Innovative公司從中藥材虎杖(Reynoutria sachalinensis)中提取的活性物質,可以通過觸發作物產生抗病生物化學物質(誘導系統抗性)起到防治作物病害的效果,同時增強作物健康、產量以及品質。

  國內成都新朝陽作物科學有限公司篩選了200多種植物,獲得了一系列活性物質,比如百里香提取物、苦皮藤提取物、藜蘆提取物等等,這些植物提取物均具有不同程度的調節作物生長,增強作物抗病、抗逆能力,提升作物產量與品質的作用。

  成都新朝陽對200余種植物進行農藥活性篩選

  我國的植物提取物產業由于受到傳統中醫藥文化的影響,具備獨特的發展優勢。憑借著豐富的資源優勢和技術優勢,我國現已成為世界上最重要的植物提取物供應地之一。

  植物提取物是生物醫藥的核心原料和產品,目前被廣泛應用于植物藥、食品添加劑、功能性食品、化妝品等生產領域。但是我國起步較晚,缺乏國外相關技術。我國是世界上公認的植物藥大國,卻不是植物藥強國,在國際植物提取物市場上我國所占的份額不足10%,提升空間與潛力巨大。

  我國具有得天獨厚的植物源生物刺激素資源,歐美等國家各行業使用的植物提取物資源80%~90%都來源于中國、印度等亞洲國家和地區。當這些植物中提取的活性成分作為生物刺激素在亞洲地區的農業上應用時,由于植物生長氣候相似,這些活性物質對于作物的相融性會更高,表現的效果將會更好,因此亞洲植物源生物刺激素市場前景巨大。

  此外,2018年《全球生物刺激素市場概覽及市場開發策略》報告指出,全球生物刺激素市場增長迅速,年復合增長率高達12.5%。其中亞太市場,尤其是中國市場,將是生物刺激素增速最快的市場。

  全球生物刺激素市場(百萬美元)

  另外據Markets & Markets調查分析,2016?2021年,草坪和觀賞植物板塊有望成為歐洲生物刺激素增速最快的板塊,條播作物板塊則有望成為亞太地區生物刺激素增速最快的板塊。

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