幾丁聚醣（chitosan）可幫助花生抗逆境

 

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氣候變遷造成我們不是鬧水災就是鬧旱災。乾旱的時候，由於高溫和低降水量，水分蒸發速度快於降水補充，導致土壤中的鹽分累積，進而增加土壤pH值，這時候土壤就會偏鹼性。

偏鹼性的土壤會造成植物的產量下降，影響農夫的收成。但是，老天就是不下雨，要怎麼辦呢？雖然可以用自來水灌溉（心疼啊～錢啊～），但是土壤變得偏鹼性的問題還是沒有解決。

最近有研究團隊想到，為何不使用幾丁聚醣呢？

幾丁聚醣（chitosan）是透過部分去乙醯化甲殼素製得的衍生物，即在甲殼素分子中移除部分乙醯基（-COCH₃）。這種改變賦予了幾丁聚醣相較於甲殼素更多的功能性，包括在酸性條件下的水溶性。

過去的研究發現，幾丁聚醣能夠促進植物生長，增強植物對病害的抵抗力。它可以作為植物生長刺激劑，提高作物產量和品質。幾丁聚醣具有抗菌和抗真菌特性，可以用作植物保護劑，防治多種農業害蟲和病原體。幾丁聚醣還能夠改善土壤結構，增加土壤中有益微生物的活性，從而提高土壤的肥力和作物的生長條件。

而且，幾丁聚醣是一種天然的多醣類，對人體和環境友好，可以被自然界中的微生物分解，不會對環境造成長期污染。相比於許多化學合成產品，幾丁聚醣是非毒性的，對人和動物安全，適合作為環保型農藥和肥料的成分。

因此，研究團隊就使用了500毫克/升（mg/L）的幾丁聚醣來對花生（Arachis hypogaea）進行葉面噴灑。會選擇花生來測試是因為，花生的耐旱性較高，能夠在各種壓力環境中茁壯成長。在乾旱或鹼性環境下，花生有潛力可以改善土壤大量營養素。作為一種豆科植物，花生透過與包括根瘤菌在內的微生物的共生關係，對氮的同化具有獨特的效果，這些微生物固定大氣中的氮，使其能夠被根部吸收。此外，過去的研究發現，在乾旱鹼性條件下，花生能夠增強磷和鉀的可用性。

他們將花生在中鹼性土壤中種植，並根據全灌溉水需求（100% IR，代表鹼性條件）和壓力條件（70% IR × 鹼性土壤，代表混合乾旱鹼性條件）進行灌溉。此外，植物分為未處理和施用幾丁聚醣處理兩組。研究團隊評估了各種植物生理化學特性，包括元素含量（葉和根）、種子產量和灌溉水使用效率（IWUE）。

結果顯示，單獨的鹼性壓力使植物更加脆弱。然而，幾丁聚醣的應用有效於降低土壤pH和鈉吸收，同時促進檢測的生理化學測量值、產量特性和灌溉水使用效率。值得注意的是，當在鹼性條件下應用幾丁聚醣時，(磷、鈣、鐵、錳、鋅和銅)在葉和根中的累積最大化。在混合乾旱鹼性壓力下，結果顯示產量降低，但用幾丁聚醣處理的植物在混合乾旱鹼性壓力下錄得最高的相對水分含量、脯氨酸、產量（增加大約10%）、灌溉水使用效率和營養吸收（氮、鉀和鎂），以及葉和根中最低的鈉含量。研究發現，幾丁聚醣應用主要促進了（氮、鉀和鎂）而不是（磷、鈣、鐵、錳、鋅和銅）的累積，這避免了由混合乾旱鹼性條件隨時間引起的嚴重損害。

基於這些發現，研究團隊推薦在混合乾旱鹼性條件下對植物進行幾丁聚醣處理。這種方法為在降低水使用的同時實現最佳產量提供了希望。

參考文獻：

Mohammed, K.A.S., Hussein, H.M. & Elshamly, A.M.S. Monitoring plant responses in field-grown peanuts exposed to exogenously applied chitosan under full and limited irrigation levels. Sci Rep 14, 6244 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-56573-6