海藻提取物：是什么让它们起作用？

作者：罗素夏普|5 一月 2018

在许多沿海地区，几千年来一直使用生海藻来提高农业系统的生产力。然后，在 20 世纪下半叶，液体海藻提取物在作物上的使用在全球范围内广泛传播。使用这些提取物的农民反复报告了作物产量和质量的积极结果。由于这些结果不能简单地与海藻提取物的元素营养素含量相关联，因此需要时间来对这些影响进行科学解释。随着我们对藻类生物化学和相关作用模式有了更清晰的了解，我们不再将海藻提取物视为肥料，而是将其归类为快速发展的生物刺激素领域的关键产品类别之一。

下面我将使用海藻提取物时观察到的积极效果与海藻中存在的化合物的最新科学知识联系起来，以进一步了解如何以及何时使用海藻提取物产品以最大限度地发挥其功效。

大多数在农业中用作生物刺激素的海藻提取物是从褐藻类（褐藻科）中提取的；最值得注意的是物种 叶绿素(Ascophyllum nodosum) （打结的残骸）。作为 叶绿素(Ascophyllum nodosum) 生长在北半球的潮间带有人提出，海藻在该栖息地反复暴露于干燥、紫外线和温度波动的压力条件，加上较慢的生长速度，导致高浓度的生物活性化合物存在于 泡叶藻属.相比之下，热带物种或生长在更远海域的海带产生的这些生物活性化合物浓度较低，纤维素含量较高；一种既不新颖也不能够刺激植物生长的化合物。

从对基于微藻的提取物的营销材料的审查来看，与褐海藻提取物相比，声称的唯一优势似乎是钠含量较低，因为它们是在淡水中培养的。然而，微藻栽培是藻类学的一个快速发展领域，因此预计在未来几年会有新的见解和产品。

植物激素或类似物

众所周知，藻类含有植物激素，当将海藻提取物应用于植物时，作物表现出与应用纯化/合成植物激素时相似的反应。然而，这些反应是否真的是由海藻提取物中的植物激素引起的，这是值得怀疑的。这是因为 a) 众所周知，许多植物激素在光、热和氧化条件下很容易分解（所有这些提取物在从提取到田间运输的过程中都会经历），以及 b) 当人们已经分析了已知植物激素的提取物，他们发现浓度相对较低。

藻类多糖、单糖和糖醇

一系列多糖是藻类独有的，构成了海藻生物质的大部分。这在以下显微镜图片中有所说明，其中可以看到各种多糖发出荧光（Mike Asquith，2017）。

绿藻细胞壁的主要成分是绿藻硫化多糖，红海藻细胞壁的主要成分是琼脂糖和角叉菜胶，褐藻细胞壁中的藻酸盐和岩藻聚糖以及昆布多糖作为储存多糖。这些多糖，以及在任何提取过程中解聚产生的寡糖和单体，已被发现在应用于作物时会产生积极的反应。

学术研究中反复报道的植物对藻多糖处理的一种积极反应是诱导植物防御机制.由于这些化合物是藻类所独有的，因此已知植物将这些多糖的存在检测为“非自身”。已证明在细胞膜上检测藻类多糖可激活茉莉酸、水杨酸和乙烯信号通路。

这些荷尔蒙途径会刺激一系列化学和物理保护化合物的积累。因此，海藻提取物对植物防御的激活可用于先发制人地保护作物免受非生物和生物胁迫。然而，还应注意的是，目前尚无证据表明植物中存在这些化合物的特定受体，因此它们很可能通过刺激另一种多糖微生物相关分子模式 (MAMP)（例如几丁质）的受体发挥作用。因此，如果诱导植物防御是您的主要目标，您应该考虑直接作用于关键细胞膜受体的产品，因为这些产品应该在田间证明更有效。您所在地区的监管原因也可能会阻止您使用海藻提取物来对抗生物胁迫。

除了植物防御启动外，基于藻类多糖的特定生化特性，还有许多其他作用模式；

海藻酸盐（海藻酸）
藻酸盐是赋予褐海藻胶状性质的多糖。它们在所有褐海藻中的含量都非常高。藻酸盐是从褐海藻中提取用于医疗用途（例如，Gaviscon）。在农业中，藻酸盐的凝胶形成特性允许在植物表面形成微胶体，被认为可以作为保护膜。藻酸盐也可作为有益微生物的饲料和营养源。这包括阻止病原体在叶面定殖的拮抗剂，以及那些散发植物激素的拮抗剂。

甘露醇
褐海藻中含有高浓度的糖醇甘露醇。由于是水溶性的，许多海藻提取物含有高水平的甘露醇。甘露醇是一种多功能化合物，具有三个主要活性领域：

抗氧化。 甘露醇能够“清除”产生破坏植物组织的自由基的活性氧 (ROS)。当植物处于非生物胁迫下时，ROS 会大量产生，因此含有甘露醇的海藻提取物将是应对胁迫生长条件的良好选择。
甘露醇能够与硼原子形成络合物

硼络合。 甘露醇能够与硼原子形成络合物，有效地螯合一种重要的植物养分。
真菌攻击中的信号。 病原真菌在攻击植物时也会使用甘露醇来抑制 ROS。甘露醇与植物中降解甘露醇的酶之间的相互作用是作物与病原体之间斗争的重要相互作用，它决定了疾病是否会发生（参考).因此，我建议如果作物已经患有真菌病害，则不应使用海藻提取物。

岩藻糖
褐海藻还含有大量磺化多糖，称为岩藻聚糖或岩藻依聚糖。不幸的是，关于这些在应用于植物时如何发挥作用的研究很少，然而，它们对动物和人类的使用和影响得到了更好的研究.

维生素和矿物质

碘
众所周知，海藻是碘化物形式的碘的良好来源。与岩藻聚糖的情况一样，碘在人类/动物健康中的作用比它在植物中的作用要好得多。有人提出它可以影响与有益微生物的相互作用或帮助用于饲料/食品的作物的生物强化，但报告有限。

维生素 B12（钴胺素）

如果您研究维生素 B12 的化学结构，您会发现它是钴的天然螯合。

维生素 B12 因其对人体健康的重要性而广为人知。然而，对于植物来说，它也可以证明是有用的。如果你研究它的化学结构（见图），你会发现它是钴的天然螯合。钴被认为对许多农作物的生长至关重要，并促进其他作物的生长。此外，钴对于参与细菌固氮的酶是必不可少的。维生素 B12 不能在植物或动物中合成，但海藻含有大量维生素 B12，而海藻提取物是这种营养素的良好来源。

然而，维生素 B12 对碱性条件高度敏感（参考)，因此如果对钴感兴趣，请考虑使用冷榨海藻提取物。有趣的是，人们认为在海藻中发现的维生素 B12 不是由藻类自身合成的，而是由在其自然潮间带（沿海）栖息地表面生长的细菌合成的（参考).

您在海藻提取物中找不到的东西

除了海藻中的所有活性成分外，据称它们也是其他化合物的良好来源。您经常会看到声称海藻提取物是氨基酸的良好来源，但如果海藻是氨基酸的良好来源，我们会因为其中的蛋白质含量而食用它们，但事实并非如此。因此，海藻提取物天然仅含有极低水平的氨基酸，如果您正在寻找氨基酸生物刺激剂，则有更好的替代品。

一些海藻提取物的配方含有高水平的植物常量营养素。然而，海藻提取物天然含有非常低水平的所有常量营养素，典型值低于 1% w/v。那些以更高的 NPK 值出售的海藻提取物将添加额外的营养素，或者在碱提取物的情况下，由于使用化学提取所需的氢氧化钾，因此会存在钾。因此，建议大家不要单纯根据营养成分来选择海藻提取物。

总之，随着我们对海藻提取物在作物中发挥作用的机制有了更多的了解，我希望我们将开始看到该行业从“用于改善植物生长”的营销方式转向更科学、更明智的策略。如果您想了解更多关于海藻提取物、如何使用它们或提取方法之间的区别，请联系我们。