柠檬酸是蔬菜、水果中分布最广的有机酸，化学成份属于α-羟基酸（AHA），分子量192.13，有一定抑菌、抗氧化作用。同时，又保护了活性基团NH3，还增强了壳寡糖的亲水性，能使壳寡糖更容易保存其活性，在短时间内穿过环境相，渗透到植物的生物运动相、生物动力相，刺激作物细胞组织发育，吸收更多的壳寡糖活性物质进入植物体内，促进其传导、分布、积累、代谢，从而发挥出更多更强的生理生化效应。在环境相-生物运动相阶段，维生素C既能保护壳寡糖不分解变质，又能被植物尽快吸收，进而增强植物吸收壳寡糖等活性物质的能力。在保存壳寡糖活性方面，与众多常用的酸性溶液相比，柠檬酸溶解能力最强、抗分解能力最强、稳定性最好，与壳寡糖反应生成羧基化衍生物壳寡糖柠檬酸盐，能够借助它与植物的天然亲和力，迅速渗透到植物毛孔和细胞隙，使植物细胞再生速度加快。壳寡糖植物抗病害增产剂”魔方”的优异作用主要表现在壳寡糖不易分解变质、与生物体组织亲和力和活性表达性强上。在贮存与环境相阶段，维生素C使遇光、遇水、遇空气、遇热极易分解变质的壳寡糖抗分解能力大为提高，杜绝了往常见的易分解变质、甚至还没到农民手上就已经失效的现象，有效保质期从十几天、半年延长到1年以上。在蔬菜、水果等作物采收阶段，菜果内部富集的维生素C和菜果表面形成的壳寡糖半透膜，能够推迟菜果的生理衰老，达到保鲜目的。壳寡糖植物抗病害增产剂中还富含维生素C，它的分子量为216.12，是蔬菜、水果等作物必需、必储物质
1号仅使用生物农药，在增强植物抗性上既不如3号，更不如2号；2号仅仅使用了1号所没有的”魔方”，就十分明显地增强了植物抗性。这些是其它农药、肥料做不到的。（三）“魔方”在提高农产品品质方面尤其突出。2号既得益于”魔方”赋予它抗病害的”内抗力”，又得益于生物农药赋予它抗病害的”外抑力”，内抗外抑，效果倍增。（二）壳寡糖植物抗病害增产剂”魔方”能与中国绿色食品发展中心推出的生产A级、AA级绿色食品农药使用规则中限定使用的大多数生物农药协同使用，这就为大力推广应用生物农药，使之充分发挥作用创造了有利条件。这一点，在大力推广应用生物农药方面有着十分重要的意义。值得注意的是：（一）壳寡糖植物抗病害增产剂”魔方”与其它生物农药协同使用效果突出，值得大力推广使用。由“魔方”生产的蔬、水果可溶性固形物、可溶性总糖，维生素C等营养物质含量，增加4%-19%，原汁原味，口感很好；由“魔方”生产的花卉，现蕾期提前，花多花大且花期长
一、项目概述
三、“魔方”创新点
可以预言，这一壳寡糖的新家族——壳寡糖柠檬酸盐必将独领风骚，在实现绿色农业、生态农业、创汇农业上大放异彩。为了将“魔方”产业化并进行深度开发，大连保绿宝海洋生命科学研发中心有限公司目前在大连经济技术开发区建了新厂，已研发出“魔方”4个系列、6个剂型新产品：“魔方”1号（防果树根癌剂、防病害剂、种子包衣剂）、“魔方”2号（防虫剂）、“魔方”3号（防腐保鲜剂）、“魔方”4号花卉药肥剂
结果表明，“魔方”以新的作用机制、作用方式，切实表现出了与众不同的显著优势。2002年至2003年，在大连农业科学研究院、辽宁省土肥总站进行了田间试验，并在大连甘井子区进行了5000亩农田应用“魔方”示范工程。自2001年起，大连保绿宝海洋生命科学研发中心有限公司独立攻关，发明了《壳寡糖植物抗病害增产剂及其制法》
四、应用效果
仅以黄瓜、葡萄试验为例：在不用化学农药，少用1/3化肥的条件下，无公害绿色产品产量增加13%-24%，产品中可溶性固形物、可溶性总糖、维生素C增加3%-19%，农药残留量为零。试验使用壳寡糖植物抗病害增产剂”魔方”，在黄瓜、葡萄、万寿菊3个作物品种上设3个处理9个点。1号为生物农药，2号为”魔方”800倍液+生物农药，3号为普通生产用农药。上述这些明显的变化，在大连农业科学研究院的有关科学试验中得到了证明。足够数量的高活性壳寡糖迅速进入植物体内，全面激活植物生长发育的生理生化功能，提高出芽率、出苗率，促进植物根系发达，茎叶茁壮，增强对土壤中肥料的吸收和利用，增厚和扩大叶片面积，增强植物光合作用，促进营养物质的转化和积累，从而提高产量和品质。设计分别各采用3次重复，各小区均施用数量相同的农家肥。黄瓜每7天喷1次”魔方”、葡萄、万寿菊每10天喷一次”魔方”，结果，农家肥+”魔方”+生物农药的2号试验组在其生长各个阶段都表现出显著的优势。壳寡糖柠檬酸盐能够明显促进植物生长，改善品质
在示范工程中，创造了4-5龄菜青虫一扫光、樱桃树根癌一次治愈、葡萄园生育期连续两个月不用打药等奇迹；无公害绿色蔬菜、水果增产13%-40%；菜果中可溶性固形物、可溶性总糖、维生素C等营养物质含量增加4%-19%。农产品一进入市场，格外鲜亮，一眼就能认出是用”魔方”生产出来的。卖价虽高，但十分热销。农民每亩增产节支多达1200元。大连甘井子区农业技术推广中心充分肯定了“魔方”产品，认定它是实现无公害绿色食品生产的首选佳品和必备佳品。经实测，在不用化学农药，少用1/3化肥的条件下，5000亩示范工程平均每亩节约化学农药支出120多元，节约化肥支出50多元。示范期间，辽宁省甲壳质研究会专家进行了巡回指导。示范工程结果表明，5000亩农田共投入12万元，农民增产节支600万元，投入与产出的比较效益为1：50。本次中试涉及该区6个镇，共5000亩农田，6个蔬菜品种，6个水果品种，每个品种均设2个处理进行对照，以进一步明确”魔方”对各种作物主要农艺性状的影响。本项目继2002年大连市农业科学研究院田间试验之后，2003年在大连市甘井子区进行大规模示范工程。大连市科技局、农发局举办了现场会，向全市推广这一新型超高效海洋生物农药肥料。整个示范工程为其6个月，共投入价值达12万元的“魔方”新产品
新一代超高效海洋生物农药、肥料“魔方”是以国内独创的壳寡糖柠檬酸盐这一新的壳寡糖羧基化衍生物为底物研发的新产品。目前，它已列入国家星火计划、辽宁省推广项目和大连市科技计划。它具有药肥两效的特性，在不用化学农药，少用1/3化肥的条件下，只需将它与农家肥、其它少量生物农药协同使用，无公害绿色农产品增产13%-40%，农产品营养物质含量增加4%—19%。科技成果鉴定结论是：该科研成果填补了国内空白，在技术性能、技术指标、提高农作物营养品质3个方面居国内领先水平
壳寡糖柠檬酸盐化学分子式：[（C6H11NO4）2·C6H8O7]n。本项目的分子优化设计是以一定的构效关系，将壳寡糖柠檬酸盐（国内尚未见壳寡糖柠檬酸盐这种新的壳寡糖羧基化衍生物及其作用方式、作用机理），并以此溶液开发出超高效壳寡糖植物抗病害增产剂“魔方”
其表层原因是生物药肥花钱多、见效慢，深层原因却是有些壳寡糖生物药肥并非超高效，农民们获得不了多少实惠。目前，在日、美、欧等发达国家，壳寡糖生物药肥已经推广使用。在研究开发思想上，大多为类同合成，很少有生物合理设计而成；在材料处理上，大多偏重壳寡糖分子量多少、活性级别多少，很少考虑如何保证相对数量较多的壳寡糖活性物质更容易由作物体外的处理点向作物体内输送这一生理生化效应能否发挥的关键问题；在组方设计上，大多与各种抗生素、植物激素、微量元素配伍，强调促生长，却很少重视抗病虫害能力与作物品质的提高。其原因之一，是有关壳寡糖生物药肥的研究与开发存在着”三多三少”问题。然而，尽管以壳寡糖为代表的生物药肥已崭露头角，但目前广大农民仍然更愿意使用”花钱虽多、立竿见影”的化肥、化学农药。壳寡糖是从海蟹、海虾壳中萃取的壳糖胺经过生物酶降解而得到的低聚物质，它具有多功能基团、多变配位数和奇异的晶体形态，能产生生命活动最复杂的生理生化反应，再加上它的亲水性，可再生性和可完全降解性，表明它是一类资源丰富、性能优异、可完全参与生态体系循环、具有可持续农业特征的重要资源。国际学术界公认，壳寡糖生物药肥是作用机制完全不同于传统药肥的一大类全新的农业生产资料，是发展二十一世纪绿色农业的主导产品。在我国，也已出现OS-施特灵、绿色植保素、植宝灵、辽商1号、阿波罗、好普等甲壳质、壳糖胺、壳寡糖生物药肥，它们在改良土壤、提高作物抗病害能力，促进作物生长和农产品保鲜等方面已发挥出积极作用
（二）壳寡糖柠檬酸盐是真菌病害的最大杀手。2003年7月，辽宁省绿色食品研究会副秘书长、辽宁省甲壳质研究会理事邓忠贤在大连甘井子区革镇堡镇前革村果树精品园进行“魔方”医治果树根肿病实验。（三）杀菌剂有迅速杀伤力，但药效时间短，而且对果树生长有抑制作用。基本方法是先散开树盘表土、露出病根，将疣瘤用快刀剔掉，然后用50%消毒立逃300-500倍+奇茵活化剂800倍+“魔方”500倍：羧甲基壳聚糖人造树（根）皮50倍，依次涂刷到病斑上。这是因为,（一）果树体液需要有适宜的PH值，废酸过多导致免疫力下降，废酸积累形成的毒素则直接危害植物。这一实验以及其后进行的扩大实验证明，仅仅使用“魔方”防治果树根肿病而不使用其它杀菌剂，或仅仅使用其它杀菌剂如“消毒立逃”、退菌物、甲基托布津、五氯硝基甲苯等，而不同时使用“魔方”，效果都很不理想。壳寡糖柠檬酸盐被植物吸收后，可藉由壳寡糖的碱性基因，使酸性体液调节恢复到有利健康生长的弱碱性水平。不仅如此，壳寡糖还可被微生物细胞吞噬，使微生物的DNA（去氧核糖核酸）向RNA（核糖核酸）转录，使蛋白质合成受阻而抑制病菌繁殖，表达出对真菌、细菌和病毒的抑灭。辽宁、河北、河南等地水果主产区果树专家闻讯后纷纷现场参观，无不为之振奋。足够数量的高活性壳寡糖迅速进入植物体内，诱导植物产生抗性蛋白植物抗毒素、几丁质酶、壳寡糖酶和β-1、3-葡聚糖酶，有效地防治蔬菜、瓜果、花卉由真菌、细菌、病毒引起的病害。它既能增强果树的抑菌灭菌的内抗力，又在根系表面形成一层薄膜，避免菌丝侵入，其残液还能抑灭土壤中有害霉菌和丝状真菌，并大大增加有益微生物固氮菌、纤维分解菌、乳酸菌、放线菌的数量，从根基上保证果树健康生长。而未经过处理的对照组或死亡或蔫萎。上述作用机制、作用方式是“魔方”独有的，是其它杀菌剂难以做到或做不到的，也是“魔方”之所以能够协同其它杀菌剂治愈果树根肿病根本原因之所在。（四）壳寡糖柠檬酸盐能够促进果树根系伤口细胞组织和内皮生长，提高愈合速度，并激活根系生长基因，促进生根和对土壤中营养物质的吸收，从而茁壮生长。以果树根肿病为例，这种由果树自身废酸在内的毒素和外来真菌造成的果树根肿病无药可救，被果农们称之为“根癌”。而壳寡糖柠檬酸盐无毒无副作用，而且还带有正电荷，会与带负电荷的果树根系紧密结合，颇具附着展布效果，有效增强和延长其它杀菌剂药效。壳寡糖的C位氨基不但赋予了其抗菌性，而且壳寡糖这一带有正电荷的阳离子与微生物细胞壁的磷脂类等阴离子相互吸引，束缚微生物自由度，阻遏有害真菌繁殖。20天后，用“魔方”处理过的樱桃树根肿病全部治愈，根系发达，长势良好。而将“魔方”与其它杀菌剂协同使用，效果却非同寻常。本项目的技术创新，给壳寡糖生物药肥的产品性能和使用效果带来了显著变化。同时，也能够在需要时产生更多的植保素、木质素和酚类物质，抵御虫害
二、实施背景及依据