海藻植物生长调节剂的检测及促生长作用研究

摘要

目前海藻植物生长调节剂的商业化产品-海藻肥已经被许多国家在农业上大力推广，并取得了令人惊讶的效果，例如海藻肥能够显著提高农作物的产量、促进植物生长、提高作物的抗逆性，大部分学者认为这是海藻中的甜菜碱、褐藻酸、岩藻聚糖和内源植物激素等生物活性物质作用的结果。随着海藻肥在我国应用范围的日益增加，其中的活性物质的定性和定量分析便成为该行业亟待解决的问题。如何在加工过程中最大程度地保留这些活性物质已经成为限制海藻肥行业发展的瓶颈。
　　 本论文的研究工作由以下四部分组成：
　　 第一部分建立了鲜海带和浒苔中几种内源植物激素含量测定的高效液相色谱串联质谱法(HPLC-MS/MS)。采用90％甲醇利用超声提取技术从鲜海带中提取粗提液，将其浓缩后分别经MAX和MCX固相萃取柱净化，得到的提纯物经高效液相色谱串联质谱仪分析测定。实验结果表明，以海带为基质时，方法回收率在74.51％～96.21％之间；以浒苔为基质时，方法回收率在73.97％～97.23％之间。细胞激动素(ZT)和脱落酸(ABA)的检测限为4μg/kg·FW(以鲜样重量计，Fresh Weight)，定量限为10μg/kg·FW；吲哚乙酸(IAA)和吲哚丁酸(IBA)的检测限为5lxg/kg·FW，定量限为15μg/kg·FW。利用建立的LC-MS/MS法测定了2008年6月青岛地区5个海域采集到的浒苔样品中内源植物激素含量，结果发现IAA和IBA含量明显居高，ZT和ABA含量相对较低甚至在有的样品中检测不到；栈桥附近海域的浒苔样品中各种内源植物激素含量比其它4个海域要明显高许多，其中IAA和IBA含量分别达到194.21μg/kg和187.28μg/kg。
　　 第二部分对不同生长期(薄嫩期、厚成期、成熟期)的荣福海带中各部位中内源植物激素含量动态变化进行了系统分析，结果表明荣福海带中4种内源植物激素随着生长期以及生长部位的不同而改变，各种植物激素在以下范围内变化：ZT8.06～49.77μg/kg·FW，IAA15.35～229.46μg/kg·FW，IBA18.75～109.72μg/kg·FW，ABA23.14～95.89μg/kg·FW。
　　 第三部分以厚成期荣福海带为原料，优化了酸水解法生产海藻肥的生产工艺条件。采用了二次套泡工艺对荣福海带中内源植物激素等生物活性物质进行预提取，最大程度保留了鲜海带中的促生长活性成分。确定了酸水解工艺中最优酸-A酸，并采用正交试验优化得到了酸水解的最佳工艺条件为：3％A酸添加量下，于100℃水解6h。此时得到的海藻肥冻干样中褐藻酸含量可以达到19.32％。采用LC-MS/MS方法测得该工艺条件下生产得到的海藻肥干样中各种内源植物激素含量为：ZT70.66μg/kg·DW(以干样重量计，DryingWeight)，IAA496.60μg/kg·DW，ABA105.22μg/kg·DW，IBA103.54μg/kg·DW。而不经过二次套泡工艺进行酸水解的海藻肥样品中各植物激素含量为：ZT38.34μg/kg·DW，IAA180.32μg/kg·DW，ABA39.75μg/kg·DW，IBA30.66μg/kg·DW。通过数据对比可以证明该工艺的优化改进大大提高了内源植物激素的提取效率，从而保证了自制海藻肥的促生长作用。
　　 第四部分研究了自制海藻肥的促生长作用。以市售液体肥和颗粒肥为对照肥料，四季小白菜为供试种子，采用叶面喷施和种子浸泡相结合的使用方法，分别进行了室内无土栽培试验和大田栽培试验。室内试验表明采用市售液体肥和自制海藻肥比空白对照组能使种子萌芽率提高10％左右，室内栽培20天后液体肥和自制海藻肥作用效果最为明显，幼苗叶片嫩绿，个体较健壮，其主茎比对照组平均增长0.2～0.3cm，叶面积比对照组分别提高了89.3％和80.5％，鲜重提高了33.6％和44.8％。大田栽培表明自制海藻肥相比其他两种海藻肥能够明显地促进种子萌发以及幼苗的快速生长，促进根系的健壮强大，抑制倒伏，其单位面积产量比对照组增加131.5％。

目录

文摘

英文文摘

0 前言

0.1 两种海藻的生物学特性

0.1.1 海带

0.1.2 浒苔

0.2 海藻中植物生长调节剂概述

0.2.1 植物生长素

0.2.2 细胞激动素

0.2.3 脱落酸

0.3 海藻中植物激素检测方法研究进展

0.3.1 生物试法

0.3.2 免疫检测

0.3.3 气相色谱法(GC)

0.3.4 气质联用法(GC-MS)

0.3.5 高效液相色谱法(HPLC)

0.3.6 高效液相色谱质谱法(LC-MS)

0.4 海藻植物生长调节剂研究进展

0.5 鲜海藻植物生长调节剂的制备技术

0.5.1 物理破碎提取法

0.5.2 化学水解法

0.5.3 微生物发酵法

0.6 本文研究的目的意义和研究内容

1 液-质联用分析海藻中几种内源植物激素方法的建立

1.1 材料与方法

1.1.1 实验材料

1.1.2 仪器设备

1.1.3 标准品与试剂

1.1.4 色谱条件和质谱条件

1.1.5 实验方法

1.2 结果

1.2.1 标准曲线及回归方程

1.2.2 方法回收率和精密度

1.2.3 检出限和定量限

1.2.4 定性

1.2.5 选择反应检测扫描模式、母离子、子离子和碰撞能量

1.3 讨论

1.3.1 浸提方式的优化

1.3.2 净化方式的选择

1.3.3 色谱条件的优化

1.3.4 质谱条件的优化

1.3.5 薄嫩期海带中不同部位各种内源植物激素含量

1.3.6 鲜浒苔中各内源植物激素含量

1.4 小结

2 鲜海带中几种内源植物激素含量的动态变化规律

2.1 材料和方法

2.1.1 材料

2.1.2 内源激素的提取纯化

2.1.3 色谱条件和质谱条件

2.2 结果与分析

2.2.1 荣福海带中玉米素(ZT)含量的变化

2.2.2 荣福海带中吲哚乙酸(IAA)含量的变化

2.2.3 荣福海带中脱落酸(ABA)含量的变化

2.2.4 荣福海带中吲哚丁酸(IBA)含量的变化

2.3 小结

3 鲜海带植物生长调节剂的制备工艺优化

3.1 材料与方法

3.1.1 试验材料

3.1.2 仪器设备

3.1.3 试剂

3.2 试验方法

3.2.1 海藻肥加工工艺流程

3.2.2 二次套泡

3.2.3 水解

3.2.4 水解条件正交试验设计

3.2.5 褐藻酸含量的测定

3.3 结果与讨论

3.3.1 海带浸泡工艺优化

3.3.2 标准曲线的绘制及样品测定

3.3.3 正交试验结果

3.3.4 验证试验

3.3.5 不同工艺制备的海藻肥指标评价

3.4 小结

4 鲜海带植物生长调节剂的促生长作用初步研究

4.1 试验材料及方法

4.1.1 试验材料

4.1.2 方法

4.2 结果与分析

4.2.1 各种海藻肥使用量的确定

4.2.2 不同海藻肥对种子萌芽的影响

4.2.3 不同海藻肥对小白菜茎、叶及鲜重影响

4.2.4 不同海藻肥对小白菜叶绿素a含量影响

4.2.5 室内栽培及大田栽培小白菜生长状态比较

4.3 小结

5 结 论

参考文献

致谢

个人简历、研究成果