| 当归、马铃薯和黄芪化感作用及机理研究 | |
| 辛爱一 | |
| Thesis Advisor | 秦波 |
| 2020-05-28 | |
| Degree Grantor | 中国科学院大学 |
| Place of Conferral | 北京 |
| Degree Name | 理学博士 |
| Degree Discipline | 分析化学 |
| Keyword | 当归 马铃薯 黄芪 化感物质 自毒作用 Angelica sinensis (Oliv.) Diels Solanum tuberosum L Astragalus hoantchy Franch Allelochemicals Autotoxicity. |
| Abstract | 连作障碍是种植业可持续发展的瓶颈难题，化感物质的自毒作用是造成连作 障碍的重要成因。化感物质和其在植物生长过程中的动态变化规律研究的匮乏， 使得连作障碍消减技术研发缺乏理论支撑。本文以当归、马铃薯和黄芪的化感物 质为研究对象，在明确当归、马铃薯化感物质及自毒化感物质的化学结构及理化 性质基础上，对其化感作用机理进行了探讨；并开展了固体介质背景下的固相萃 取富集技术研究，明确了黄芪化感物质随生长季的动态变化规律，为连作障碍的 消减奠定了理论基础。主要内容如下： （1）为了明确当归化感物质及自毒化感物质，从当归根际土壤醇提物中分 离得到了 5 种化合物，分别鉴定为：欧前胡素（1），α-波甾醇（2），香草醛（3）， 邻苯二甲酸二丁酯（4）和阿魏酸（5）。 活性测定结果表明，化合物 1、3 和 5 能够显著抑制当归幼苗和莴苣幼苗的生长。高效液相色谱法（HPLC）进一步证 实了土壤中化感物质的存在，三种化感物质在当归根际土壤中的总含量达到了 17.67 μg/g。通过测定经化感物质处理的莴苣幼苗和当归幼苗根尖中活性氧（ROS） 的含量，结果表明化感物质诱导的 ROS 的过量产生和累积是化感物质产生自毒 活性的重要因素。 （2）从马铃薯根际土壤醇提物中分离鉴定出 7 种化合物，分别为：7-甲氧 基香豆素（1），棕榈酸（2），咖啡酸（3），绿原酸（4），槲皮苷（5），槲皮素（6） 和芦丁（7）。活性测定表明，化合物 1、2、4 和 6 对莴苣幼苗和马铃薯组培幼苗 的生长具有明显抑制作用。高效液相色谱法（HPLC）证实了化感物质的存在， 并对其含量进行了定量测定，化感物质在根际土壤中的总含量为 9.02 μg/g。马铃 薯化感物质对六种病原菌（包括链格孢菌，灰葡萄孢菌，腐皮镰孢菌，尖孢镰刀 菌，球状炭疽菌和大丽轮枝菌）的生长活性测定结果表明：化合物 1 抑制六种病 原菌的作用，而其他化合物则会不同程度地促进病原体菌落的生长。这些发现表 明，由化感物质的积累引起的自毒化感作用和病原体生长活性增强可能是造成马 铃薯连续种植过程中连作障碍的主要原因。 （3）病原菌可引起多种重要农作物病害发生，导致农作物减产，严重危害 农作物生产。从马铃薯根际土壤中发现一种香豆素类化合物：7-甲氧基香豆素， 抑菌实验显示，该化合物对马铃薯六种常见的病原菌：链格孢菌(Alternaria solani Sorauer), 灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea Persoon), 腐皮镰孢菌(Fusarium solani (Mart.) Sacc), 尖 孢 镰 刀 菌 (Fusarium oxysporum Schlecht), 球状炭疽菌 (Colletotrichum coccodes (Wall) Hughes), 和大丽轮枝菌(Verticillium dahlia Kiel)， 表现出极强的抑菌活性。与四种市售杀菌剂相比，其抑菌活性与多菌灵相当，强 于代森锰锌、春雷霉素和大蒜素，可应用于多种作物病害防治，作为植物源杀菌 剂使用。抑菌机理研究结果表明，7-甲氧基香豆素会导致病原菌菌丝的形态和结 构发生改变。 （4）分别以不锈钢丝与多孔中空不锈钢管为载体，氧化石墨烯键合离子液 体为涂层，制备了黄芪叶面挥发性成分及根际土壤环境中化感物质原位分析固相 萃取装置。通过扫描电子显微镜（SEM）、X 射线光电子能谱（XPS）、X 射线能 谱仪（EDS）和傅立叶变换红外光谱（FT-IR）对其涂层进行表征，结果表明， 所制备的涂层表面呈现出粗糙、波浪状的结构，离子液体在氧化石墨烯表面均匀 分布。对黄芪叶面挥发性成分萃取分析结果表明，黄芪叶面挥发性成分主要由饱 和烃类、芳香烃类、醛醇类和酯类组成。对黄芪根际土壤环境中化感物质的萃取 实验结果表明，1-胺乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲烷磺酰)亚胺盐修饰的氧化石墨烯 不锈钢管对对-羟基苯甲醛、扶桑甾醇、黄芪甲苷、环黄芪醇具有良好的萃取选 择性，可以满足黄芪痕量化感物质原位选择性萃取和分析需要；对萃取洗脱条件 包括含水量、萃取时间、洗脱体积和洗脱时间进行了优化，确定了最优的吸附洗 脱条件；对幼苗期、开花期、成熟期、收获期黄芪土壤环境中四种化感物质的种 类和含量进行了分析，明确了黄芪化感物质随生长季的动态变化规律。 |
| MOST Discipline Catalogue | 分析化学 |
| Language | 中文 |
| Document Type | 学位论文 |
| Identifier | http://ir.licp.cn/handle/362003/27375 |
| Collection | 中科院西北特色植物资源化学重点实验室/甘肃省天然药物重点实验室 |
| Affiliation | 1.中国科学院兰州化学物理研究所; 2.中国科学院大学 |
| Recommended Citation GB/T 7714 | 辛爱一. 当归、马铃薯和黄芪化感作用及机理研究[D]. 北京. 中国科学院大学,2020. |
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