小麦幼苗中丁布的含量、活性与诱导效应研究

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丁布DIMBOA(2,4—二羟基—7—甲氧基—2H—1,4—苯并嗪—3(4H)酮)是小麦中重要的次生代谢产物,因其与小麦的抗病抗虫性密切相关而倍受重视。本文研究了小麦幼苗丁布的含量、活性及其化学诱导、生物诱导效应。 1、系统地总结了异株克生研究和禾本科次生代谢物丁布的研究进展,并对植物抗逆诱导进行了文献综述。 2、分离提纯得到了丁布纯品,并建立了丁布检测方法。丁布晶体由玉米嫩苗农大108和MZ37中提取、分离、纯化得到,结构鉴定结果与文献报道一致。HPLC外标法测定丁布,色谱柱以ODS C—18反相柱,流动相以甲醇:水(50:50,v:v),流速以1.0ml/min,检测波长以220nm为最佳色谱条件。在此条件下,丁布与杂质分离度好。灵敏度高,重复性好(峰面积RSD为1.18%,保留时间RSD为0.319%)。丁布的标准曲线方程为Area=9.96212164*Amt+0.3635223;R=0.999995。对小麦组织和水培液的两套分析方法准确性高(回收率均超过90%),精密度好(RSD均低于5%)。该方法的准确度、灵敏度和精密度均符合微量分析要求。丁布在甲醇—水溶液中不稳定,易分解,制备的样品应在16h之内完成HPLC测定。 3、首次进行了小麦幼苗分泌析出丁布的动态研究。小麦幼苗经移栽水培后,水培液中丁布含量逐渐积累,至第8天达到高峰。然后逐渐下降,增长最快的阶段出现在第6天。因此,研究小麦幼苗根析出丁布的水培试验,以培养6—8天收集的水培液进行丁布含量测定最佳。 4、利用HPLC定量分析了32种国内小麦品种幼苗地上部、地下部和水培液中的丁布含量。各品种丁布含量地上部(55.68μg/fwg)>地下部(42.00μg/fwg),水培液中的丁布含量通气组>不通气组。供试品种幼苗组织和水培液中的丁布含量排序为:高抗组(郑州90629、东丰611、中伏9507)>中抗组(中北中39、chul1497)>低抗组(水源11、洛夫林10)>敏感组(北京837、京411、红芒红、陕7859、Chancelllor),各组丁布平均含量分别为:62.75,23.28,13.98和7.66μg/fwg。丁布含量越高,小麦品种抗病虫性越强,丁布含量与抗性存在正相关。 4、定量分析测定了4类共157种欧洲小麦幼苗水培液的丁布含量。首次明确小麦幼苗根析出丁布的次序为:斯卑尔脱小麦(44.23)>硬粒小麦(32.08)>春小麦(24.19)>冬小麦21.85)(括号内数字为丁布的平均含量,μg/30株)。大多数小麦品种(62%)根析出丁布的水平小于25μg/30株。 5、研究了小麦植株水提液的异株克生作用。小麦(中伏9507)植株水提液对7种杂草的异株克生作用研究表明,小麦水提液对马唐、反枝苋、早熟禾、稗草、野燕麦等根和茎的生长均有明显的异株克生作用,IC50(根)<1.5mg/ml,IC50(茎)<3.0mg/ml,而对黑麦、圆叶牵牛无抑制活性。水提液对杂草幼苗根长的抑制效果为:马唐>早熟禾>反枝苋>稗草>野燕麦>圆叶牵牛;对茎长的抑制效果为:早熟禾>反枝苋>马唐>野燕麦>稗草>圆叶牵牛。除马唐外,小麦馨博士学位论文DOCTORALDISSERTATION 水提液对供试杂草种子萌发抑制效果不明显,其浓度与种子萌发抑制率之间无明显的相关性。 因此,评价小麦水提液的异株克生活性时,采用抑制根和茎的生长作为评价指标比抑制种子萌 发更为合适。 6、试验证实了小麦活体对杂草的异株克生作用。供试小麦分别与6种杂草马唐、反枝觅、一年生黑麦草、野燕麦、早熟禾、稗草和1种作物玉米在蛙石基质盆中混植,虽然小麦播种密度与植物的种子萌发率之间的相关系数不高,但是小麦活体对种子萌发依然表现山一定的异株克生活性。且随着小麦植株数量的增加,种子萌发率降低。 供体小麦Haven、Asketis、Olivin分别与受体植株白芥、大麦、紫首猎水培混植,供体小麦对受体幼苗根的生长均表现山一定的异株克生活性,根长抑制率均大于25%,但受体的种植密度与根长抑制率之间无明显的相关性,未表现出明显的密度选择性。 7、首次研究了小麦次生代谢产物丁布对杂草的异株克生作用。一J‘布对3种供试杂草的根、茎及种子萌发均有明显的抑制作用,IC50(根、茎)均小于1 .sm动nI,lC50(种子萌发)均小于3.5m砂mI。总体抑制效果为:反枝觅>马庸>野燕麦。不同大小的杂草种子对丁布的敏感程度存在一定差异,表现为小粒>中粒>大粒。比较丁布和小麦水提液对3种杂草的IC,。。,可以看出,丁布的生物活性大于小麦水提液。HPLC定量分析结果证实,小麦水提液中的异株克生化合物主要成分是丁布,这更加佐证了一J’布是小麦中具有一定异株克生活性的次生代谢物。 8、研究了5种化合物对小麦幼苗地上部和根分泌物一J’布生成量的化学诱导作用。通过对3种小麦品种(中伏9507、京411和中北中39)7d龄幼苗地上部一f布含量的定量分析得知,不同浓度的茉莉酸甲醋、水杨酸甲酣、三l坐酮、磷酸二氢钾、氛化铜分别喷雾处理小麦叶片后,它们对小麦丁布生成量的诱导作用表现为茉莉酸甲醋>水杨酸甲酩>三哇酮>磷酸二氢钾>抓化铜。常用化学诱导剂茉莉酸甲酩、水杨酸甲醋诱导效应显著,而内吸性杀菌剂三哇酮和化学肥料磷酸二氢钾诱导作用相对较弱,重金属盐抓化铜反而?
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