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植物激素是指在植物体内合成的一系列有机化合物,它们在极低的浓度条件下便可显著地影响和调控植物的多种生理过程,包括胚胎发生、种子萌发、细胞分化、营养生长、器官形成直至凋谢衰老等各个重要阶段。此外,植物激素还是重要的信号分子,在植物感受外部环境条件变化时通过信号传导作用调节植物生长状态,从而抵御逆境维持生存。深入研究植物激素的调控机理不仅是探索和理解植物生命现象的重要方式,还可进一步为农作物品种选育、产量调节和品质控制提供理论支持。然而,由于植物体内激素含量极低(通常在ng/g甚至pg/g浓度水平)且共存基质十分复杂,对于激素含量的准确定性定量分析变得非常困难,也使得植物激素代谢、转运和信号转导等方面的研究进展受到极大的限制。因此,高效高灵敏度的植物激素检测新方法亟待开发。基于此目标,本论文旨在依托毛细管电泳、液相色谱和质谱等高效分离和检测技术,开发能够快速、准确、高灵敏度分析多种植物激素的方法,并将所建立的方法用于实际植物样品的分析,为研究植物激素作用的分子机理提供有力的支持。 根据植物激素的结构和功能特点,可将其分为五大类经典激素,即生长素、乙烯、细胞分裂素、赤霉素和脱落酸,还有近年来出现的植物激素家族新成员如茉莉酸及其酯类、油菜素内酯甾醇类、水杨酸、多胺和多肽激素等。由于多肽激素的含量低且化学性质较为不稳定,尚缺乏有效的分析方法,因此本论文工作首先集中于系统素这一多肽激素的分析检测新方法研究。此外,由于各种植物激素间多以相互协同或拮抗的方式共同进行调控作用,因此,本论文还发展了同时分析检测生长素、脱落酸、赤霉素、茉莉酸和水杨酸等不同种类植物激素的新方法。 论文的第一部分采用量子点作为毛细管电泳-激光诱导荧光检测方法中的荧光标记物,建立了番茄系统素的在线非共价标记和测定方法。采用毛细管胶束电动色谱模式对量子点和量子点-系统素复合物实现了完全分离,解决了毛细管电泳对量子点与其标记的复合物分离效率不高的问题;该在线标记方法还适用于目标物的较大体积进样,从而能在标记过程中实现样品堆积和富集。研究结果证明,我们建立的方法具有一定的标记选择性、良好的线性和定量分析能力,已成功应用于实际加标番茄叶萃取物的分析,证明了该方法在实际复杂基质样品分析中的适用性。 论文第二部分是关于使用动态pH连接在线富集技术和毛细管电泳-四级杆飞行时间质谱联用高灵敏检测多种系统素的分析方法。方法实现了对六种目标系统素约一百倍左右的富集效果,检出限可达0.8 ng/mL,具有与液相色谱-质谱联用方法相当的灵敏度。在实际植物样品分析中,采用固相萃取提纯系统素粗提物,有效缩短了现有样品处理方法的周期,且方法可重复性良好,使用该方法分别从实际植物样品番茄叶和烟草叶中检测出了相应的系统素。 在第三部分工作中建立了基于单液滴的液-液-液三相微萃取技术和实时分析质谱联合使用的方法对果汁中不同类别的植物激素进行快速分析检测。所开发的方法具有良好的选择性萃取效率和检测灵敏度,在三种果汁中分别测出了不同含量的多类激素。通过微萃取过程同时实现样品纯化并富集,加上实时直接分析质谱的快速分析能力,使得整个实际样品分析时间不超过半小时,较之现有的多数方法大大提高了分析效率和样品通量。 此外,在已有的分析系统素的技术基础上,还开发了采用高效液相色谱一四级杆飞行时间质谱测定植物叶中茉莉酸含量的方法,实现了对茉莉酸的高灵敏度和高准确性的定性定量分析。所建立的方法检出限可达0.5 ng/mL,能够较好地满足实际植物样品分析的需要。将该方法应用于车前草叶中的茉莉酸含量分析,发现在受到夹伤刺激后的植株中茉莉酸含量是正常自然生长的植株中的3.8倍,证实了该方法在实际植物分析中的实用性,为进一步同时监测和考察系统素和茉莉酸这两种与植物系统防御反应相关的激素间的相互作用提供了方法基础。 最后,在系统总结论文工作所取得的主要成果基础上,对后续的研究工作提出了一些参考性的思路。