脱落酸光降解机理、稳定方法及其生理效应评价

来源 :中国农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:euufhuhfu
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脱落酸(abscisic acid, ABA)是重要的植物激素,调节着植物生长,信号转导以及植物免疫防御等。外源施用ABA具有延长花期、增加果实着色率及提高作物抗旱能力等多种功效。然而,在光照下ABA很容易降解失活,大大降低了其使用效果。而且,ABA的光降解和光稳定方法研究报道较少。本研究建立了ABA光降解动力学方程,并根据方程研究了不同环境因素对ABA光降解影响,还利用HPLC-MS/MS分析了ABA的衰减产物,进一步明确了ABA的光降解机理;根据ABA的光降解机理研究了不同光保护剂对减少ABA光降解的效果,合成了ABA与己酸二乙氨基乙醇酯配合物。本研究为阐释ABA光降解机理、研制光稳定产品以及生产应用提供理论指导。主要结果如下:1.在紫外辐照下,ABA遵从先有近似50%异构化为trans-ABA,再与生成的trans-ABA一起衰减的规律,异构化和衰减分别符合一级对峙反应和一级反应特征方程。在pH为8的缓冲体系中,ABA异构化速率常数为0.0466 min-1,平衡时间为55 mmin,进一步衰减半衰期为506min,分别比在pH为3时小94%以及增加41倍和近40倍。ABA浓度为280 mg/l时,其异构化速率常数为0.0182min-1,平衡时间为58min,进一步衰减半衰期为521min,分别比5mg/l时小96%,增加近17倍和10倍。ABA光异构化速率常数在10℃时与其在22℃时没有明显差异,在40℃时其速率常数略有下降,且差异显著。将氙光灯中的紫外滤去后,ABA在可见光下照射40.7小时后剩余98%,而未滤紫外对照中ABA已经几乎降解完毕。ABA在高压汞灯下的光异构化速率常数比在氙光灯下快4.5倍,平衡时间加快76%,进一步衰减半衰期加快62%,这可能是汞灯紫外强度高于后者20倍所致。因此,可得出以下结论:可见光不影响ABA的光降解;紫外光是促成ABA降解的主因且与强度成正相关;阴离子形式的ABA有助于减缓其降解;pH及紫外辐照强度一定时,高浓度ABA降解较慢;在10-40℃范围内温度升高不会加快ABA的光降解。2.根据液相色谱图及质谱总离子流图,发现了ABA衰减时期的4个主产物。利用各组分的紫外全扫图谱及一级二级质谱并结合trans-ABA、ABA标准品图谱对各组分结构进行了解析,发现ABA在衰减时期除生成的trans-ABA外,主要生成了4-trans-3-methylene ABA、 4-cis-3-methylene ABA等ABA同分异构体。因此,结合结果1可推断ABA的光降解机理为:在紫外照射下,ABA先异构化为trans-ABA,再衰减为4-trans-3-methylene ABA、4-cis-3-methyleneABA等产物,期间ABA浓度和pH值的降低、紫外强度的加强都会加快ABA降解。3.水溶性紫外吸收剂2-羟基4-甲氧基-5-磺酸二苯甲酮(BP-4)和油溶性紫外吸收剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV-531)显著减少了ABA的光降解,且二者没有显著差异。光稳定剂双(2,2,6,6-四甲基-4-哌啶基)癸二酸酯(HS-770)加速了ABA的光降解,且未加强BP-4作用效果。添加有200 mg/1 BP-4的280mg/1ABA经紫外照射2小时后,ABA剩余比仅含ABA对照多26 %,该溶液的300倍稀释液对小麦种子(济麦22)芽及根伸长的抑制活性比仅含ABA的对照稀释液高13%以上。因此,可以得出结论,水溶性紫外吸收剂BP-4是一种能够显著提高ABA在紫外下稳定性的高效添加剂。4.添加有2000 mg/1木质素磺酸盐Ufoxane 3A的280 mg/1 ABA经紫外照射2小时后,ABA剩余为92%,而仅含ABA对照剩余40%,该溶液的300倍稀释液对小麦芽及根伸长的抑制活性比仅含ABA的对照稀释液高近20%。其它种类木质素磺酸盐对ABA光稳定效果与Ufoxane 3A相比无显著差异。Ufoxane 3A在2000 mg/1及以下浓度时,与清水对照相比,对小麦种子发芽及生长并无胁迫效应以及生物活性。因此,可以得出结论,木质素磺酸盐是一类能够显著提高ABA在紫外下稳定性的添加剂。而且由于无毒无害,能生物降解,它们能够维持在较高的添加剂量以达到最优效果。5.合成的ABA与己酸二乙氨基乙醇酯配合物经核磁确证且配合比为1/1。配合物在紫外光下的稳定性显著高于pH为6及以下缓冲体系中的ABA,对小麦种子萌发的抑制活性比ABA高13%,表现出较好的植物生长调节活性。
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