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新型壳寡糖γ-氨基丁酸衍生物的制备及其对小麦幼苗抗旱作用的研究.docx
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新型壳寡糖γ-氨基丁酸衍生物的制备及其对小麦幼苗抗旱作用的研究.docx
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植物在生长周期内总是会受到高温、干旱、盐渍和病虫害等非生物和生物胁迫的影响。其中土地干
旱或种植期间少雨是常见的非生物环境胁迫, 这极大的限制了世界各地部分地区作物产量。近年来, 全球
气温变暖、土壤沙漠化等环境问题日益突出, 我国干旱、半干旱地区占陆地面积的 52.5%, 干旱缺水对我
国农业造成严重影响, 据中华人民共和国应急管理部发布的“2019 年上半年全国自然灾害基本情况”记载,
干旱灾害在全国范围内共造成 1 585.7 公顷农作物受灾, 直接经济损失 71.2 亿元, 干旱胁迫已成为制约农
业发展的主要因素之一。
小麦不仅是世界上重要的粮食作物, 也是我国第二大粮食作物, 小麦的产量直接关系到人民的生活
状态, 与国民经济发展紧密相关。在小麦的萌发、发育、生长期内常常受到干旱、少雨等胁迫, 尤其在萌
发期和幼苗期, 小麦的抵抗力较弱, 容易造成大面积的不出苗以及幼苗失水萎蔫、叶片衰退早、光合系统
受到损伤等不良状态, 不利于小麦后期的生长和发育, 最终影响产量。
目前, 人们对于天然来源的植物生长调节剂关注密切, γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric amino acid,
GABA)属于非蛋白质氨基酸, 植物如参属、豆薯等的种子中含有 GABA, 此外在一些植物的根茎中也都含
有 GABA。近年来发现外源 GABA 对植物在干旱
[1-2]
、盐压
[3]
、低温
[4]
、低氧
[4]
等逆境抵抗中有重要作用
[5]
。壳聚糖是由来源于虾、蟹等节肢动物外骨骼中的甲壳素脱乙酰得到, 据文献报道, 壳聚糖可以促进植
物的生长
[6]
、提高植物抗旱、寒、盐的能力
[7]
, 作为潜在的作物抗逆剂、种子包衣剂、土壤改良剂、植物
生长调节剂
[8-9]
。壳寡糖是壳聚糖经过降解得到的聚合度在 2~20 之间的低聚糖
[10]
, 与壳聚糖相比壳寡糖有
更好的水溶性, 应用范围更广, 壳聚糖与壳寡糖在植物抗非生物胁迫方面活性相差较大
[11-12]
。
但是这些活性物质单独使用往往作用效果有限, 因此利用活性分子拼接原理, 将具有抗旱活性的壳
寡糖、γ-氨基丁酸有机合成为一个分子, 设计合成具有更高抗旱活性的新型壳寡糖 γ-氨基丁酸衍生物, 并
研究衍生物处理对小麦出苗期干旱胁迫下生理生化指标的影响。
1 实验部分 1.1 主要实验药品与试剂
壳寡糖(COS 1K, 相对分子量 1 000 Da)购买于青岛云宙生物科技有限公司; γ-氨基丁酸(G), 源叶生
物, BR; 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC·HCl), Solarbio; N-羟基琥珀酰亚胺(NHS), 源叶
生物, BR; 吗啉乙磺酸(MES), aladdin, 99%;透析袋(Spectra/Por CE dialysis tubing, 截留分子量 100-500
Da), 光谱医药; 小麦种子(长丰 2112)。
1.2 主要仪器与设备
PHS-3C 型 pH 计, 上海雷磁公司; HH-ZK4 型恒温水浴锅, 巩义市予华仪器有限责任公司; 超低温冰
箱, 北京天寒科技有限公司; 冷冻干燥机, 北京博医康实验仪器有限公司; 78-1 型磁力加热搅拌器, 常州国
华电器有限公司; TU-1810 型紫外可见分光光度计, 北京普析通用仪器有限责任公司; iMark 酶标仪, 美国
BIO-RAD 公司; SARTORIUS 电子天平, 赛多利斯科学仪器(北京)有限公司; 红外光谱仪(Nicolet Magna-
Avatar 360), Nicolet Magna 公司核磁共振光谱仪(JNM-ECP600NMR spectrometer), 日本 JEOL 公司;
CT18RT 台式高速冷冻离心机, 上海天美生化仪器设备工程有限公司; DDA-11A 型电导率仪, 上海锦幻仪
器仪表公司。
1.3 壳寡糖氨基丁酸衍生物的合成
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