山核桃外果皮幾種化學(xué)成分及對植物生長影響的研究.pdf

1、山核桃(C.cathayensis)是我國浙、皖兩省山區(qū)的重要干果。給產(chǎn)區(qū)農(nóng)民帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時，取仁棄之的山核桃外果皮嚴(yán)重污染了當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。針對山核桃廢棄物外果皮的主要無機(jī)成分和有機(jī)成分及其對農(nóng)作物的生物活性效應(yīng)進(jìn)行了系統(tǒng)研究。 主要研究結(jié)果如下： 1.采取干、濕兩種消化方法分解山核桃外果皮有機(jī)物，利用原子吸收分光光度法分析到山核桃外果皮含有鉀、鈣、鐵、錳、鋅、鎂、銅等灰分元素，其中鉀含量高達(dá)1.61％，可

2、制備工業(yè)鉀鹽。熱處理法制備碳酸鉀的研究表明：山核桃外果皮粒度d<10mm，600℃高溫灰化6hr，鉀得率約達(dá)30％；純化粗堿經(jīng)600℃煅燒0.5hr，碳酸鉀含量高達(dá)98％。化學(xué)合成法制備焦磷酸鉀的研究表明：山核桃外果皮灰分與磷酸質(zhì)量比2.24:1～2.30:1，中和反應(yīng)pH9.0，磷酸氫二鉀在500℃聚合1.5hr，焦磷酸鉀含量達(dá)97％以上。 2.利用氣相色譜一質(zhì)譜聯(lián)用儀分析到山核桃外果皮含有酚類、脂肪酸、醇類、酯類、烴類、酮類

3、、甾體、維生素E、喹啉等多種有機(jī)成分，其中酚類物質(zhì)含量較高。對主要酚類黃酮、鞣質(zhì)和醌化合物的提取分離進(jìn)行了研究，醌化合物提取分離的最適條件是：70％乙醇、料液比1:10(g/mL)、60℃水浴4hr，醌提取得率達(dá)0.84％；硅膠柱分離、液固比3:1(mL/g)、吸附時間30min，醌化合物純度達(dá)86.08％。鞣質(zhì)化合物提取分離的最適條件是：50％乙醇溶劑、料液比l：12(g/mL)、60℃水浴2hr，鞣質(zhì)提取得率達(dá)26.89％。采用咖啡

4、堿成鹽沉淀、甲醇溶解，經(jīng)氯仿、乙酸乙酯等有機(jī)溶劑萃取除去雜質(zhì)，鞣質(zhì)純度達(dá)86.42％。黃酮化合物提取分離的最適條件是：70％乙醇、料液比1:15(g/mL)、60℃水浴3hr，黃酮提取得率達(dá)0.997％；硅膠柱分離、液固比3:1(mL/g)、吸附時間30min，用20、40、60、70、80、90％乙醇以2mL/min的流速洗脫，黃酮解吸率為89.46％，純度達(dá)84.40％。 3.山核桃外果皮浸提液對作物種子萌發(fā)有低濃度促進(jìn)、高

5、濃度延緩或抑制的生物效應(yīng)，0.1g/mL浸提液能顯著促進(jìn)小麥、玉米、綠豆、大豆的種子萌發(fā)、胚根和胚軸的伸長，小麥與綠豆種子萌發(fā)的處理比對照增加了38％和24％，胚根增長幅度分別為21％、26％、29％、32％，差異達(dá)顯著或極顯著；從1.5g/mL開始，小麥、玉米、綠豆種子萌發(fā)強(qiáng)烈受阻，發(fā)芽率分別比對照降低了100％、43％和49％，處理與對照差異顯著；胚根、胚軸伸長受抑效應(yīng)增強(qiáng)，但對浸提液的敏感性胚軸不如胚根。 4.0.1g/m

6、L濃度的浸提液能提高作物種子a-淀粉酶活性、呼吸速率、降低吲哚乙酸氧化酶活性，增加可溶性糖、氨基酸、吲哚乙酸含量，加快蛋白質(zhì)和淀粉轉(zhuǎn)化速率；高于0.5g/mL的濃度處理，a-淀粉酶活性下降、吲哚乙酸氧化酶活性增強(qiáng)，種子呼吸速率減弱，細(xì)胞內(nèi)吲哚乙酸減少，淀粉-可溶性糖、蛋白質(zhì)一氨基酸的轉(zhuǎn)化過程減慢?？傮w上，四種作物的種子萌發(fā)對山核桃外果皮浸提液的敏感順序是小麥>綠豆>玉米>大豆。 5.四種幼苗根系對礦質(zhì)元素的吸收大都表現(xiàn)出低濃度促進(jìn)、高濃

7、度抑制的效應(yīng)，0.1、0.5g/mL濃度的浸提液能適當(dāng)降低幼苗新生根系的電導(dǎo)率，提高根系活力和硝酸還原酶的活性；適宜濃度浸提液促進(jìn)了玉米對N、K、Ca、Mg、Fe、Mn、Cu的吸收，促進(jìn)小麥對N、K、Ca、Fe、Cu的吸收，促進(jìn)大豆對N、K、Mg、Fe、Mn、Cu的吸收，促進(jìn)綠豆對N、K、Ca、Mg、Fe、Mn和Zn的吸收，因作物種類不同適宜濃度各有差異。 6.從作物葉片光合性能變化的角度分析影響作物幼苗生長的機(jī)理，0.1、0.

8、5g/mL濃度的浸提液可提高小麥等四種作物幼苗葉片的葉綠素a和葉綠素b、葉綠素總量、光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(Gs)、蒸騰速率(Tr)，適當(dāng)增加細(xì)胞間隙內(nèi)部的C02濃度(Ci)，以0.1g/mL處理效果最明顯。四種作物幼苗的鮮重與干重明顯高于對照，0.1g/mL浸提液處理的小麥和大豆干物質(zhì)積累最多，0.5g/mL浸提液處理的玉米和綠豆干物質(zhì)積累最多。高于0.5g/mL處理，葉綠素a和葉綠素b、葉綠素總量、光合速率(Pn)、氣孔導(dǎo)度(G

9、s)、蒸騰速率(Tr)均有較大幅度的降低，葉綠素a/b比值則有小幅度的上升，細(xì)胞間隙內(nèi)部的CO2濃度(Ci)快速提高。研究認(rèn)為，高濃度浸提液造成幼苗葉片光合速率下降，葉肉因素限制是主要原因，可能與浸提液抑制光合作用暗反應(yīng)的酶活性、使CO2同化過程受阻以及葉綠素含量下降引起光能吸收和光化學(xué)反應(yīng)速率降低、同化力減少有關(guān)。 7.適宜濃度的黃酮、鞣質(zhì)、醌類三種活性物質(zhì)及其組合和山核桃外果皮浸提液都能促進(jìn)四種作物幼苗的株高、新生根系長度，

10、增長幅度一般高于對照6～17.5％；各種活性物質(zhì)及其組合的最適濃度不同，處理與對照表現(xiàn)的化感效應(yīng)達(dá)到P<0.01～0.05的差異顯著水平；比較了三種活性物質(zhì)及其組合和山核桃外果皮浸提液對四種作物幼苗細(xì)胞膜脂過氧化的影響，分析到適宜濃度的活性物質(zhì)及其組合能降低幼苗新生根系和新生幼葉細(xì)胞膜的相對電導(dǎo)率(降幅為5～14％)、丙二醛(MDA)含量、H2O2含量和超氧陰離子自由基(O2-)含量；增加過氧化物酶(POD)、過氧化氫酶(CAT)、超氧

11、物歧化酶(SOD)的活性，提高新生根系和幼葉的呼吸強(qiáng)度和新生根系的活力，對作物幼苗細(xì)胞膜脂過氧化的影響順序是：一種活性物質(zhì)<二種活性物質(zhì)組合<三種活性物質(zhì)組合≤山核桃外果皮浸提液，說明山核桃外果皮浸提液對四種作物幼苗生長產(chǎn)生的化感效應(yīng)是多種活性物質(zhì)協(xié)同作用的結(jié)果。適宜濃度的活性物質(zhì)及其組合通過提高細(xì)胞保護(hù)酶系統(tǒng)催化的氧化還原反應(yīng)能力，有效清除細(xì)胞內(nèi)的活性氧有害物質(zhì)，是增加細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的內(nèi)在原因。 8.研究了大田栽培牡丹大胡紅

12、7、8月份葉片的光合速率日變化動態(tài)：7月上旬測定日午間，光合速率(Pn)大幅度下降，Pn日變化呈雙峰型，出現(xiàn)明顯的光合午休；8月上旬光合午休比7月份加重，Pn日變化呈“一降不起型”。兩個月份測定日Pn下降時，氣孔導(dǎo)度(Gs)降幅很小，細(xì)胞間隙內(nèi)部CO2濃度(Ci)不降反升，葉肉因素限制是光合午休的主要原因。葉綠素?zé)晒鉁y定顯示，午間PSⅡ最大光化學(xué)效率(Fv/Fm)、PsⅡ?qū)嶋H光化學(xué)效率(φPSⅡ)明顯下降，光化學(xué)猝滅系數(shù)(qP)分別下降

13、34.4％、37.9％，非光化學(xué)猝滅(NPQ)分別增加44.4％和49％，葉綠體PSⅡ的電子傳遞活性大幅度下降，吸收光能用于非光化學(xué)反應(yīng)的比例大幅度增加，牡丹葉片發(fā)生了嚴(yán)重的光合作用光抑制。 9.利用0.06mg/mL的山核桃胡桃醌溶液噴施牡丹植株，處理葉片的光合速率比對照提高10.5％～12.8％，8月份的Pn最高值比對照推遲1h出現(xiàn)；對照葉片的Fv/Fm兩個月分別降低51％和89％，處理葉片分別降低20％和26％：對照葉片φ