稀土对作物体内蛋白质、氨基酸及效应物影响研究

题名:稀土对作物体内蛋白质、氨基酸及效应物影响研究
作者:张士秀
学位授予单位:安徽农业大学
关键词:稀土元素;;油菜;;小麦;;可溶性蛋白质;;游离氨基酸;;稀土效应物
摘要:纵观30多年的稀土农用研究,多数是稀土剂量效应和作物生理效应研究,涉及到稀土对作物的作用机理研究较少。虽然科研工作者Neodymium Magnets已经在致力于稀土的机理研究,但系统性较差,未得到学术界广泛认可。
 可溶性蛋白质和游离氨基酸是植物体内的生理活性物质,且经常作为因外界环境刺激而判断植物生理变化的参数。寻找稀土效应物是我们多年来研究的一个方向,尽管此项工作难度较大,但仍取得了一些珍贵的经验和数据。本试验以油菜、小麦为供试作物,通过水培方法并结合室内分析手段,研究稀土元素镧(La)、钕(Nd)对油菜、小麦幼苗体内可溶性蛋白质、游离氨基酸和“潜在效应物”的影响。
 镧(La)、钕(Nd)分别设置为0 mg/L、5 mg/L、10 mg/L、25 mg/L、50 mg/L共5个处理浓度。采用考马斯亮蓝G-250法、OPA-FMOC柱前衍生高效液相色谱法测定植物组织中的可溶性蛋白质、游离氨基酸的含量。应用HPLC分离组织提取液中“潜在效应物”,并用HPLC/TOFMS进行定性检测。
 研究表明:镧、钕影响植物体内蛋白质、氨基酸的代谢活动,因而使组织液中可溶性蛋白质的含量、游离氨基酸的种类和含量有较大的变化。
 从可溶性蛋白质含量的变化来看,作物不同部位变化趋势不同。镧、钕浓度在0-50mg/L时,对小麦、油菜幼苗地上部分可溶性蛋白质含量有一定的促进作用;而对小麦、油菜幼苗地下部有明显的抑制作用,并且随着稀土元素浓度的升高抑制作用越明显。这可能是由于稀土元素在植物根部和地上部的富集程度不同,导致根系镧、钕浓度高,地上部镧、钕浓度低,使根部蛋白质的合成受抑制而地上部受刺激。
 从氨基酸种类来看,在稀土元素刺激下,油菜幼苗体内氨基酸种类无变化,但小麦幼苗体内氨基酸种类有明显的变化,从地上部检测出了丝氨酸和苏氨酸,这可能是由于镧、钕影响氨基酸的生物合成途径。从氨基酸含量的变化来看,镧、钕促进作物幼苗内游离氨基酸含量的增加,这可能是由于镧、钕加速了谷氨酸的合成途径,从而使植物体内氨基酸的含量增加。
 从稀土元素种类来看,镧对油菜幼苗内可溶性蛋白质、游离氨基酸含量的刺激作用(促进作用和抑制作用)明显大于钕,而镧对小麦体内可溶性蛋白质、游离氨基酸含量的刺激作用并未明显大于钕。这表明稀土元素对植物的生理活性物质的影响,因稀土元素理化性质(如离子半径、所带电荷等)、植物种类不同而有一定的差异。
 从作物种类来看,在稀土http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets元素不同浓度刺激下,油菜、小麦体内可溶性蛋白质、游离氨基酸含量达到最大值的适宜浓度和变化趋势均有较大差异,这表明不同种类的作物利用稀土元素的阈值不同。
 U1、U2、MY2、MG、UG可能是作物体内的稀土效应物,它们随稀土的处理浓度呈规律性变化。通过分析色谱图,可以确定U1、UG、MY2分子量分别为117.087、245.243、564.154,化学式分别为C_5H_(11)NO_2、C_(14)H_(31)NO_2、C_(22)H_(24)N_6O_(12)。结合植物生理学知识,推测它们可能是生物碱或与生物碱有关的物质。
学位年度:2010