茄子体内糖苷生物碱的含量分布特征及其化学生态学功能研究

论文摘要

本文通过显色法、薄层层析法、分光光度法和高效液相色谱法来综合分析与鉴定茄子中糖苷生物碱的主要成分。以高效液相色谱法作为定量手段,研究不同的提取纯化条件对于茄子中α-茄碱提取率的影响,应用超声波提取技术及高效液相色谱法对茄子体内α-茄碱含量分布的规律进行研究,通过模拟茄子糖苷生物碱的释放过程从而研究其释放途径。采用室内生物测定和室外盆栽相结合的方式,通过糖苷生物碱对病菌生长和致病性、黄瓜和甜瓜幼苗抗性生理以及根际微生物种群数量的影响等方面研究,探讨茄子糖苷生物碱在防御蔬菜病原真菌方面的重要作用及作用机理,并且评价茄子糖苷生物碱对自身和其它作物的化感作用,从而为今后更好的利用茄子中糖苷生物碱进行医疗保健及化学生态活性研究、提高茄子自身营养品质和抗病性提供理论依据。为作物抗病育种及天然食品防腐剂和新型生物源农药的开发与利用提供了潜在资源,为进一步完善不同蔬菜作物间合理的间、混、套作提供理论基础。主要研究结果如下:1.本研究建立了以Waters Nova-pak C18柱为色谱柱;乙腈-0.05 mol·L-1K2HPO4（70:30,H3PO4调pH值到4.5）为流动相;0.7 mL·min-1流速;25℃柱温;205 nm检测波长;10μL进样量的茄子中α-茄碱的HPLC检测方法。并证明,该方法精密度高、准确性好,适用于茄子中糖苷生物碱的定性与定量分析。2.本研究建立了以超声波技术为提取手段,以10倍量的70%甲醇为提取剂,以50℃下提取60 min为提取条件的茄子中α-茄碱的提取方法,并确定了以无水乙醚液-液萃取为纯化手段,提取过程中最佳酸溶pH为2-3,最佳碱沉pH为10-11。该方法α-茄碱平均回收率为98.0%,RSD为1.23%（n=3）,说明该提取方法提取率和精密度高、稳定性好,合理可行。3.明确了茄子中糖苷生物碱的含量分布特征。不同器官中α-茄碱含量大小顺序为:种子＞果实＞叶片＞根系＞侧枝＞主茎:叶片和主茎中α-茄碱含量的最高值出现在5月份左右,而根系则出现在6月份。不同品种类型的茄子果实中α-茄碱含量不同,紫茄中α-茄碱含量显著高于绿茄,门茄果实中α-茄碱含量显著高于对茄、四面斗等其它时期的果实,未成熟的果实中α-茄碱含量显著高于成熟的茄子果实,果肉中α-茄碱含量显著高于果皮。4.阐明了茄子糖苷生物碱释放途径。茄子可通过根系分泌、残体分解和种子萌发的途径向环境中释放糖苷生物碱,其中残体分解和种子萌发是主要途径,根系只能主动分泌极少量的糖苷生物碱,雨水淋溶或浸泡几乎不会使茄子植株中糖苷生物碱释放到环境中。从茄苗现蕾到四面斗果实成熟是根系分泌糖苷生物碱的主要时期,门茄坐果至对茄成熟,茄子根际土壤中α-茄碱含量增加最显著。植株不同部位残茬腐解后释放出的糖苷生物碱量大小顺序为:叶＞根＞茎,随着残株分解时间的延长,根际土壤中茄碱含量显著增高。茄子种子萌发过程释放的生物碱含量与种子萌发密切相关,该生物碱可抑制茄子种子萌发。5.明确了茄子糖苷生物碱对蔬菜病原菌的抗性。茄子糖苷生物碱对黄瓜枯萎菌和甜瓜枯萎菌具有较显著的抑制作用,对于辣椒枯萎菌和番茄灰霉菌抑制作用较弱、而对于茄子黄萎菌未表现抑制作用,对于黄瓜和甜瓜枯萎菌的抑制作用主要表现在抑制菌体生长和致病性两方面。茄子糖苷生物碱在中性至弱碱性条件下抑菌活性最强,在长时间高温条件下失去抑菌活性;无论是抗病还是感病品种,茄子糖苷生物碱对于黄瓜枯萎病和甜瓜枯萎病具有较好的预防效果,但对抗病品种的预防效果要好于感病品种。糖苷生物碱水解后的产物抑菌活性显著下降,说明糖苷生物碱结构与抑菌活性关系密切。6.研究了茄子糖苷生物碱对自身和其它蔬菜的化感作用。茄子糖苷生物碱对于茄科蔬菜作物种子萌发具有显著的抑制作用,而对瓜类和菜豆种子萌发则呈现“低促高抑”的双重浓度效应,糖苷生物碱对于五种蔬菜的化感抑制效应大小顺序为:茄子＞番茄＞菜豆＞黄瓜＞甜瓜。茄子糖苷生物碱对于茄科蔬菜作物种子萌发生理活动和生理代谢具有较显著的抑制作用,而对瓜类和菜豆种子的影响较小。茄子糖苷生物碱对其它蔬菜生长的影响主要体现在种子萌发阶段,对幼苗生长无显著影响,高浓度糖苷生物碱会抑制茄子幼苗生长;茄子糖苷生物碱可通过影响黄瓜和甜瓜幼苗抗性生理来提高自身抗病性。7.明确了茄子糖苷生物碱对黄瓜根际土壤生物活性的影响。茄子糖苷生物碱处理植株同对照相比根际放线菌和细菌数量增加,真菌数量减少,A/F比值和B/F比值均升高,土壤微生物总量增加。茄子糖苷生物碱对黄瓜苗期根际微生物的作用效果显著大于初花期,初花期根际微生物数量显著多于苗期。茄子糖苷生物碱处理使黄瓜根际真菌种群总数和有害种群数量减少,但有益真菌种群数量增加。茄子糖苷生物碱处理可以提高黄瓜苗期根际土壤过氧化氢酶、多酚氧化酶、脲酶和酸性磷酸酶活性,从而提高黄瓜幼苗抗病性。综上所述,本试验通过研究确定了茄子中糖苷生物碱的提取测定方法,从而为大量生产茄碱工艺的开发提供技术参数;分析了糖苷生物碱在不同茄子品种和不同部位中的含量分布特征,从而为寻找高糖苷生物碱含量的种质资源提供理论依据;明确了茄子糖苷生物碱的化学生态学功能,为开发安全、环保的天然防腐剂及生物农药提供潜在资源,为进一步研究、改善茄子栽培生态环境提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 糖苷生物碱的种类、结构与性质
• 1.1.1 糖苷生物碱的种类
• 1.1.2 糖苷生物碱的分子结构
• 1.1.3 糖苷生物碱的理化性质
• 1.2 糖苷生物碱的提取与测定
• 1.2.1 糖苷生物碱的提取
• 1.2.2 糖苷生物碱的测定
• 1.3 糖苷生物碱的生理活性研究进展
• 1.3.1 糖苷生物碱具有抗菌抗病毒作用
• 1.3.2 糖苷生物碱具有抗病原虫、寄生虫作用
• 1.3.3 糖苷生物碱具有抗肿瘤活性作用
• 1.3.4 糖苷生物碱具有降低血浆低密度脂蛋白和胆固醇作用
• 1.3.5 糖苷生物碱具有消炎及活血镇痛作用
• 1.3.6 糖苷生物碱具有强心降压、平喘作用
• 1.3.7 糖苷生物碱具有调节免疫力作用
• 1.4 糖苷生物碱的合成与代谢途径研究进展
• 1.4.1 糖苷生物碱的合成途径
• 1.4.2 糖苷生物碱的分布特征
• 1.5 糖苷生物碱的释放途径及其影响因素
• 1.5.1 化感物质通过根系分泌的研究进展
• 1.5.2 植株的分（降）解释放化感物质的研究进展
• 1.5.3 化感物质淋溶释放研究进展
• 1.5.4 种子萌发释放化感物质的研究进展
• 1.5.5 糖苷生物碱释放途径研究进展
• 1.6 糖苷生物碱的化学生态活性
• 1.6.1 糖苷生物碱的驱避害虫作用
• 1.6.2 糖苷生物碱抑制植物病原菌的作用
• 1.6.3 糖苷生物碱对植物生长的作用
• 1.6.4 糖苷生物碱的抗性机制
• 1.6.5 糖苷生物碱具有协同进化作用
• 1.6.6 糖苷生物碱的构效关系
• 1.7 研究目的意义和研究思路
• 1.7.1 目的意义
• 1.7.2 研究思路
• 第二章 茄子体内糖苷生物碱的测定分析方法研究
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 供试材料
• 2.1.2 试验方法
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 茄子中糖苷生物碱的颜色反应鉴别
• 2.2.2 薄层层析定性分离茄子糖苷生物碱
• 2.2.3 紫外光谱扫描茄子糖苷生物碱最大吸收波长
• 2.2.4 茄子中α-茄碱的HPLC分析
• 2.3 讨论
• 2.4 小结
• 第三章 茄子糖苷生物碱的提取纯化方法研究
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 供试材料
• 3.1.2 试验方法
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 样品状态对茄子中α-茄碱提取量的影响
• 3.2.2 不同提取方式对茄子中α-茄碱提取量的影响
• 3.2.3 茄子中α-茄碱超声波提取条件单因素试验
• 3.2.4 茄子中α-茄碱超声波提取条件正交试验
• 3.2.5 提取过程中酸碱度对茄子中α-茄碱提取量的影响
• 3.2.6 纯化方法对茄子中α-茄碱提取量的影响
• 3.3 讨论
• 3.4 小结
• 第四章 茄子体内糖苷生物碱的含量分布研究
• 4.1 材料和方法
• 4.1.1 供试材料
• 4.1.2 试验方法
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 不同茄子器官中α-茄碱含量
• 4.2.2 茄子叶片中α-茄碱含量季节变化
• 4.2.3 茄子主茎中α-茄碱含量季节变化
• 4.2.4 茄子根系中α-茄碱含量季节变化
• 4.2.5 不同颜色茄子果实中α-茄碱含量
• 4.2.6 不同形状茄子果实中α-茄碱含量
• 4.2.7 不同采收期茄子果实中α-茄碱含量
• 4.2.8 不同成熟度茄子果实中α-茄碱含量
• 4.2.9 茄子果实不同部位中α-茄碱含量
• 4.3 讨论
• 4.4 小结
• 第五章 茄子体内糖苷生物碱释放途径研究
• 5.1 材料和方法
• 5.1.1 供试材料
• 5.1.2 试验方法
• 5.2 结果与分析
• 5.2.1 不同时期收集的根系分泌物中α-茄碱含量
• 5.2.2 不同时期根际土壤中α-茄碱含量
• 5.2.3 腐解不同时间的根系残茬土壤中α-茄碱含量
• 5.2.4 腐解不同时间的茎杆残茬土壤中α-茄碱含量
• 5.2.5 腐解不同时间的叶片残茬土壤中α-茄碱含量
• 5.2.6 茄子不同器官水提液中α-茄碱含量
• 5.2.7 茄子种子萌发释放α-茄碱含量与种子发芽的关系
• 5.3 讨论
• 5.4 小结
• 第六章 茄子糖苷生物碱对蔬菜土传病原菌的抑制活性研究
• 6.1 材料和方法
• 6.1.1 供试材料
• 6.1.2 试验方法
• 6.2 结果与分析
• 6.2.1 茄子糖苷生物碱对蔬菜病原真菌的作用效果
• 6.2.2 茄子糖苷生物碱对黄瓜、甜瓜枯萎菌致病性的测定
• 6.2.3 茄子糖苷生物碱盆栽防病试验
• 6.2.4 茄子糖苷生物碱结构与其抗病性的关系
• 6.3 讨论
• 6.4 小结
• 第七章 茄子糖苷生物碱对蔬菜作物生长及生理代谢的影响
• 7.1 材料和方法
• 7.1.1 供试材料
• 7.1.2 试验方法
• 7.2 结果与分析
• 7.2.1 茄子糖苷生物碱对蔬菜种子萌发的化感效应
• 7.2.2 茄子糖苷生物碱对蔬菜种子萌发生理活动的影响
• 7.2.3 茄子糖苷生物碱对萌发的蔬菜种子生理代谢的影响
• 7.2.4 茄子糖苷生物碱对蔬菜幼苗生长的化感效应
• 7.2.5 茄子糖苷生物碱对茄子和黄瓜幼苗根系中防御酶系活力的影响
• 7.2.6 茄子糖苷生物碱对茄子和黄瓜幼苗根系活力的影响
• 7.2.7 茄子糖苷生物碱对茄子和黄瓜幼苗根系质膜透性和丙二醛含量的影响
• 7.2.8 茄子糖苷生物碱对茄子和黄瓜根系总酚含量和木质素含量的影响
• 7.3 讨论
• 7.4 小结
• 第八章 茄子糖苷生物碱对根际土壤生物学活性的影响
• 8.1 材料和方法
• 8.1.1 供试材料
• 8.1.2 试验方法
• 8.2 结果与分析
• 8.2.1 茄子糖苷生物碱对黄瓜根际土壤微生物种群数量的影响
• 8.2.2 茄子糖苷生物碱对黄瓜根际土壤真菌区系的影响
• 8.2.3 茄子糖苷生物碱对黄瓜根际土壤酶活性的影响
• 8.3 讨论
• 8.4 小结
• 第九章 结论与展望
• 9.1 主要研究结论
• 9.2 创新之处
• 9.3 研究展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间发表学术论文