玉米光温敏无雄穗系植物激素含量动态变化的研究

论文摘要

为研究植物激素对玉米光温敏无雄穗系植株雄穗发生及其育性的影响,并建立LC-MS法快速准确检测植物样品中结合态和游离态脱落酸含量的方法,本试验以拟南芥和玉米为材料,利用碱裂解结合LC-MS法研究了拟南芥叶片中ABA结合态和游离态的分离纯化和检测方法。在此方法的基础上,研究了玉米光温敏无雄穗系117及其正常系N17植株在春季和秋季生长的叶片与雄穗中吲哚乙酸（IAA）、脱落酸（ABA）、赤霉素（GA3）和玉米素（ZT）的含量。研究结果表明：1、以拟南芥叶片为材料,研究分析不同条件对检测ABA结合态与游离态的影响,确定ABA结合态水解的最佳条件,以便快速测定玉米光温敏无雄穗系植株中结合态激素含量。样品以80%酸化预冷甲醇提取,使用碱裂解法分析检测ABA结合态。采用石油醚、三氯甲烷、乙酸乙酯萃取,Sep-Pak C18柱纯化,50%甲醇溶液洗脱,LC-MS检测分析。结果表明,提取总ABA时,以80%酸化预冷甲醇水溶液比常规80%甲醇,经测定ABA含量高19.42%。碱裂解以pH 12.000、50℃的处理条件最佳,比较适合结合态ABA的提取,研究中同时发现提取总ABA时以弱酸弱碱调节pH值比常规强酸强碱所得ABA含量高22.53%。以石油醚、乙酸乙酯、三氯甲烷萃取的回收率都很高,满足定量分析要求,其中乙酸乙酯的回收率最高,达到85.82%。LC-MS平均回收率为80.5%～95.2%,相对标准差（RSD）为1.7%～11.8%,此方法的灵敏度、精密度和准确度均满足激素分析要求。2、为探讨ABA-GS, ABAMe最佳提取及测定条件,为进一步快速测定玉米光温敏无雄穗系植株中ABA-GS, ABAMe含量提供技术支撑。首先,用80%酸化预冷甲醇浸提,Sep-Pak C18小柱纯化,最后用LC-MS测定。研究发现ABA-GS, ABAMe检测极限（LOD）分别为0.04 ng·mL-1、0.06 ng·mL-1,回收率分别为91.74%、93-31%。该方法能快速测定结合态ABA,简化了提取与纯化过程,HPLC用于LC-MS系统条件控制。3、用以上优化的植物激素提取、纯化及测定方法,分别测定了玉米光温敏无雄穗系117及其正常系N17植株在春季和秋季生长的叶片与雄穗中吲哚乙酸（IAA）、脱落酸（ABA）、赤霉素（GA3）和玉米素（ZT）的含量,以研究植物激素对玉米光温敏无雄穗系植株雄穗发生及其育性的影响。结果表明,春季种植的无雄穗系117与正常系N17的叶片和雄穗中IAA、GA3、ZT和ABA含量没有明显差异。秋季种植的无雄穗系117叶片中IAA、GA3和ZT含量在苗期、抽雄期及花粒期均显著低于相应的正常系N17,而ABA含量则显著高于N17。在植物激素平衡方面,秋季种植的无雄穗系117叶片中IAA/ABA、GA3/ABA及ZT/ABA的比值均显著低于正常系N17的相应值。试验表明IAA、GA3和ZT的严重亏损与ABA的过量积累是引起玉米无雄穗的重要原因之一。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1 文献综述
• 1.1 激素提取纯化及测定研究进展
• 1.2 玉米选育的重要性
• 2 国内外研究现状分析
• 2.1 ABA测定方法
• 2.2 玉米选育
• 2.3 ABA快速测定存在的问题与发展趋势
• 2.4 植物激素提取、纯化和测定技术研究
• 2.4.1 微量样品中激素提取纯化技术研究
• 2.4.2 微量样品高灵敏检测技术研究
• 3 玉米光温敏无雄穗系的生物学特性及其应用研究
• 3.1 本试验研究的背景与意义
• 3.2 应用或产业化前景与市场需求
• 3.3 经济、社会效益分析
• 4 研究内容
• 4.1 游离态ABA与结合态ABA的测定
• 4.2 玉米光温敏无雄穗系激素含量的研究
• 第二章 ABA结合态提取、纯化及测定条件的优化
• 0 前言
• 1 试验材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.1.1 材料
• 1.1.2 主要仪器和试剂
• 1.1.3 ABA测定的液相色谱-质谱条件
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 脱落酸提取
• 1.2.2 总ABA碱裂解间接得到结合态ABA
• 1.2.3 样品纯化
• 1.2.4 样品的测定
• 1.2.5 统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 提取溶剂的选择
• 2.2 测定结合态ABA时水解最适温度与pH值的确定
• 2.3 碱裂解溶剂
• 2.4 游离态与结合态ABA时的纯化过程及其试剂的选择
• 18小柱收集脱落酸，用50%酸化冷甲醇水溶液洗脱'>2.5 Sep-Pak C₁₈小柱收集脱落酸，用50%酸化冷甲醇水溶液洗脱
• 2.6 HPLC条件的确定
• 2.6.1 检测波长的选择
• 2.6.2 梯度洗脱条件的确定
• 2.6.3 标准曲线制备
• 2.6.4 回收率的测定
• 2.7 样品测定
• 2.7.1 样品中脱落酸的定性
• 2.7.2 拟南芥中脱落酸的定量
• 2.8 准确度和精确度的确定
• 3 本章小结
• 第三章 LC-MS法测定拟南芥中ABA-GS和ABAMe
• 0 前言
• 1 试验材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.1.1 材料
• 1.1.2 试剂
• 1.2 提取与纯化方法
• 1.2.1 80%酸化冷甲醇提取
• 1.2.2 ABA碱裂解
• 1.2.3 乙酸乙酯纯化
• 1.3 测定方法
• 1.3.1 LC-MS
• 1.3.2 HPLC
• 2 结果与分析
• 2.1 ABA-GS，ABAMe纯化方法的选择
• 2.2 ABA-GS，ABAMe的测定方法
• 2.2.1 LC-MS
• 2.2.2 HPLC
• 2.3 准确度、精确度、线性与检测极限
• 2.3.1 线性与检测极限
• 2.3.2 准确度
• 2.3.3 精确度
• 3 结论
• 第四章 玉米光温敏无雄穗系植株多种植物激素含量的动态变化
• 0 前言
• 1 试验材料与方法
• 1.1 试验材料
• 1.2 试验方法
• 1.2.1 植物激素提取与纯化
• 1.2.2 标准溶液的配制
• 1.2.3 植物激素的测定
• 1.2.4 统计分析
• 2 结果与分析
• 2.1 光温敏无雄穗系与正常系叶片中IAA含量的动态变化
• 2.2 光温敏无雄穗系与正常系叶片中ABA含量的动态变化
• 2.2.1 光温敏无雄穗系与正常系叶片中ABA-GS含量的动态变化
• 2.2.2 光温敏无雄穗系与正常系叶片中ABAMe含量的动态变化
• 3含量的动态变化'>2.3 光温敏无雄穗系与正常系叶片中GA₃含量的动态变化
• 2.4 光温敏无雄穗系与正常系叶片中ZT含量的动态变化
• 2.5 光温敏无雄穗系与正常系雄穗中植物激素含量的变化
• 2.6 植物激素间的平衡关系
• 3 本章小结
• 第五章 全文结论与展望
• 1 全文结论
• 1.1 建立应用LC-MS法准确测定植物样品拟南芥中脱落酸结合态与游离态含量的分析方法
• 1.2 研究植物激素对玉米光温敏无雄穗系植株雄穗发生及其育性的影响
• 2 本文创新点
• 2.1 ABA提取试剂的选择
• 2.2 优化结合态ABA水解条件
• 2.3 首次研究玉米光温敏无雄穗系植株的植物激素代谢水平
• 3 后续研究展望
• 参考文献
• 缩写词表
• 致谢
• 作者简介