1. 研究目的与意义
冷杉属是松科的一个重要属,从冷杉中分离得到的三萜酸具有多种生物活性和药理活性,国内外对其抑菌、抗炎、抗氧化、抗肿瘤等药理活性研究较多,而对其用作植物生长调节剂的研究相对较少。
植物生长调节剂的研究及其在生产上的应用是近代植物生理学及农业科学的重大进展之一,已经在大田作物、果树、蔬菜、林木、花卉等方面得到了广泛应用,取得了显著的经济效益和社会效益。
本课题充分利用地区资源优势,提高松针资源的附加值,对松针冷杉中三萜酸进行提取、分离纯化和结构鉴定,有利于了解冷杉三萜酸的组成、化学结构,并对其对植物的生长调节作用进行研究,探讨三萜酸对植物生长调节的作用机理,为松针冷杉三萜酸的开发与利用提供理论基础和科学依据。
2. 国内外研究现状分析
植物生长调节剂是一类与植物激素具有相似生理和生物学效应的物质。植物生长调节剂作用面广、应用领域多、用量少、效果显著、残毒少、对环境影响小,一些栽培技术措施难以解决的问题,通过使用植物生长调节剂得到解决,如启动或终止种子、芽及块茎的休眠,调节性别、促进或阻止开花、诱导或控制脱落等[1-2]。植物生长调节剂的研究及其在生产上的应用是近代植物生理学及农业科学的重大进展之一,已经在大田作物、果树、蔬菜、林木、花卉等方面得到了广泛应用,取得了显著的经济效益和社会效益。目前,国内外已将植物生长调节剂的研究和应用作为21世纪农业实现超产的主要措施之一。同时,人们对赖以生存的环境质量的要求愈来愈高,对作物生产的要求不仅是产量和营养,而且更加注意食品安全问题。由于合成的植物生长调节剂对土壤、水质等环境造成污染,随之带来的人畜健康安全问题已引起人们的高度重视,植物生长调节剂正朝向高效低毒、生物活性高、价廉、全方位应用方向发展[3-5]。
目前,植物生长调节剂正呈现以下的发展趋势:①植物生长调节剂与杀菌剂混用和混剂成为新领域,使植物生长调节剂产品同时具有杀菌及调节植物生长性能的功效;②植物生长调节剂和肥料及微量元素混用;③植物生长调节剂的混用和混剂发展迅速,这类复配剂的出现,使植物生长调节剂具有多效性;④天然植物生长调节剂成为研究开发热点,对于发展绿色食品、实现农业的可持续发展具有重要意义。
松针是松树类植物的主要副产物之一,是一种再生速度快、可一年四季采收、分布广泛、天然蓄积量大、可持续利用的天然再生资源。我国有丰富的松针资源,而且品种多、分布既广又相对比较集中。松针的利用在我国古代就已经开始进行了研究[6]。国外研究认为,松叶中含有溶解人体内老化物,调整和促进身体组织机能,增进人体健康的物质,具有增强免疫力,提高抗病能力的作用。近年来被广泛应用于辅助治疗风湿病、心脑血管疾病、糖尿病、肥胖病等症,其研究日益受到重视。松针提取物经分析含多种成分,包括挥发油类、粗蛋白、氨基酸、色素、维生素、多元酚类、脂肪酸、黄酮、甙类、萜类等等[7-9]。而国内尚没有将从松针中提取的三萜酸用作植物调节剂的研究报道。
目前在俄罗斯、拉脱维亚等国已有松针三萜酸植物生长调节剂的产品,如Альбит、Силκ、ausma和fitoekols-if等。Альбит是一种松针提取物的复合制剂,能提高农作物的产量和质量,防止植物病害和干旱,降低传统的化学农药和化肥使用量。田间试验表明,Альбит能稳定增加谷物、甜菜、向日葵、土豆、亚麻、蔬菜、豆类、水果、饲料牧草等农作物的平均产量达5%~20%。荞麦、油菜等农作物使用Альбит潜力更高,产量增加可达50%以上。Силκ是从冷杉针叶中提取的三萜酸,具有与植物生长素相似的生理和生物学效应,对植物生长有促进作用,提高农作物产量达10~30%,降低细菌和真菌对植物的发病率为2~4倍,增加植物耐寒力和抗旱性,加快果实成熟等。Альбит和Силκ的重要特点是对人、动物和植物几乎完全无害,植物体和土壤内无残留,其生产技术和产品性能达到有机农业的标准[10,11]。
3. 研究的基本内容与计划
研究方案:
1)提取:准确称取50g冷杉针叶粉置于500ml的三口瓶中,加入250ml石油醚,接上冷凝管,在70℃水浴锅回流提取2次,每次2h,过滤,合并2次提取液,减压浓缩回收溶剂后,得到针叶脂溶性提取物(称重)。
2)皂化:针叶脂溶性提取物加入20%naoh水溶液至ph值=10~11,在70℃水浴锅搅拌反应1h。ph=10~11用试纸测定,针叶脂溶性提取物与20%naoh水溶液比例大概为1:2(w/v)左右。
4. 研究创新点
植物生长调节剂是提高植物生产力和实现农业现代化的先进科技手段,已成为当今农业高产、高效、优质栽培模式研究的热点之一。作为一种新兴的生物技术,植物生长调节剂正向着高效低毒、生物活性高、价廉、全方位应用方向发展。从松针中提取具有促进植物生长、杀菌和抗应激反应的生物活性物质,制成绿色无公害作物生长促进剂,对于发展我国绿色无公害食品,实现农林业可持续发展具有十分重要的意义。
