水培法收集甜椒根系分泌物化学成分鉴定.doc

1、1水培法收集甜椒根系分泌物化学成分鉴定摘要：采用水培法收集甜椒的根系分泌物，硅胶柱层析法分离根系分泌物，用气质联用仪（GC-MS）鉴定各组分的化学成分。研究结果表明，甜椒根系分泌物石油醚组分 GC-MS 鉴定图谱共出现 49 个物质峰，相似度大于 85%的化学物质共 35 个；乙酸乙酯组分 GC-MS 鉴定图谱共出现 62 个物质峰，相似度大于 85%的化学物质共 35 个：氯仿组分 GC-MS 鉴定图谱共出现 68 个物质峰，相似度大于 85%的化学物质共 28 个：甲醇组分 GC-MS 鉴定图谱共出现 51 个物质峰，相似度大于 85%的化学物质共 35 个。甜椒根系分泌物中含有烷烃类、酯

2、类、醇类、酚类、醛类、噻唑类、喹啉类、脲类、醋酸盐类、胺类化合物。 关键词：甜椒；根系分泌物；化学成分；鉴定；水培法 中图分类号：Q945 文献标识码：A 文章编号：1001-3547（2016）04-0047-06 根系分泌物是复杂的非均一体系。通常指在特定的环境下，活体植物根系的不同部位释放到根际环境中有机化合物的总称。根系分泌物所含的有机化合物一般在 200 种以上，分为 3 类，一类是大分子化合物，主要包括糖、蛋白质、酶和凝胶等：一类是小分子化合物，主要包括酸、酚、酮等；一类是生长激素、黄酮、甾类等。植物根系分泌物在土壤结构组成、养分活化、植物养分吸收和缓解环境胁迫等方面具有重要作用，

3、所以对根系分泌物的研究越来越引起重视。水培收集法应用广泛，操作2简单，在一定程度上反映某些特定根系分泌物的变化，并排除土壤微生物的干扰。气相质谱联用仪是鉴定植物根系分泌物化学成分的常用方法，具有需样量小、灵敏度高、健全数据库比对等特点。因此，采用水培法和气质联用法分离鉴定植物根系分泌物的化学成分是切实可行的，对于解决连作障碍问题具有重要意义。 甜椒（Capsicum fructescens L.） ，俗称灯笼椒、柿子椒，是茄科辣椒属辣椒的一个变种，广泛种植于我国南北各地，营养丰富，特别是VC 含量位居各类蔬菜之首，深受广大消费者喜爱。但栽培管理制度的不合理及生产环境的局限性等因素导致甜椒连作障

4、碍日益加剧，严重影响辣椒生长发育、果实品质和产量形成，根系分泌物的逐年累积是导致连作障碍的重要因素。因此，本研究通过水培法收集甜椒的根系分泌物，采用硅胶柱层析法分离和 GC-MS 鉴定根系分泌物的化学成分，为甜椒根系分泌物的深入研究提供理论基础，对减缓甜椒的连作障碍具有重要指导意义。 1 材料与方法 1.1 试验材料 供试甜椒品种为热甜 5 号，由中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所瓜菜研究室提供。 1.2 试验方法 甜椒根系分泌物的收集采用水培法收集甜椒的根系分泌物。将石英砂高温高压灭菌，70%烘干备用，然后将催芽后的热甜 5 号种子播于含有石英砂的培养箱中，待第 1 片真叶展开，向培养

5、箱中注入过量蒸馏水，3慢慢拔出辣椒幼苗，尽量不伤根系，留待种植于水培装置的培养箱中。用培养箱、泡沫板和通气泵自制辣椒水培装置，将 Hoagland 营养液置于培养箱中，用量是培养箱容积的 2/3。在泡沫板上均匀打小孔，然后将辣椒幼苗定植于小孔中，悬浮于培养箱中。室内人工光照培养，适时通气。每 5 d 收集 1 次含根系分泌物的营养液并补充新的营养液，共收集 7 次，混合各收集液并通过双层定性滤纸过滤和 0.45 m 的水系微孔滤膜抽滤，即得到根系分泌物粗提物。用滤纸拭干甜椒根系并称质量，减压浓缩到30.0 g/L，即得到辣椒根系分泌物粗提物的原液。 甜椒根系分泌物化学成分的分离将 50 mL

6、甜椒根系分泌物粗提物原液与 5 g 硅胶（BDH200300 目）混匀，40%水浴蒸干，作为提取物。用石油醚（6090）和 100 g 硅胶（BDH 200300 目）填充色谱柱（200 min30 mm） ，静置过夜。将提取物置于色谱柱顶端，根据有机溶剂极性按照从小到大的顺序，分别用 500 mL 石油醚、乙酸乙酯、氯仿和甲醇逐级洗脱，流速控制在 12 s/滴。分别收集各洗脱液，40减压浓缩至干，并溶于 10 mL 甲醇（色谱纯） ，-20冰箱保存，进一步鉴定化学成分。 甜椒根系分泌物化学成分的鉴定 采用气相质谱联用仪（ThermoFisher GC-MS，Trace GCultra-DSQ

7、-A13000，USA）鉴定甜椒根系分泌物的化学成分。GC-MS 分析条件如下。 a 色谱条件。毛细管柱 DB5-MS（30 m0.25 mm，膜厚度 0.25m） ；载气 He（流速 1，0mUmin） ；进样口温度 250：程序升温：柱温 50（保持 2 min） ，以 6/min 程序升温至 250（保持 15 min） 。 4b，质谱条件，离子源温度 200；EI 源（电子轰击源）：轰击电压70 eV；扫描范围 m/z 30600 amu；1L 进样，不分流。 c.化学成分的筛选。根据数据库筛选的结果，选择相似度85%的化合物为中椒 105 根系分泌物的有效化学成分。 2 结果与分析

8、2.1 石油醚组分 GC-MS 鉴定结果 由图 1 可见，共出现 49 个物质峰。第一个出峰时间为 6.589 min，最后一个出峰时间为 49.074min，主要出峰时间集中在 2736min，最大峰面积出现在 30.272 min。 如表 1 所示，热甜 5 号根系分泌物石油醚组分中相似度大于 85%的化合物共有 35 个，其中烷烃类化合物 6 个、酯类化合物 18 个、醇类化合物 4 个，酚类化合物 3 个、噻唑类化合物 1 个、酰胺类化合物 3 个。 2.2 乙酸乙酯组分 GC-MS 鉴定结果 由图 2 可见。共出现 62 个物质峰，第一个出峰时间为 7.244 min，最后一个出峰时

9、间为 47.553 min，主要出峰时间集中在 2839 min，最大峰面积出现在 30.291 min。 如表 2 所示，热甜 5 号根系分泌物乙酸乙酯组分中相似度大于 85%的化合物共有 35 个，其中烷烃类化合物 13 个、酯类化合物 11 个、酚类化合物 1 个、醇类化合物 3 个、胺类化合物 5 个、醋酸盐类化合物 2 个。 2.3 氯仿组分 GC-MS 鉴定结果 由图 3 可知，共出现 68 个物质峰，第一个出峰时间为 7.305 min，最后一个出峰时间为 46.784 min，主要出峰时间集中在 3041 min，最5大峰面积出现在 40.659 min。 热甜 5 号根系分泌

10、物氯仿组分相似度大于 85%的化合物共有 28 个（表 3） ，其中酯类化合物 10 个、醛类化合物 1 个、酚类化合物 3 个、喹啉类化合物 1 个、烷烃类化合物 7 个、醇类化合物 2 个、胺类化合物 2个、脲类化合物 1 个、醋酸盐类化合物 1 个。 2.4 甲醇组分 GC-MS 鉴定结果 由图 4 可知，共出现 51 个物质峰，第一个出峰时间为 6.050 min，最后一个出峰时间为 46.767 min，主要出峰时间集中在 2741min，最大峰面积出现在 40.485 min。 热甜 5 号根系分泌物甲醇组分相似度大于 85%的化合物共有 35 个（表 4） ，其中酯类化合物 18

11、 个、噻唑类化合物 1 个、酚类化合物 3 个、烷烃类化合物 6 个、醇类化合物 4 个、酰胺类化合物 3 个。 3 讨论与结论 对辣椒根系分泌物的收集通常采用水培的方法，虽然水培植物的根毛发育较少，缺乏土壤的机械阻力，与植物在土壤中生长分泌的物质略有不同，但也能反映根系分泌物中的化学成分，能够排除土壤微生物对其的干扰。因此，本研究采用水培法对甜椒的根系分泌物进行收集，既保证了甜椒的正常生长，又很好地消除了其他植物或土壤微生物对根系生长的干扰。 本试验结果表明，水培法收集的甜椒根系分泌物中主要含有烷烃类、酯类、醇类、酚类、醛类、噻唑类、喹啉类、脲类、醋酸盐类、胺类化合物。前人研究结果表明，线椒

12、根系分泌物中主要含有酸类、酮类、胺6类、酯类、醇类、酚类、烃类、苯及其他杂环类物质；大白菜根系分泌物中主要含有烷烃类、酸类、酯类物质；油菜根系分泌物中主要含有烷烃类、醇类、酯类、酸类物质；大豆根系分泌物中含有烷烃类、醇类、酸类、酚类、醛类、酯类化合物；花生根系分泌物中含有有机酸、醇类、醛类、酮类、烃类、酯类物质；人参根系分泌物中主要含有烷烃类、酯类、酸类物质：丹参根系分泌物中主要含有烷烃类、醇类、酸类、酯类、醛类物质旧；低效刺槐根系分泌物中主要含有酸类、酯类、醇类物质。本研究结果与其基本一致，不同作物根系分泌物含有不同种类的化学成分。 已有研究表明，植物释放到环境中的化感物质可分为 14 大类，包括有机酸、脂肪族醛和酮、直链醇、长链脂肪酸和多炔、简单不饱和内酯、苯甲酸及其衍生物、萘醌、蒽醌和复合醌、肉桂酸及其衍生物、简单酚、香豆素类、类萜和甾类化合物、类黄酮、单宁、生物碱和氰醇、硫化物和芥子油苷、氨基酸和多肽、嘌呤和核苷。本研究中水培甜椒根系分泌物中也可能含有化感物质，逐年累积产生化感自毒作用，导致连作障碍的发生，但哪些化学成分是化感物质，起到化感自毒作用，还有待进一步研究。