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  本文關(guān)鍵詞：生物炭表面有機小分子及其活性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)》 2015年

生物炭表面有機小分子及其活性研究

鄂洋  

【摘要】：生物炭(biochar)是玉米秸稈、稻草、花生殼或、稻殼、樹葉等農(nóng)林廢棄物在厭氧或限氧條件下,通過熱解(通常小于700℃)技術(shù)得到一類具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)、高度芳香度的富碳固體化合物。該類化合物具有發(fā)達孔隙結(jié)構(gòu),使其在降低溫室氣體排放、改良土壤結(jié)構(gòu)、吸附重金屬及增加作物產(chǎn)量等多方面發(fā)揮重要的作用。生物炭促進植物生長發(fā)育早有報道,但其作用機制尚不明確。生物炭組成分析是明確其對植物生長發(fā)育影響的重要前提。本文利用熱裂解技術(shù)——氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀等,對D-吡喃葡萄糖、纖維素及稻殼的裂解產(chǎn)物等進行深入研究。分析D-吡喃葡萄糖裂解過程,進而推導(dǎo)纖維素裂解原理,最終構(gòu)建完整稻殼炭裂解機制。此外,在生物炭熱解過程中,發(fā)現(xiàn)其揮發(fā)份冷凝成液體——木醋。木醋對植物生長具有明顯的促進作用,能夠有效抑制菌類的繁殖,同時可作為食品添加劑使用。為進一步研究生物炭制取過程產(chǎn)生木醋液的作用機制,本試驗利用氣質(zhì)聯(lián)用儀分析了木醋液成分,采用生物信息學(xué)方法明晰了木醋液具有的生物學(xué)功能。利用不同萃取劑及氣相色譜／質(zhì)譜聯(lián)用儀分析生物炭表面有機小分子組成,借助生物信息學(xué)方法分析有機小分子的生物學(xué)活性,并利用熒光定量PCR、免疫組織化學(xué)及細胞結(jié)構(gòu)學(xué)等方法對生物炭表面有機小分子的生物學(xué)活性進行驗證。主要研究結(jié)果如下：1.熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀及低密度方程研究了D-吡喃葡萄糖、纖維素及稻殼裂解機制。結(jié)果表明：稻殼炭熱解過程中,含有纖維素的稻殼首先開環(huán),并經(jīng)過環(huán)化作用形成呋喃類化合物,另一部分形成直鏈小分子化合物。2.以稻殼為原料,利用熱裂解-氣相色譜/質(zhì)譜聯(lián)用儀分析了揮發(fā)分組成。結(jié)果表明：81種化合物被識別。這些化合物主要包含芳香烴(38.60%)及脂肪類(6.53%)化合物等。本試驗利用生物信息學(xué)方法對81種化合物的潛在活性進行分析。結(jié)果表明：13種化合物在植物代謝過程中起重要作用；丁子香酚、對羥基苯甲酸丁酯及水楊醇在植物防御機制中扮演重要角色；羥基苯甲酸丁酯及水楊醇兩種有機化合物在植物防御昆蟲入侵中發(fā)揮重要功能。3.利用氣相色譜／質(zhì)譜聯(lián)用儀分析了生物炭在制取過程中產(chǎn)生的木醋液成分,借助生物信息學(xué)方法明晰木醋組份的生物學(xué)活性。結(jié)果表明：生物炭制取過程中,產(chǎn)生甲基苯酚可抑制微生物生長。4.利用不同萃取劑及氣相色譜／質(zhì)譜聯(lián)用儀分析生物炭表面有機小分子組成,借助生物信息學(xué)方法分析有機小分子的生物學(xué)活性。采用熒光定量PCR、免疫組織化學(xué)及細胞結(jié)構(gòu)學(xué)等方法對有機小分子的生物學(xué)活性進行驗證。結(jié)果表明：2-乙酰-5-甲基呋喃可為候選類激素物質(zhì),可與ABP1及TIR1蛋白相互作用；生物炭處理后,水稻植株中ABP1及TIR1基因及蛋白表達上調(diào),并導(dǎo)致植株細胞伸長；不同濃度生物炭處理后水稻苗的株高、總根長及干物質(zhì)重明顯高于未經(jīng)處理水稻苗；此外,發(fā)現(xiàn)生物炭主要依靠ABP1代謝通路促進植株生長。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TQ914.3
【目錄】：

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