本文選題：鎘脅迫　切入點：綠豆　出處：《南昌大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：綠豆(Vigna radiata L.)屬豆科(Leguminosae)豇豆屬(Vigna Savi)植物,是廣受歡迎的藥食兩用食物,也是我國重要的經(jīng)濟作物。隨著工業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展,我國土壤和水體遭受了不同程度的重金屬污染,其中鎘污染是主要污染之一。鎘污染程度大、易富集,一方面通過食物鏈轉(zhuǎn)移到人體威脅其健康,另一方面對農(nóng)作物的生長、發(fā)育和結(jié)實造成嚴重的不良影響,是全球農(nóng)業(yè)減產(chǎn)的重要因素。了解鎘脅迫下植物的代謝響應對解決作物產(chǎn)量與品質(zhì)的問題上具有積極的意義。近年來,代謝組學已經(jīng)成為研究植物非生物脅迫的一個良好平臺。本研究擬分別采用傳統(tǒng)的高效液相色譜(High Performance Liquid Chromatography,HPLC)法和新型的內(nèi)部電噴霧萃取電離質(zhì)譜(Internal Extractive Electrospray Ionization-Mass Spectrometry,iEESI-MS)法分析綠豆種子萌發(fā)過程中對鎘脅迫的代謝響應,找出其中的一些典型代謝產(chǎn)物,為研究植物重金屬脅迫的代謝途徑與機理提供理論基礎和數(shù)據(jù)價值。主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下:1、通過標準發(fā)芽實驗,研究鎘脅迫對綠豆種子萌發(fā)生長的影響。結(jié)果表明,低濃度(CdCl2≤32 mg/mL)鎘脅迫對種子萌發(fā)率無顯著影響,當CdCl2濃度大于32 mg/mL時,種子萌發(fā)率顯著下降,根長、芽長與CdCl2濃度呈現(xiàn)出極顯著負相關(P≤0.01)。2、采用HPLC結(jié)合標準品研究了綠豆種子萌發(fā)7 d過程中19種酚類化合物的動態(tài)變化。結(jié)果表明,綠豆種子在萌發(fā)過程中,19種酚類化合物總含量極顯著增加,并在第7 d達最高為3508.8μg/g(DW)。而不同的化合物含量最高的具體時間不同,其中,沒食子酸和咖啡酸含量隨萌發(fā)進程的延長而增加;蘆丁、黃豆苷元、山奈酚、p-香豆酸、阿魏酸和染料木素含量在種子萌發(fā)到第7 d達最高,分別為1574.5、114.3、80.3、43.3、207.9和45.3μg/g;槲皮素含量在第4d最高為28.0μg/g;原兒茶酸、橙皮苷、肉桂酸和柚皮素含量在第5 d最高,分別為89.1、297.4、84.6和30.6μg/g;白藜蘆醇、對硝基苯甲酸和鷹嘴豆芽素A含量在第2 d最高,分別為89.6、70.8和237.0μg/g;楊梅酮、兒茶素和橙皮素含量在第6 d最高,分別為40.7、712.1和58.2μg/g。3、運用HPLC法并結(jié)合標準品,研究了鎘脅迫下綠豆種子萌發(fā)7 d過程中酚類化合物代謝變化。結(jié)果表明,鎘脅迫對綠豆萌發(fā)過程中酚類化合物相較于對照組(未脅迫)有明顯影響,其中原兒茶酸、p-香豆酸、阿魏酸、橙皮苷、染料木素和對硝基苯甲酸的含量隨CdCl2濃度的升高呈現(xiàn)出增加的趨勢,尤其是橙皮苷和對硝基苯甲酸含量增長趨勢較明顯。6種酚類化合物中p-香豆酸、阿魏酸、橙皮苷、染料木素和對硝基苯甲酸含量在萌發(fā)第7 d達到最大值,分別為181.6μg/g、45.5μg/g、3506.9μg/g、256.7μg/g和3306.1μg/g,原兒茶酸含量在萌發(fā)第6 d達到最大值,為314.1μg/g;白藜蘆醇、肉桂酸、橙皮素和鷹嘴豆芽素A的含量隨CdCl2濃度升高呈先上升后下降的趨勢,在CdCl2為32 mg/L時達到最大值,分別為270.8μg/g、489.5μg/g、354.6μg/g和1517.5μg/g;黃豆苷元、槲皮素、柚皮素、山奈酚和兒茶素的含量隨CdCl2濃度升高呈先上升后下降的趨勢,在CdCl2為16 mg/L時達到最大值,分別為1258.7μg/g、441.4μg/g、316.5μg/g和2154.6μg/g;蘆丁和楊梅酮在CdCl2分別為4 mg/L和8 mg/L時達最高。4、采用iEESI-MS在未經(jīng)任何樣品預處理的前提下,對不同濃度CdCl2脅迫處理的綠豆胚根進行直接質(zhì)譜檢測,采用正離子模式下鎘脅迫綠豆芽胚根組織的iEESI-MS指紋譜圖。結(jié)果表明,iEESI-MS檢測到胚根中的m/z 171、m/z 181和m/z 175等物質(zhì),通過定性分析表明,這三種化合物分別為沒食子酸、咖啡酸和精氨酸,并通過分析三種化合物的均值相對豐度,結(jié)果顯示三種化合物的相對豐度隨鎘濃度增加呈現(xiàn)出先增長后下降的趨勢。主成分分析(PCA)提取了3個主成分,分別是PC1特征峰離子主要有m/z 91、108、279,PC2主要有m/z 91、108,PC3主要有m/z 108、158、195、279,累計貢獻率達到99.3%,說明這些特征峰離子對區(qū)分不同鎘脅迫下綠豆芽胚根貢獻較大。本文采用HPLC與i EESI-MS技術(shù)作為研究平臺,對鎘脅迫下綠豆芽中的小分子代謝物進行了比較系統(tǒng)的分析,不僅對鎘脅迫綠豆種子萌發(fā)過程中的小分子代謝物的代謝做了一定的研究,也為建立一種無需復雜樣品預處理,耗時短的植物非生物脅迫代謝組學分析方法提供了新思路。
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【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：X503.231;S522

【參考文獻】

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本文編號：1612559