褪黑素壳聚糖微粒防止褪黑素降解并有效提高其抗旱功能
果胶,1材料与方法,1供试材料,2试验设计,3测定项目与方法,4数据处理分析,2结果与分析,1褪黑素壳聚糖微粒的包封率,2褪黑素壳聚糖微粒表面形貌,3褪黑素壳聚糖微粒化学结构,4褪黑素壳聚糖微粒的缓释特性和动
周 彬,于小晶*,张 民*,田虹雨,董晶晶,郭 蕾,张天骄[1 山东农业大学资源与环境学院/土肥高效利用国家工程研究中心, 山东泰安 271018;2 山东农业大学经济管理学院(商学院), 山东泰安 271018]
小麦 (TriticumaestivumL.)是我国第二大粮食作物,其产量的高低直接影响人民生活水平和国家粮食安全。华北地区作为我国冬小麦重要产区之一,该区域水资源量仅占全国水资源总量的6%,人均水资源占有量大大低于全国平均水平[1–2]。干旱在冬小麦苗期出现频繁,且易导致小麦植株生理伤害,导致产量减少45%以上,严重威胁粮食安全[3]。干旱通过降低植物体内相对含水量、叶片水势,抑制细胞生长和增殖,引起光合色素含量下降,造成细胞损伤,严重时甚至会导致植物死亡[4]。为了减轻干旱胁迫对作物造成的损伤,可通过适量添加生物刺激素来诱导植物的分子和生理防御机制,达到促生保收的效果,这也成为保障我国粮食安全的重要途径之一[5]。
褪黑素又名N-乙酰-5-甲氧基色胺 (N-acetyl-5-methoxytryptamine),是一种动植物内源性抗氧化剂和自由基清除剂[6]。有研究表明,外源施加褪黑素是提高植物抗逆性的有效手段[7–8]。Sharma等[9]研究发现,褪黑素通过调控抗氧化防御的关键基因提高抗旱性。然而,由于褪黑素存在易氧化、光敏感等问题,导致外源添加褪黑素时需要在黑暗条件下高频次施用,这严重限制了褪黑素在农业上的推广应用[10]。
通过合理的封装技术控制褪黑素的释放是防止褪黑素失效,且实现其在农业中应用的有效手段[11]。传统农药封装技术主要是微胶囊技术,基于水相和油相互不相容,从而使得壁材能够在芯材表面凝聚形成微胶囊,保护芯材实现缓释提高利用率[12]。由于褪黑素直接作用于植物,且溶于乙醇等与水互溶的溶剂,其通过水油体系封装较为困难。壳聚糖(CS)是一种聚阳离子电解质多糖,具有生物相容性、可生物降解特性[13]。三聚磷酸钠(TPP)是一类水溶性线状聚磷酸盐。当CS与带相反电荷的TPP作用时,通过CS的氨基和TPP的磷酸基团之间的静电吸引作用从而产生微粒负载药品[14]。研究表明,壳聚糖/三聚磷酸钠微粒负载氟乐灵能够实现其缓释并减少环境毒性[14]。果胶是存在于植物细胞壁中的一种多糖,带负电荷且易被植物吸收。有研究表明,壳聚糖/三聚磷酸钠/果胶纳米粒子负载百草枯可以有效提升百草枯的活性,降低其光降解速率和提高其利用效率[15]。本研究尝试采用壳聚糖、果胶及三聚磷酸钠,开发具有缓释和抵御光降解能力的褪黑素壳聚糖微粒并进行表征评价 ......
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