甘薯淀粉基高吸水树脂棉花包衣剂研究.pdf

第3 8卷第 2期 2 0 0 9年 2月 应用化工 Ap p l i e d C h e mi c I n d u s t r y V 0 1 3 8 No 2 F e b 2 0 D 9 甘薯淀粉基高 吸水树脂棉 花包衣剂研究 伍亚华， 石亚中 ( 蚌埠学院 食品与生物工程系， 安徽 蚌埠2 3 3 0 3 0 ) 摘要： 研究甘薯淀粉基高吸水树脂作为种衣剂， 在模拟干旱条件下， 不同药种比包衣对棉花种子发芽和生长的影 响。结果表明， 合理包衣后， 种子发芽率、 幼苗的茎长、 茎重、 叶重等指标均显著增加， 叶绿素含量有所增加， 膜脂过 氧化产物丙二醛( MD A) 的含量降低， 多酚氧化酶( P P O ) 的活性提高。因此甘薯淀粉基高吸水树脂能有效缓解植物 干旱胁迫， 是一种优良的抗旱性包衣剂， 其与棉花种子合适的包衣比为 I ： 6 0 。 关键词： 甘薯淀粉基高吸水树脂 ； 棉花种子； 干旱胁迫 中图分类号 ： T Q 3 2 2 ； S 6 3 2 ； S 3 7 7 文献标识码 ： A 文章编号 ： 1 6 7 1 3 2 0 6 ( 2 0 0 9 ) 0 2 0 1 8 2 0 3 S t u d y o n c o t t o n s e e d c o a t i n g wi t h s we e t p o t a t o s ta r c h s u p e r a b s o r b e n t p o l y me r WU Y a h u a， S HI Y a - z h o n g ( D e p a r t m e n t o f F o o d a n d B i o e n g i n e e r i n g ， B e n g b u C o l l e g e ， B e n g b u 2 3 3 0 3 0， C h i n a ) Ab s t r a c t： SP S S AP wa s u s e d a s c o t t o n s e e d c o a t i n g， t h e e f f e c t o f d i ff e r e n t p h a r ma c o p o e i a r a tio wi t h c o a t i n g o n the g e rm i n a t i o n a n d g r o w t h o f s e e d i n a r t i fi c i a l d r o u g h t c o n d i t i o n s wa s s t u d i e d T h e r e s u l t s h o w e d tha t th e g e r mi n a t i n g r a t e ， s t e m l e n g t h ， w e i g h t o f l e a f a n d s t e m w e r e i n c r e a s e d ， t h e MD A( m a l o n a l d e h y d e )w a s d e c r e a s e d ， a n d t h e e n z y m e s P P O ( p o l y p h e n o l o x i d a s e )i n c r e a s e d af t e r r e a s o n a b l e c o a t i n g T h e r e f o r e ， the S P S S AP i s a g o o d wa t e r a b s o r b i n g p o l y me r ，wh i c h c a n i mp r o v e t h e d r o u g h t r e s i s t a n t a b i l i t y o f c o t t o n g r e a tl y d u ri n g i t s g r o w th ， a n d i t i s s u g g e s t e d tha t the S P S S A P a n d the c o t t o n s e e d b e i n the r a ti o o f1 ： 6 0 Ke y wo r d s： S PS S AP；c o t t o n s e e d；d r o u g h t s t r e s s l 9世纪 6 o年代 ， 美国学者 B l e s s i n g提出了种子 包衣技术， 此后种子包衣技术 不断发展 ， 并在农 业上得到普及 、 应用 。 棉花种子发芽期具有耐旱性差、 需水量大 的特 性， 而我国很多棉花产地缺水严重， 因此棉花种子发 芽期的抗旱性成为人们关注的问题。高吸水树脂具 有吸水、 保水L 6 的功能， 可用来制作种子包衣剂。 本文以棉花种子为研究对象， 采用不同的药种 比， 在模拟干旱条件下， 通过对棉种发芽时各种生理 指标检测数据进行对比分析， 得出棉种包衣的最佳 药种比， 同时研究甘薯淀粉基高吸水树脂作为包衣 剂对棉花幼苗生化指标所产生的影响。 1 材料与方法 1 1 试剂与仪器 丙酮、 磷酸二氢钠、 磷酸氢二钠、 邻苯二酚均为 分析纯； 硫代巴比妥酸， 生化纯； 石英砂。 P Y X- 2 5 0 G B型光照培养箱 ； 7 5 6 M C U V U I S紫 外分光光度计； G L 4 0 G l I 型冷冻高速离心机。 1 2 甘薯淀粉基高吸水树脂的制备 将一定质量 的甘薯淀粉糊化后 ， 依次加入过硫 酸钾、 丙烯酸( 4 0 氢氧化钠中和， 中和度 7 0 ) 和 甘油， 充分搅拌， 鼓风干燥箱 7 0干燥， 粉碎， 即得 甘薯淀粉基高吸水树脂， 其吸水率为9 8 0 g g 。 1 3 实验种子、 包衣步骤和发芽过程操作 实验种子采用安徽农 科院作物所提供的“ 皖棉 1 6 ”。 1 3 1 种子包衣步骤称取 1 g 甘薯淀粉基高吸 水树脂， 搅拌， 充分吸水后， 配成5 0 m L 溶液， 将一定 比例的棉花种子与之充分混合均匀后 ， 平摊于表面 培养皿上 ， 风干 ， 置烘箱内 3 0鼓风干燥。风干过 程中注意不要使种子互相黏连。 1 3 2 种子发芽操作过程每 5 O粒棉花种子为 1 批， 以 1 0 c m表面培养皿为发芽床， 每个培养皿 l O 颗种子， 共5组重复实验。棉花种子培养基质为 肥沃大田表土， 在光照培养箱进行培养， 培养条件为 收稿日期： 2 0 0 8 1 2 - 0 2 修改稿日期： 2 0 0 8 1 2 1 4 基金项目： 安徽省青年教师资助项 目( 2 0 0 7 j q 1 1 2 8 ) ； 蚌埠学院优秀人才资助项 目( 蚌埠学院字 2 0 0 8 2号) 作者简介： 伍亚华( 1 9 7 2一) ， 男， 安徽无为人， 蚌埠学院讲 师， 硕士， 长期从事甘薯淀粉精深加工研究。电话： 0 5 5 2 3 1 7 8 0 2 2， Ema i l ： a n h u i w u y a h u a 1 6 3 c o m 第 2期 伍亚华等 ： 甘薯淀粉基高吸水树脂棉花包衣剂研究 国家标准 规定 的种子发 芽温度 ( 恒温 2 5) 下 2 4 b 光照培养 ； 1 0 d 后用清水洗净植株， 放人通风干 燥箱干燥， 测量。同样条件再做一批无包衣棉花作 参照( C K) 。 1 3 3 干旱模拟 条件【 l 刚 土壤 含水量为 土重 的 9 ( 质量百分比) 。初期给予土壤 3 0 持水量， 以 利于种子发芽与包衣剂充分吸水 ， 然后用人工称重 控水的方法使土壤含水量保持为 9 。 1 4 各种生理生化指标 的测定 1 4 I 发芽率的测定播种后第 6 d ， 以幼苗突破 土壤表面为判断准则 ， 记录各培养皿内的出芽率。 I 4 2 植株生理活性指标测定测定 已干燥的洁 净植株的根长、 根重 、 茎长 、 茎重、 叶重 ， 求出各培养 皿所有植株生理指标的平均值。 I 4 3 叶绿素 的测 量 称取 0 5 g叶 片， 加 入 1 5 m L 8 5 丙酮和少量石英砂 ， 放入研钵 ， 研碎 ， 在 一 l O一一 4下 以1 0 0 0 0 r rai n 转速离心 1 0 rai n ， 取 上清液在波长 6 6 0 0 n m和 6 4 2 5 n l T l 处测量吸光度 A值， 计算试液中叶绿素质量浓度 。丙酮中叶绿 素质量浓度为 P ( m g L ) 。 P=8 O 2 A 6 6 0 0+2O 2l A6 4 25 1 4 4 酶液的提取取 1 0 g 植株 中的叶和茎 ， 在 液氮中细胞破碎， 加入2 5 m L预冷的5 0 m m o l L p H =7 8的磷 酸 缓 冲溶 液 ， 在研 钵 中研磨 ，一l O一 一 4 o C 下以 1 0 0 0 0 r m i n转速离心 1 0 m i n， 取上清 液为粗酶液 引。 I 4 5 丙二 醛 ( MD A) 含 量 测 定 取粗 酶 液 1 5 mL ， 加入 2 5 mL 0 5 硫代 巴比妥酸 ( T B A) ， 在沸水浴中保 温 3 0 mi n后 ， 立 即冷却 ， 9 0 0 0 r rai n 转速 离 心 2 0 ra i n ， 取 上 清 液 分 别 在 4 5 0 ， 5 3 2和 6 0 0 n m波长下测 吸光度 A值 ， 计算 MD A物质的量 浓度 c M D A ( p mo l L ) 。 D 5= 6 4 5 ( A 5 3 2 一 A 6 0 0 )一 0 5 6 A 4 5 0 1 4 6多酚氧化酶( P P O) 活性测定在 3 3 mL反 应系统中含有 5 0 m m o l L p H= 7 8磷酸缓冲溶液 3 0 m L 、 1 0 0 m m o L的邻苯二酚、 2 0 L和1 0 0 L 的粗酶液。加入邻苯二酚启动反应， 在1 7下测定 1 0 ra i n 内A 5 2 5 值的变化。以A 5 2 5 值增加 0 0 1 m g m i n 为 1个活性单位 引。 2 结果与讨 论 2 I 药种比对棉花种子发芽的影响 衡量棉花种子发芽的各项指标主要有发芽率、 茎长、 茎重、 根长、 根重及叶重， 其中发芽率最重要。 表 1为包衣棉花种子发芽 的各项生理指标显著性 分析。 表 I 包衣棉花种子发芽的各项生理指标显著性分析 Ta b l e I Ap p a r e n t a n a l y s i s o f t h e p h y s i o l o g i c a l i n d e x o f g e r mi n a t i o n o f c o t t o n s e e d c o a t i n g 注 ： 表 中数值为平均值 标准误差 ； 相 同指标 中带不同上标 ( a ， b， c ) 的数值表示差异显著 ( P O 0 5 ) 。 由表 1 可知 ， 包衣 比例为 1 ： 5 01 ： 8 0的发芽率 未包衣的各参数指标。这是 由于该配 比下的幼苗既 明显高于对照及其它配比， 这是因为甘薯淀粉基包 能够从高吸水棚 旨 那儿得到充足的水分供应又不会 衣层能在种子周围形成“ 蓄水球囊” ， 取得蓄水效 阻碍种子吸收养料和水分因而长势较好。 果， 在挥发过程中保持土壤中的水分， 但包衣过厚， 2 2 药种比对棉花幼苗中叶绿素质量浓度的影响 虽然能吸附更多的水， 保证棉花种子生长的基本需 叶绿素是植物光合作用的基础， 是植物生长的 要， 但阻挡了棉花种的呼吸作用， 种子及幼苗无法进 重要因素。一般而言， 叶绿素的质量浓度反映的是 行各种内循环。 植物的生长能力， 即后续生长趋势， 因此叶绿素是判 从其它各项指标如茎长、 茎重、 根长、 根重及叶 断植物生长状况的另一个重要指标。不同药种比棉 重来看， 药种比为1 ： 6 0的在所有指标上都显著高于 花幼叶的叶绿素质量浓度见表2 。 应用化工 第3 8 卷 表2 不同药种比棉花幼叶的叶绿素质量浓度 Ta b l e 2 Ch l o r o p h y l l c o n c e n t r a t i o n i n t h e d i ffe r e n t ph ar ma co po e i a r a tio s c o t t on pl a nt 包衣处理 浓度 ( m g L ) 未包衣 1： 4 0 1： 5 0 l： 6 0 1： 7 0 l： 8 O l： 9 o 1： l 0 o 5 1 8 2 3 2 3 2 4 8 3 3 5 5 3 3 7 9 4 2 1 7 O 2 2 l 3 1 45 1 7 9 79 1 2 4 6 8 由表 2可知 ， 经包衣处理后 的幼苗叶绿素含量 均高于未包衣种子幼苗的叶绿素含量。含量最高的 是药种比为 l ： 6 0的幼苗 ， 其含量为 3 7 9 4 2 m g L ， 最低 的是 药种 比为 1： 1 0 0的 幼 苗， 含 量 是 1 2 4 6 8 m g L 。这是由于植物在形成细胞各组织时 需要足够的水分和透气性， 适量的包衣既能够促使 种子周围有足够的水分又具有良好的透气性， 促使 光合作用。 2 3 药种比对棉花幼苗中丙二醛( MDA) 量的浓度 影响 丙二醛( M D A ) 是膜脂过氧化产物， 对植物细胞 膜系统有毒害作用。如果膜脂过氧化程度降低， 可 以减轻棉花幼苗中活性氧对细胞膜造成的伤害， 提 高膜系统的稳定性。 不同药种比对棉花植株 M D A物质的量浓度的 影响见表 3 。 表3 S A P处理后棉花幼苗MDA含量 T a b l e 3 T h e c o n t e n t o f M DA a f t e r S AP t r e a nne nt c ot t o n s e e di ng 包衣处理 MD A含量 ( m0 l LI 1 ) 未包衣 1： 40 1： 5 0 1 ： 6 0 1 ： 7 0 l ： 8 O l： 9 0 1： l 0 o 0 61 0 4 O 5 O 7 O 0 1 5l 4 0 1 2 1 5 0 6 0 0 4 0 2 6 3 1 0 3 6 1 7 0 4 5 8 9 由表3 可知， 包衣处理后的幼苗 M D A含量均低 于未包衣种子幼苗的叶绿素含量， 其中 l ： 5 0 ， 1 ： 6 0 比对照组及其它配 比组都低 ， 说 明 MD A对药种 比 的优劣十分敏感。这可能是由于高吸水树脂能保持 一 定量水分， 使得植物幼苗能进行正常的代谢， 合理 的配比使种子具有良好的透气性， 保证了植株能与 外界进行正常的物质交换， 因此合理配比的高吸水 树脂包衣的幼苗具有更低 的 MD A物质的量浓度。 2 4 药种比对棉花幼苗中的 P P O酶活力的影响 多酚氧化酶( P P 0 ) 是 自然界分布极广的一种氧 化还原酶 ， 在植物组织内广泛存在， 植物受到机械损 伤和病菌侵染后 ， P P 0催化酚与 O ： 氧化形成醌 ， 使 组织形成褐变 ， 以便损伤恢复 ， 防止或减少感染 ， 提 高抗病能力。 不同药种 比对棉花植株 的 P P 0酶活力的影 响 见表 4 。 表4 不同药种比棉花植株的P P O酶活力 Ta b l e 4 Ac t i v i t y o f P PO e n z y me i n the d i ffe r e n t p h a r n mco p o e i a ra tio s wi th c o t t o n s p l a n t 包衣处理 P P 0酶活力 未包衣 l： 40 l ： 5 0 1： 6 0 1 ： 7 0 1 ： 8 O l： 9 0 1 ： 1 o o O 3 1 0 5 l O 5 5 O 7 9 0 3 7 0 4 5 0 2 7 O 2 1 注： 0 0 1 m r m i 为 1个活力单位 。 由表 4可知， 药种比在 1 ： 4 01 ： 8 0范围内， 可 提高种子幼苗的 P P 0活力。这是 由于一定量的高 吸水树脂能够保持棉花幼苗周围有较多的水分， 确 保幼苗在干旱条件下也能正常生长， 具有较高的 P P 0酶活力， 提高细胞膜的稳定性， 增强抵抗病害 能力。 3 结论 以甘薯淀粉基 高吸水树脂 为棉花种子包衣剂， 实验 室 条 件下 ， 树 脂 与棉 花 种 子 的最适 配 比为 1 ： 6 0 ， 所形成的包衣可提高叶绿素含量， 抑制 MD A 的作用 ， 提高 P P O酶活力。 参考文献 ： 1 赵海滨， 祁适雨， 肖志敏， 等 农作物种衣剂的研制与 应用 J 作物杂志， 1 9 9 7 ( 3 ) ： 4 - 6 2 周应军， 王海潮， 周东礼， 等 种衣剂及种子包衣技术 的应用 J 陕西农业科学， 1 9 9 9 ( 2 ) ： 3 8 - 4 1 3 晏晖 超微粉体种衣剂的应用现状及前景 J 中国农 业科学学报， 2 0 0 2 ， 1 8 ( 4 ) ： 9 8 1 0 2 4 徐秋炎 “ 8 9 6 ” 型棉花复合种衣剂的研究 J 湖南化 工 ， 1 9 9 7 ， 2 7 ( 3 ) ： 3 2 3 5 【 5 刘敬群， 杜援军 2 0 呋福抗旱种衣剂的制备 J 辽 宁化工， 1 9 9 9 ， 2 8 ( 1 ) ： 2 0 - 2 1 ( 下转第 1 8 8页) 1 8 8 应用化工 第 3 8卷 2 贾明生 ， 凌长明 二甲醚的物化特性和国内应用前景 分析 J 石油与天然气化工， 2 0 0 3 ( 6 ) ： 3 3 6 - 3 3 8 3 赵娣芳 ， 周杰 ， 刘宁 凹凸棒石改性机理研究进展 J 硅酸盐通报 ， 2 0 0 5 ( 3 ) ： 6 7 - 6 9 4 代伟伟， 刘义新 改性坡缕石粘土的全孔分布研究 J 岩石矿物学杂志 ， 2 0 0 5 ， 2 4 ( 6 ) ： 5 2 6 3 0 5 A k y u =， A k y u z t ， D a v i e s J E d A n兀- I R s p e c t r o s c o p i c i n - v e s t i g a t i o n o f t h e a d s o r p t i o n o f b e n z i d i n e b y s e p i o l i t e f r o m E s k i s e h i r J J M o l S t r u c t ， 1 9 9 3 ， 2 9 3 ： 2 7 9 - 2 8 2 6 A k yn=， A k y u z t ， D a v i e s J E d 兀 一 I R a n d F - r R a ma n s p e c t r al i n v e s ti g a t i o n s o f a n a t o l i an a t t a p u l g i t e an d i t s i n t e r a c t i o nw i t h 4， 4 2 b i p y r i d y l J J Mo l S t r u c t ， 1 9 9 5 ， 3 4 9 ： 6l斟 7 胡涛， 钱运华 ， 金叶铃， 等 凹凸棒土的应用研究 J 中国矿业， 2 0 0 5 ， 1 0 ( 1 0 ) ： 7 3 - 7 6 8 O e e e H I M L ， Ma x w e l l R S ， E e k e a H T h e i n t e r a c ti o n o f v a n a d i a w i t h s e p i o l i t e S t r u c t u r a l s t u d i e s b y 5 1 V s o l i d s t a t e N MR a n d R a m an s p e c t r o s c o p y J J C a t a l ， 1 9 9 2 ， 1 3 7： 3 6 - 5 0 9 仰榴青， 王甲亮， 孟中岳 N i 凹凸棒上催化剂的表征 及催化性能 J 石油化工， 1 9 9 1 ， 2 0 ： 7 5 0 5 4 1 0 刘志坚， 廖建军， 谭经品， 等 C O 加氢合成甲醇催化剂 活性评价方法的建立 J 石油与天然气化工， 2 0 0 0 ， 2 9 ( 5 ) ： 2 6 8 - 2 7 0 1 1 刘彦， 常弱， 查飞 坡缕石固载磷钨杂多酸催化合成乙 酸正丁酯的研究 J 西北师范大学学报： 自然科学 版 ， 2 0 0 2 ， 4 4 ( 2 ) ： 7 9 - 8 2 1 2 A mu j oMDM， R u i z J A C， Me l oMA F， e t a1 P r e p a r a ti o n a n d c h a r a c t e r i z a t i o n o f l an than u m p aly g o r s k i t e c l a y s a s a c i d c a t a l y s t s J J o u rnal o f A l l o y s a n d C o m p o u n d s ， 2 0 0 2， 3 4 4： 3 5 2 - 3 5 5 1 3 S u H r e z B M， F l o r e s G L V， V i e e n t e R M A， e t a1 A c i d a c ti v a t i o n o f a p aly g o r s k i t e w i t h HC I ： d e v e l o p me n t o f p h y s i c o - c h e m i c al ， t e x t u r al and s u r f a c e p r o p e r ti e s J p h e d C l a y S c i e n c e ， 1 9 9 5， 1 0： 2 4 7 - 2 5 8 ( 1 4 宾晓蓓， 曹宏， 孙新有， 等 活化处理 中坡缕石结构变 化与性能关系的研究 J 矿物岩石地球化学通报， 2 0 0 5 ， 2 4 ( 1 ) ： 6 2 -66 ( 上接第 1 8 1 页) 参考文献 ： 1 洪仲苓 化工有机原料深加工 M 北京： 化学工业出 版社， 1 9 9 7 ： 3 9 0 - 3 9 1 2 梁燕 季戊四醇三丙烯酸酯酯化反应动力学研究 J 丙烯酸化工， 1 9 9 0 ， 3 ( 1 ) ： 1 _ 6 3 杨师棣， 汤发有 活性炭负载磷钨酸催化合成三羟甲基 丙烷三丙烯酸酯 J 化学世界， 2 0 0 1 ， 4 2 ( 4 ) ： 2 0 0 - 2 0 2 4 杨师棣， 王福民 磷钨酸 活性炭催化合成二甘醇双丙 烯酸酯 J 西北大学学报， 2 0 0 2 ， 3 2 ( 4 ) ： 3 7 1 3 7 3 5 Y i n g J Y， M e h n e a C P ， Wo n g M S A p p l i c a t i o n o f m e s o - p o rou s mo l e c u l a r s i e v e MCM- 4 1 i n h e t e r o g e n e o u s c a t aly s i s o f s y n t h e s i s o f fi n e c h e mi c a l s J A n g e w C h e m I n t E d 。 1 9 9 9， 3 6： 5 6 - 5 9 6 陈逢喜， 黄硒 M C M- 4 1的最新研究 J 科学通报， 1 9 9 9 ， 44( 1 8 ) ： 1 9 0 5 1 9 2 0 7 雷霆， 华伟明， 唐颐 M C M - 4 1 负载s o ； 一 Z r O 超强酸 的性能研究 J 高等学校化 学学报， 2 O O O ， 2 1 ( 8 ) ： l 2 4 0 1 2 41 8 陈静， 孑 L 蕊， 韩梅， 等 M C M -4 1 负载s 2 0 ： 一 T iO 固体 超 强酸的制备和酯化性能研究 J 无机化学学报， 2 O O 6 ， 2 2 ( 3 ) ： 4 2 1 - 4 2 5 9 韩涤非， 王安杰， 孔祥国 MC M-41 介孔分子筛在精细 有机合成非均相催化中的应用 J 化学进展，