三唑配合物的植物生長調節特性和鹽脅迫應答機制研究

《三唑配合物的植物生長調節特性和鹽脅迫應答機制研究》是依託西北大學，由步懷宇擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：三唑配合物的植物生長調節特性和鹽脅迫應答機制研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：步懷宇
• 依託單位：西北大學

項目摘要

三唑類殺菌劑兼具殺菌和植物生長調節功能，三唑金屬配合物在抑菌效果和緩釋性能上優於三唑配體。本研究以目前大量使用的、主流的三唑類殺菌劑（戊唑醇、己唑醇、三唑醇、丙環唑和苯醚甲環唑）銀、銅和鋅配合物為研究對象，針對其調節植物生長，增強植物的抗鹽性能及分子回響機制進行研究。通過對三唑類金屬配合物處理的小麥生長形態、生理和生化指標的測定，為確定配合物的植物生長調節功能提供實驗基礎；檢測三唑類金屬配合物對小麥植株在鹽脅迫下抗氧化潛能和脯氨酸合成酶基因以及特異性蛋白表達的變化，明晰三唑類金屬配合物對植物回響鹽脅迫的應答機制；關聯配合物結構與植物生長調節作用，總結配合物結構與功能複合的相關規律，最佳化出具有高的抑菌活性和良好生物調節功能的新型三唑類功能配合物，為新型農藥的研製與開發提供相應的科學依據。

結題摘要

三唑類殺菌劑在農業生產中兼具殺菌和植物生長調節功能。三唑環具有強的配位能力和豐富的配位模式，易和過渡金屬配位。本項目以苯醚甲環唑、三環唑、己唑醇為配體合成銅配合物。使用紅外單晶-X射線衍射等手段表征獲知其結構。所得配合物均能降低小麥幼苗株高，促進葉綠素合成，表現優於配體的植物生長調節活性。其中己唑醇硝酸銅配合物作用好於其他銅配合物，以己唑醇銅配合物浸種處理小麥種子，測定幼苗生理指標，並觀察NaCl脅迫對小麥生理及抗性相關基因的表達差異，結果表明：60 umol•L-1己唑醇硝酸銅配合物處理後小麥幼苗植株延緩生長，光合作用增強，葉綠素含量和可溶性蛋白含量增加。同時配合物顯著提高植株體內抗氧化物酶SOD、POD活性，增加脯氨酸含量，顯著抑制MDA積累，表現抗性保護能力。進而，100 mmol•L-1 NaCl 脅迫幼苗24 h，己唑醇銅配合物持續增加POD和SOD活性，刺激幼苗脯氨酸積累，最大達到NaCl組的1.62倍，明顯抑制MDA積累，其含量前6 h呈降低趨勢。脅迫3 ~ 24 h脯氨酸合成酶基因p5cr、p5cs表達量顯著上升；Na+/H+逆向轉運蛋白基因sos1表達量在24 h脅迫內保持穩定，nhexl1c表達量持續升高，所得結果表明配合物可提高植物抗氧化潛能，積累滲透調節物，提高細胞內離子平衡等抗性機制，提高植株耐鹽性。採用平皿菌絲生長速率法檢測了三唑銅配合物對植物真菌病害生物活性的影響發現，配合物對番茄灰霉病菌，棉花枯萎病菌，小麥赤霉病菌，蘋果輪紋病菌都有抑制作用，且作用能力高於配體；當配體相同，不同銅離子配合物對小麥赤黴菌的抑菌效率相當；嘗試等溫微量熱法研究配合物抑制農作物病原真菌生長的代謝作用研究，通過檢測301.15K時加入不同濃度的苯醚甲環唑硝酸銅配合物藥液時小麥赤黴菌的生長代謝熱譜圖，計算擬合出生長速率常數k、總放熱量Qtotal和抑制率I等熱動力學常數，實驗結果抑制率I與濃度c緊密相關，並且計算所得抑制率與平皿菌絲生長速率法結果相符，從中探索新的抑菌檢測評價辦法。試驗了己唑醇硝酸銅配合物和4-(1H-1,2,4-三唑-1-亞甲基)苯甲酸三種金屬配合物對質粒DNA分子的結合、切割作用，初步鑑定金屬配合物的核酶作用。本項目從多方面探討結構和生物活性的構效關係，實驗結果對三唑類殺菌劑金屬配合物的合成研究以及新型農藥開發具有重要意義。