植物内源激素是植物体内自然产生的一类小分子化合物,它们在极低浓度下就能发挥多种生理作用,调控植物生长发育的每一过程。以下是一些具体的应用:
生长调节
植物激素如赤霉素、生长素、细胞分裂素等,参与调节植物的生长方向、细胞分裂和伸长。通过检测这些激素的水平,可以监测植物的生长状态,及时调整栽培管理措施。
应激响应
植物在面对环境压力(如干旱、盐碱、低温等)时,会产生一系列的生理反应。植物激素如脱落酸、乙烯等在这些反应中起关键作用。通过检测这些激素的变化,可以评估植物的应激耐受能力和适应性。
开花与果实成熟
植物激素如花青素、乙烯等,影响植物的开花和果实成熟过程。通过检测这些激素的水平,可以预测植物的开花时间和果实成熟期,有助于农业生产的规划。
疾病防御
植物激素还涉及植物的抗病性。例如,茉莉酸类激素在植物抵抗病原菌侵袭中起到重要作用。通过检测这些激素的水平,可以了解植物的健康状况,及时采取防治措施。
检测指标
指标 |
方法 |
样品 |
用量/g |
|
生长素 |
吲哚乙酸IAA |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
吲哚丁酸IBA |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
|
细胞分裂素 |
反式玉米素tZ |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
顺式玉米素核苷cZR |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
|
异戊烯基腺嘌呤iP |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
|
异戊烯基腺嘌呤核苷iPR |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
|
二氢玉米素DZ |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
|
二氢玉米素核苷DZR |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
|
激动素6-KT |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
|
6-苄基腺嘌呤(6-BA) |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
|
赤霉素 |
GA1、GA3、GA4、GA7等 |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
脱落酸 |
ABA |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
水杨酸 |
水杨酸SA |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
水杨酸甲酯MeSA |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
|
茉莉酸 |
茉莉酸JA |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
茉莉酸甲酯MeJA |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
|
赤霉素(GA1、GA3、GA4、GA5、GA7、GA8、GA9、GA12、GA20、GA24、GA44、GA53)、脱落酸ABA、脱落酸-β-葡糖基酯ABAGE、茉莉酸JA、水杨酸SA、吲哚-3-乙酸IAA、吲哚-3-丁酸IBA、N-(吲哚-3-乙酰)-L-天冬氨酸IAAsp、N-(羟吲哚-3-乙酰)-L-苯丙氨酸IAPhe、N-(羟吲哚-3-乙酰)-L-异亮氨酸IAILeu、N-(羟吲哚-3-乙酰)-L-丙氨酸IAAla、N-(羟吲哚-3-乙酰)-L-色氨酸IATrp、N-(羟吲哚-3-乙酰)-L-缬氨酸IAVal、N-(羟吲哚-3-乙酰)-L-亮氨酸IALeu |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
|
6-苄基腺嘌呤6-BA、异戊烯基腺嘌呤iP、异戊烯基腺嘌呤核苷iPR、7-β-葡糖基-6-(异戊二烯基)腺嘌呤iP7G、9-β-葡糖基-6-(异戊二烯基)腺嘌呤iP9G、反式玉米素tZ、反式玉米素核苷tZR、顺式玉米素cZ、顺式玉米素核苷cZR、反式-7-β-葡糖基玉米素tZ7G、反式-9-β-葡糖基玉米素tZ9G、反式-O-β-葡糖基玉米素tZOG、反式-O-β-葡糖基-9-核糖基玉米素tZROG、二氢玉米素DZ、7-β-葡糖基二氢玉米素DZ7G、9-β-葡糖基二氢玉米素DZ9G、O-β-葡糖基二氢玉米素DZOG、O-β-葡糖基-9-核糖基二氢玉米素DZROG |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
|
褪黑素MT |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
|
高效液相色谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
动物 0.2 |
||
高效液相色谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
植物 10 |
||
油菜素内酯BRs(BL、CS、6DCS、28-HomoBL) |
高效液相色谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
2 |
|
1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC) |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
1 |
|
乙烯 |
气相色谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
10 |
|
独脚金内酯(5-脱氧独脚金醇、独脚金醇、Strigolactone GR24) |
液相色谱-串联质谱法 |
鲜样,-80℃避光 |
2 |
参考标准
指标 |
|
标准 |
生长素 |
吲哚乙酸IAA |
Pan, XQ, Welti, et al. Quantitative analysis of major plant hormones in crude plant extracts by high-performance liquid chromatography-mass spectrometry |
吲哚丁酸IBA |
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细胞分裂素 |
反式玉米素tZ |
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顺式玉米素核苷cZR |
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异戊烯基腺嘌呤iP |
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异戊烯基腺嘌呤核苷iPR |
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二氢玉米素DZ |
||
二氢玉米素核苷DZR |
||
激动素6-KT |
||
6-苄基腺嘌呤(6-BA) |
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赤霉素 |
GA1、GA3、GA4、GA7等 |
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脱落酸 |
ABA |
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水杨酸 |
水杨酸SA |
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水杨酸甲酯MeSA |
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茉莉酸 |
茉莉酸JA |
|
茉莉酸甲酯MeJA |
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赤霉素(GA1、GA3、GA4、GA5、GA7、GA8、GA9、GA12、GA20、GA24、GA44、GA53)、脱落酸ABA、脱落酸-β-葡糖基酯ABAGE、茉莉酸JA、水杨酸SA、吲哚-3-乙酸IAA、吲哚-3-丁酸IBA、N-(吲哚-3-乙酰)-L-天冬氨酸IAAsp、N-(羟吲哚-3-乙酰)-L-苯丙氨酸IAPhe、N-(羟吲哚-3-乙酰)-L-异亮氨酸IAILeu、N-(羟吲哚-3-乙酰)-L-丙氨酸IAAla、N-(羟吲哚-3-乙酰)-L-色氨酸IATrp、N-(羟吲哚-3-乙酰)-L-缬氨酸IAVal、N-(羟吲哚-3-乙酰)-L-亮氨酸IALeu |
NY/T 2871-2015 水稻中43种植物激素的测定 液相色谱-串联质谱法 |
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6-苄基腺嘌呤6-BA、异戊烯基腺嘌呤iP、异戊烯基腺嘌呤核苷iPR、7-β-葡糖基-6-(异戊二烯基)腺嘌呤iP7G、9-β-葡糖基-6-(异戊二烯基)腺嘌呤iP9G、反式玉米素tZ、反式玉米素核苷tZR、顺式玉米素cZ、顺式玉米素核苷cZR、反式-7-β-葡糖基玉米素tZ7G、反式-9-β-葡糖基玉米素tZ9G、反式-O-β-葡糖基玉米素tZOG、反式-O-β-葡糖基-9-核糖基玉米素tZROG、二氢玉米素DZ、7-β-葡糖基二氢玉米素DZ7G、9-β-葡糖基二氢玉米素DZ9G、O-β-葡糖基二氢玉米素DZOG、O-β-葡糖基-9-核糖基二氢玉米素DZROG |
NY/T 2871-2015 水稻中43种植物激素的测定 液相色谱-串联质谱法 |
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褪黑素MT |
吴艳迪. 葡萄褪黑素含量变化及其合成基因SNAT原核表达分析 |
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施龙清,解振兴,姜照伟等.水稻褐飞虱若虫和成虫褪黑素含量测定及比较 |
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赵琦,可燕,蒋嘉烨等.不同类型马齿苋的褪黑素含量测定 |
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油菜素内酯BRs(BL、CS、6DCS、28-HomoBL) |
Feifeng Huo, Xin Wang, Yehua Han, Yu Bai, et al. A new derivatization approach for the rapid and sensitive analysis of brassinosteroids by using ultra high performance liquid chromatography-electrospray ionization triple quadrupole mass spectrometry |
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1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC) |
马莹莹,盖颖,陈伟奇等.一种用高效液相色谱-电喷雾/串联质谱(HPLC-ESI/MSn)定量检测植物组织中微量1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)含量的方法 |
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乙烯 |
GH/T 1405-2022 果蔬贮藏过程中乙烯释放速率的测定 气相色谱法 |
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独脚金内酯(5-脱氧独脚金醇、独脚金醇、Strigolactone GR24) |
叶儿翠,丁俊,冯钰锜.双层固相萃取-液相色谱/串联质谱法测定水稻中独脚金内酯[J].分析科学学报,2017,33(03):297-301. |
检测方法
高效液相色谱法检测植物内源激素
高效液相色谱法(HPLC)是一种常用于植物内源激素检测的技术。该方法通过将植物激素与特定的固定相进行分离,然后利用检测器对分离出的植物激素进行定量分析。HPLC法具有分离效果好、分析速度快、准确度高等优点,但需要专用的仪器设备,操作较为复杂。
液相色谱串联质谱法检测植物内源激素
液相色谱串联质谱法(LC-MS/MS)是一种更为先进的植物内源激素检测技术。它结合了液相色谱的分离能力和质谱的高灵敏度和选择性质量分析能力。LC-MS/MS法通过在高压下流过的流动相将含有目标分析物的样品溶液泵送通过固定相(LC柱),然后将流出物导入质谱仪,通过电离源使样品离子化,并在高真空下通过质量分析器进行分离和检测。这种技术具有高分离系数、多重检测能力、定量准确度和高灵敏度等特点,因此被广泛应用于环境、有机合成、制药等领域。
对比与选择
高效液相色谱法在植物激素检测中的主要优势
高灵敏度:HPLC能够检测到极低浓度的植物激素,这对于研究植物激素在植物体内的微小变化至关重要。
良好的选择性:HPLC能够有效地区分结构相似的植物激素和其代谢产物,这有助于研究者准确地识别和量化特定的植物激素。
广泛的适用性:HPLC可以用于不同植物物种和不同组织类型的植物激素检测,使得该技术具有很广的应用范围。
简化的前处理步骤:HPLC通常伴随着固相萃取等前处理方法,这些方法能够有效地减少基质效应,提高分析的准确性和重现性。
快速的分析速度:相比于传统的色谱方法,HPLC的分析速度更快,这对于需要大量样品快速筛查的研究尤为重要。
无需衍生化处理:HPLC不需要像某些其他分析方法那样进行衍生物转化,这简化了分析流程,降低了成本,并减少了潜在的误差。
液相色谱串联质谱法(LC-MS/MS)相比传统的高效液相色谱法(HPLC)在植物激素检测中的主要改进点包括:
提高灵敏度和选择性:LC-MS/MS技术具有高灵敏度和高选择性,能够检测到极低浓度的植物激素,这对于研究植物激素的生物功能至关重要。
降低检测限:由于LC-MS/MS技术的高灵敏度,其检测限远低于传统HPLC法,使得即使是微量的植物激素也能被准确检测出来。
扩大检测范围:LC-MS/MS技术可以分析气相色谱-质谱仪(GC-MS)无法分析的极性、低挥发性或蛋白类样本,从而在植物激素检测中具有更广泛的应用前景。
简化样品前处理:LC-MS/MS技术通常配合先进的样品前处理技术,如固相萃取(SPE),这些技术可以有效地提取和净化植物激素,减少了传统HPLC法中繁琐的前处理步骤。
提高分析速度:LC-MS/MS技术的高通量和快速分析能力,使得植物激素的检测更为迅速,有助于加快科研进程。
减少样品消耗:由于LC-MS/MS技术的高灵敏度,通常需要的样品量较少,这对于珍贵或难以获取的植物材料尤为重要。
保证取样代表性的方法
选择具有代表性的样株:应该选取数个密度、株型、长势、生育期等相近一致的植株混合,作为一个样品,以减少个体间存在的差异。同时,应避免采集过大或过小的植株、受病虫害或机械损伤的植株,以及田边、靠近道路、建筑的植株。
统一采样时间和部位:采样时间和部位的统一性对于保证数据的可比性至关重要。应根据实验设计和研究目的,选择合适的时间和部位进行采样。
快速冷冻保存:取样后应立即放入液氮速冻,并保存于超低温冰箱中,以减少植物样本在常温下的暴露时间,从而保持激素的稳定性。
避免交叉污染:在取样过程中,应采取措施避免样品之间的交叉污染。例如,使用不同的容器和工具处理不同的样品,并在处理前后进行适当的清洁。
遵循标准化操作流程:在取样和样品处理过程中,应严格遵守标准化操作程序(SOP),以确保数据的准确性和可重复性。
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样本要求
采集的样品,均应在短时间内进行分析检测,如不能及时分析检测的则需要进行处理和保存,一般应遵循的原则是:环境干燥、温度较低、避免光照、密封保存。
鲜样:取样后立即放入用于包装样本的铝箔或冷冻保存管(提前进行编号)并放入液氮速冻,-80℃超低温冰箱保存,足量干冰邮寄运输,避免反复冻融。
烘干样:取样后用柔软湿布擦净,不应用水冲洗。尽快晾干并将样品置于105 ℃的烘箱中烘 15min以终止样品中酶的活动。经过杀青之后,应立即降低烘箱的温度,维持在70 ~80℃,直到烘至恒重。若测定样品中金属元素的含量,应注意金属器械的污染问题,以防干扰。
如何处理以避免酶降解或转化
样品采集:选择合适的植物部位,如根、茎、叶、花粉、果实、种子、花器官等新鲜材料作为提取分离的材料。为了避免植物激素的降解,材料称重后,迅速用液氮冷冻,并保存于-80℃的冰箱中。
样品提取:选择合适的有机溶剂来提取目标分析物,如80%甲醇是植物激素分析最常用的提取剂。在提取过程中,植物基质中其他组分会被一并提取,因此需要进一步净化。常用的纯化方法有液相萃取法和固相萃取法等。
样品纯化:提取的植物内源激素粗提物中含有大量的色素和酚类等干扰物质,影响检测结果的准确性。因此,检测前需要对粗提物进行纯化。常用的纯化方法有液相萃取法和固相萃取法等。其中,固相萃取法具有节省溶剂、简单快速、重现性好、回收率高等优点,已在植物内源激素的纯化方面得到越来越多的应用。
样品保存:在整个处理过程中,应避免光照、高氧和高温等外部环境,这些因素可能导致植物激素的降解。在提取溶剂中加入铜试剂等抗氧化剂可以帮助避免植物激素的降解。
样品运输:如果需要将样品运输到实验室进行检测,应确保样品在低温条件下运输,以防止激素降解。
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检测仪器