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

作者：周彬; 于小晶^*; 张民^*; 田虹雨; 董晶晶; 郭蕾; 张天骄

来源：植物营养与肥料学报, 2022, 28(07): 1308-1317.

• 褪黑素
• 壳聚糖
• 缓释封装
• 光降解
• 抗旱

【目的】褪黑素可提高作物抗旱性，但容易降解。本研究试图开发具有缓释和抵御光降解能力的褪黑素壳聚糖微粒，并对其抗旱性进行评价。【方法】利用壳聚糖与三聚磷酸钠和果胶所产生的静电引力，使三者之间产生交联形成包裹褪黑素的杂化微粒，从而实现褪黑素的缓释和保活。确定投入褪黑素质量为5 mg时制备的褪黑素壳聚糖微粒作为试验材料(MP-MT)。利用扫描电子显微镜(SEM)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)，对褪黑素壳聚糖微粒(MP-MT)表面形貌及官能团特性进行表征。采用超高效液相色谱技术，探究MP-MT对褪黑素的缓释性能和抵抗光降解的性能。以两叶一心的小麦幼苗为试材，进行灌根试验。将基质最大持水量的80%设为正常对照(CK1)，基质最大持水量的40%设为干旱对照(CK2)；在干旱胁迫下，设施用1.0 g/L褪黑素(MT1.0)、壳聚糖微粒(MP)和含褪黑素0.5、1.0、1.5 g/L的褪黑素壳聚糖微粒(MP-MT0.5、MP-MT1.0、MPMT1.5)，共7个处理。在处理后第8天，取样分析小麦幼苗株高、干重、鲜重、叶片SPAD值、根系生长、抗氧化酶活性及丙二醛含量。【结果】当褪黑素投入量为5 mg时MP-MT对褪黑素的包封率最稳定，为52.14%，之后的相关试验均以该比例制备的褪黑素壳聚糖微粒(MP-MT)作为试验材料。通过SEM照片发现，MP-MT微粒粒径相较于壳聚糖微粒增加且表面变粗糙。MP-MT微粒FTIR结果同时检测出现了壳聚糖、褪黑素等组分的特征峰，表明褪黑素在微粒中存在。模拟释放试验结果表明，MP-MT在pH 5.0和pH 7.0磷酸缓冲溶液下36h的释放率分别为65.43%、50.13%。模拟光降解试验表明，可见光照射4 h时MP-MT中褪黑素的光降解率较普通MT降低了143.37%。小麦幼苗干旱胁迫试验结果表明，与MT1.0处理相比，3个MP-MT处理的小麦幼苗干重增加4.50%～22.73%，根系长度增加15.92%～32.56%，过氧化酶活性提高19.56%～20.34%，丙二醛含量降低9.77%～12.30%(P<0.05)。【结论】壳聚糖/三聚磷酸钠/果胶的褪黑素封装体系可以实现褪黑素的缓释和保活，显著提高干旱胁迫下小麦幼苗SPAD值，促进根系发育，提高抗氧化酶活性，从而提高小麦幼苗抗旱性。

• 单位
  山东农业大学; 经济管理学院