精胺在提高植物净化甲醛污染中的应用制造技术

本发明专利技术公开了精胺（Spermine）的新用途，即在增强植物净化甲醛污染中的应用；实验结果表明，与未添加精胺的对照组相比，添加精胺后，在甲醛污染环境中的烟草叶片的过氧化物酶、过氧化氢酶和抗坏血酸过氧化物酶活性均升高，并且溶液中甲醛剩余量，烟草叶片中过氧化氢含量和丙二醛含量均降低；说明精胺可以提高烟草的抗氧化酶活性，减缓了烟草叶肉细胞的过氧化，所以提高了叶片对甲醛的吸收率，从而加强了植物净化甲醛污染的功能。

Application of spermine in improving formaldehyde pollution of plant

The present invention discloses spermine (Spermine) new uses, namely in the enhancement of plant application in the purification of formaldehyde pollution; the experimental results show that compared with the control group without adding spermidine, spermine added after tobacco leaves in formaldehyde pollution in the environment of peroxidase, catalase and ascorbate peroxidase activity increased the remaining amount, and solution of formaldehyde, hydrogen peroxide content and decreased MDA content in tobacco leaves; that spermine can improve tobacco antioxidant activity, slowing the peroxidation of tobacco mesophyll cells, so improve the leaves on formaldehyde absorption rate, so as to strengthen the functions of Plant Purifying Formaldehyde pollution.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于植物净化环境污染的领域，涉及精胺的新用途，具体为精胺在提高植物净化甲醛污染中的新用途。
技术介绍
烟草（Nicotiana tabacum L.）是一种在我国种植广泛的经济作物。烟草叶片较大，气孔数目多，气孔较大，是吸收环境中甲醛的极佳的植物材料。作为模式已经被广泛研究，用13C标记的H13CHO处理烟草叶片经13C-NMR分析结果说明甲醛在烟草叶片中代谢产生四种有机酸[4-13C]Asn、[3-13C]Gln、[U-13C]OA和H13COOH，没有糖类物质产生。烟草代谢HCHO的途径可概括为：HCHO进入烟草细胞后，在细胞质溶胶中首先与GSM（谷胱甘肽）结合形成了加合物HM-GSH（S-羟甲基谷胱甘肽），在FALDH（甲醛脱氢酶）催化下产生Forml-GSH（甲酰谷胱甘肽），随后在ESD（甲酰基谷胱甘肽水解酶）作用下生成甲酸，然后扩散进入叶绿体中，在GOS（乙醛酸合成酶）作用下生成Glyoxylic acid（乙醛酸），乙醛酸进入过氧化物酶体，被GO（乙醇酸氧化酶）氧化为OA（草酸），草酸进入细胞质溶胶中被OCS（草酰胺-CoA合成酶）催化生成Oxalyl-CoA（草酰-CoA），进而形成CO2，与PEP（磷酸烯醇式丙酮酸）在PEPC（磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶）作用下形成OAA（草酰乙酸），OAA最终进入线粒体中的TCA循环，终产物为Gln或Asn。叶绿体与植物的光合作用密切相关并在植物甲醛代谢中发挥着非常重要的作用，叶绿素的含量直接反应叶绿体的受破坏程度，当植物受到环境中的甲醛胁迫时，植物会出现病变并加速衰老，最明显的表现之一是植物叶绿体遭到破以及叶绿素的分解加速和含量快速下降，通过测定叶绿素含量，能反映出植物在逆境胁迫下的生命活力。植物的器官在衰老或者受到甲醛的胁迫时，由于体内活性氧代谢加强，而使过氧化氢（H2O2）和丙二醛(MDA)产生积累，并发生膜脂过氧化作用。H2O2可以直接或间接的氧化细胞内核酸、蛋白质等生物大分子，并使细胞膜遭受损害，从而加速细胞的衰老或者解体。MDA是自由基进行膜脂过氧化作用过程中的最终产物之一，丙二醛和酶结合、交联使之失活从而导致细胞膜作用的紊乱，以至于生物膜的结构和功能被破坏。MDA和H2O2通常被作为质膜过氧化指标，用来表示细胞膜脂过氧化程度与植物在逆境下遭受伤害反应的强弱。植物体内这两种物质积累越多，说明植物受损害越严重。SOD、CAT、POD 、APX等统称为保护酶系统，保护酶体系清除活性氧的能力是决定植物对胁迫抗性的关键因素。植物受到甲醛胁迫时，体内主要利用抗氧化酶系统来清除活性氧，来解除或者减少甲醛胁迫对植物的损害。 多胺作为一类植物激素，具有调节植物的生长发育和延缓植物细胞衰老等生理功能，当植物遭遇逆境胁迫时，植物体内多胺不仅可以通过歧化反应直接清除活性氧, 而且还可以通过提高抗氧化酶活性来减少活性氧的积累。精胺是含有两个氨基和两个亚氨基的多胺类物质，在植物体内由丁二胺和S-腺苷蛋氨酸经一系列酶促反应后生成。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种提高植物净化环境中甲醛污染能力促进剂，即精胺（Spermine）在植物净化甲醛污染中的应用。本专利技术的上述目的是通过下述的技术方案得以实现的：1、野生型烟草（Nicotiana tabacum L.）的继代培养与取材在超净工作台中继代无菌的野生型烟草于含有 MS 固体培养基的组培瓶中,于恒温 25℃、24 h 光照的组培室中培养30天后，剪取大小和颜色相近的烟草叶片用于实验。2、不同浓度梯度精胺促进烟草叶片吸收甲醛的研究设置不同实验组使4 mmol/L的甲醛溶液中精胺浓度分别为0 μmol/L、50 μmol/L、100 μmol/L、150 μmol/L、200 μmol/L，每个实验组浸泡2g新鲜的烟草叶片于甲醛溶液，100 μmol·m-2·s-1光照，摇床转速100 r·min-1进行实验，在6 h、12 h、24 h、48 h、72 h时分别测定剩余的甲醛含量；并在烟草叶片处理72小时后分别测定其叶绿素a和叶绿素b的含量；从而筛选出精胺的最佳添加浓度。3、最适浓度的精胺刺激48h后烟草叶片生理生化指标的的测定取2g新鲜烟草叶片加入到含有最适精胺浓度的4 mmol/L 的甲醛溶液中，于100 μmol·m-2·s-1光照，摇床转速100 r·min-1下处理48小时，设置三组重复，处理后测定烟草叶片过氧化物酶（POD）、过氧化氢酶（CAT）和抗坏血酸过氧化物酶（APX）活性，以及烟草叶片中过氧化氢（H2O2）含量和丙二醛（MDA），以确定精胺刺激对烟草叶片抗氧化酶含量的影响以及烟草叶片过氧化的程度，为精胺促进植物对甲醛的代谢确定生理依据。本专利技术提供的精胺作为提高植物环境中甲醛污染能力的促进剂，具有使用方便，成本很低，实用性强，开辟了用调节剂提高植物净化甲醛污染的一条途径，有助于科研工作者对精胺提高植物净化甲醛污染能力分子机理的研究，为科研工作者研究植物中精胺与14-3-3蛋白相互作用提供了一定的理论支持；该调节剂显著提高了植物净化水体中甲醛污染的能力，在环境保护和水污染防治领域具有广阔的前景，烟草作为科研中的模式植物，实验结果有一定代表性，也为将这一专利技术应用到其他植物净化水体中甲醛污染提供了新的思路。本专利技术的有益效果：本专利技术所述的提高植物净化甲醛污染能力的促进剂，具有投入低、操作简单、效率高的特点，并能显著提高了植物净化水体中甲醛污染的能力。在环境保护和水污染防治领域具有广阔的前景。常温下，精胺是比较理想的植物净化水体中甲醛污染的促进剂，精胺刺激烟草叶片可以提高烟草叶片中与甲醛代谢相关的酶的活性，从而提高甲醛吸收率，对水体中甲醛污染防治具有重要意义。烟草作为科研中的模式植物，实验结果有一定代表性，也为将这一专利技术应用到其他植物净化水体中的甲醛污染提供了新的思路。本专利技术有助于科研工作者对精胺提高植物净化甲醛污染能力分子机理的研究以及植物中精胺与14-3-3蛋白相互作用并调节相关抗氧化酶的活性的研究提供了一定的理论支持。附图说明图1为不同精胺浓度激烟草叶片，在4 mmol/L HCHO溶液中不同时间点HCHO剩余量的测定结果；图中对照表示组培瓶中只加入4 mmol/L HCHO溶液，并未加入烟草叶片，也未加入精胺；0-200 μmol/L表示组培瓶中加入的4 mmol/L HCHO溶液中所含的精胺浓度；图2为在4 mmol/L HCHO溶液中，不同浓度精胺刺激烟草叶片72 h后烟草叶片中的叶绿素a含量（A图）和叶绿素b含量（B图）；图3为在4 mmol/L HCHO溶液中，未用精胺刺激以及最佳浓度（100 μmol/L）精胺刺激烟草叶片后MDA含量（A图）和H2O2含量（B图），图中对照表示未经任何处理的新鲜烟草叶片；甲醛（24）和甲醛（48）分别表示未加入精胺的4 mmol/L HCHO溶液处理烟草叶片24 h和48h后所测得结果；精胺（48）表示含100 μmol/L 精胺的4 mmol/L HCHO溶液处理烟草叶片48h后所测得结果；图4为在4 mmol/L HCHO溶液中，未用精胺刺激以及最佳浓度（100 μmol/L）精胺刺激烟草叶片后APX本文档来自技高网...

【技术保护点】
精胺在提高植物净化甲醛污染中的应用。

【技术特征摘要】
1.精胺在提高植物净...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈丽梅，司志浩，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53