干燥剂处理时间和数量对GC-MS检测油菜根系分泌物结果的影响

干燥剂处理时间和数量对GC-MS检测油菜根系分泌物结果
的影响
张红;安蓉;高亚军
【摘要】采用水培试验，利用CH2 Cl2提取油菜幼苗的根系分泌物，通过干燥剂无水硫酸钠的不同处理后，用GC-M S检测鉴定其成分。

结果表明，干燥剂过夜处理的根系分泌物检测基线漂移不大且比较平稳，干燥剂处理2h的根系分泌物检测基线在中后期漂移较大。

通过GC/M S鉴定结果发现不同处理之间差别较大，鉴定出的根系分泌物主要包括烃类、醇类、酯类、酸类及其它化合物，且这些物质中大多数具有化感作用，对植物在逆境环境中的生长和发育有一定的影响。

%In the water culture experiment ,rape seedlings root exudates were extracted by CH2Cl2 ,af-ter different desiccant treatments by anhydrous sodium sulfate ,the extract was detected and identified by GC-MS .The results showed that the root exudates baseline drift was small and stable with overnight des-iccant treatment ,while that was bigger with 2h desiccant treatment .The GC/MS detection results showed large differences between different treatments .The root exudates include
hydrocarbons ,alcohols ,esters , acids and other compounds ,most of these substances have allelopathic effects ,w hich have some impact on the plant grow th and development in adversity .
【期刊名称】《分析仪器》
【年(卷),期】2014(000)003
【总页数】7页(P70-76)
【关键词】气质联用;油菜;根系分泌物;化感作用
【作者】张红;安蓉;高亚军
【作者单位】西北农林科技大学资源环境学院，农业部西北植物营养与农业环境重点实验室，杨凌 712100;西北农林科技大学资源环境学院，农业部西北植物营养
与农业环境重点实验室，杨凌 712100;西北农林科技大学资源环境学院，农业部
西北植物营养与农业环境重点实验室，杨凌 712100
【正文语种】中文
植物根系在生长发育过程中，除溢泌质子和其它无机离子外，还不断向生长介质中释放大量有机物质，即根系分泌物。

它是由种类繁多、数量各异的糖、氨基酸、有机酸等初生代谢产物和酚类等次生代谢物以及一些未知名的代谢物所组成的混合物，在土壤结构形成、土壤矿物风化、土壤养分活化、促进植物养分吸收、根系土壤养分移动及环境胁迫缓解等方面都具有重要作用［1-6］。

植物通过代谢产生的根系分泌物，除糖、氨基酸、有机酸、酶、酚及刺激物质等，还包含很多化感物质，其中次生代谢产生的根系分泌物主要用来适应不良环境，所以深入研究植物根系分泌物的种类、影响因素及根系分泌物的分离、提纯方法和功能，对根分泌物的形成及其作用机理具有重要意义［8-10］。

目前根系分泌物研究取得了较大进展，大多数学者用液相色谱和离子色谱检测根系分泌物中的有机酸，虽取得了满意结果，但毕竟只是根系分泌物中的一小部分物质［11-13］。

气质联用仪分辨率高、鉴别能力强，具有需样量小、灵敏度高，能对待测组分的功能团进行有效鉴定等优点，不少学者利用它检测不同植物根系分泌物
的组分和化合物种类［14-16］。

气质联用仪在测定样品前，除了关键的提取步骤之外，还有用干燥剂除水的过程，虽然除水仅仅为测试样品的一小部分工作，但是该过程也往往影响到最终的鉴定结果。

样品在前处理过程中，难免有水分的掺杂，由于水的膨胀系数很高，气质联用仪中气相部分的毛细管柱不耐受水分，所以样品在前处理必须经过干燥剂脱水过程，通常采用无水硫酸钠。

无水硫酸钠是白色均匀细颗粒或粉末，无臭，味咸而带苦，易溶于水，溶解度在0～30.4℃内随温度的升高而迅速增大。

溶于甘油，不溶于乙醇，水溶液呈中性。

当水溶液低于32.38℃时，则以十水物结晶析出，高于32.38℃时开始以无水硫酸钠结晶析出。

主要用于有机溶剂的干燥除水，有除水效果快、残留少等特点。

气质联用仪测定所需的样品体积很小，一般1～2mL，加入无水硫酸钠的量以及处理的时间长短往往决定了样品除水的效果。

如何达到良好的除水效果，而又不产生一定的基质效应，这个处理过程在很多文献中概述笼统，互联网上观点各异，不同的样品和提取方法很难总结出相应的规律。

本研究以水培的油菜植株为材料，利用化学溶剂（CH2 Cl2）浸提，在减压状态浓缩后，用GC-MS检测分离鉴定其根系分泌物质，试图通过干燥剂对样品不同处理的检测结果来探讨干燥剂的正确使用方法，以便给相关研究提供参考依据。

1 材料与方法
1.1 供试材料
供试材料为油菜，采用水培试验，营养器采用黑色塑料桶，带空塑料泡沫板作盖板。

实验设3次重复，供试化学药品均为分析纯。

本试验在西北农林科技大学温室大
棚中进行。

1.2 培养收集与提取方法
将水培生长的油菜植株，移栽至2L0.5mmol/L的CaCl2溶液中，培养4h（9：
00-13：00），用250mL CH2Cl2提取根洗液2次，减压浓缩至2mL。

1.3 实验设置
对浓缩的样品进行干燥，设置4个处理水平，无水硫酸钠适量（2g）和过量（5g）处理，处理时间为2h和过夜处理（12h以上），再将处理过的提取液过0.22μm 膜，提取液用作GC-MS上机测定。

1.4 测试条件
提取好的样品在西北农林科技大学资源环境学院实验教学中心色谱分析仪器室用GC-MS测定。

仪器型号为ThermoFisher Trace GC 2000DSQII。

气相条件：毛细管柱BP-5MS（30m×0.25mm×0.25μm），进样口温度250℃，柱温起始50℃，保留1min，以10℃/min程序升温至120℃，保持1min，再以3℃/min程序升温至250℃，保持15min。

载气为He，不分流进样，流量
1mL/min，溶剂延迟5min，进样量为1μL。

质谱条件：电子轰击源70eV，全扫描模式，扫描范围是m/z33～453amu，离子源温度250℃，传输线温度250℃。

应用NIST09质谱数据库，通过计算机检索进行未知物以及相对含量的测定。

2 结果与分析
2.1 干燥剂处理时间的影响
图1-4是油菜苗期根系分泌物在CH2Cl2浸提液萃取减压浓缩经干燥剂不同处理
后GC/MS检测得出的总离子流质谱图。

从图中可以看出，在油菜苗期，根系能分泌大量有机化学物质，检测出来的特征峰较多且分布密集，特征峰分离相对比较好，干燥剂在样品前期不同处理的差异比较明显。

主要表现在：等量干燥剂（2g）处
理条件下，处理时间即2h和过夜处理相比较存在差异，但是差异不大，基线漂移不大，图1检测出来的化学成分的种类数为45种，图2为44种。

在过量干燥剂（5g）处理条件下，过夜处理和2h处理的也存在差异，但是整体差异不大，其检
测基线在中后期漂移均比较大，图3检出24种化学物质，图4检测出20种化学物质。

总体来看，过夜处理的根系分泌物所检测出来的复杂物质成分明显要比2h
处理的多，而且过夜处理后的样品检测时的总离子流强度也比2h处理的要高。

图1 2gNa2SO4过夜处理的油菜根系分泌物总离子流图
图2 2gNa2SO42h处理的油菜根系分泌物总离子流图
图3 5gNa2SO4过夜处理的油菜根系分泌物总离子流图
图4 5gNa2SO42h处理的油菜根系分泌物总离子流图
2.2 干燥剂处理量的影响
在同样的处理时间条件下，从图1和图3可以看出，5g无水Na2SO4过夜处理
的根系分泌物检测基线在中后期漂移较大，且检出物仅有24种，而2g无水
Na2SO4过夜处理的根系分泌物检测基线则漂移不大且比较平稳，检出物共有46种，是相同处理时间下干燥剂过量处理的1.92倍。

图2和图4分别是2g和5g
无水Na2SO4处理2h的根系分泌物总离子流图，前者检测基线漂移不大且比较
平稳，检出物有44种，而后者的检测基线在中后期漂移较大，且检出物仅有20种，是相同处理时间下干燥剂过量处理的2.20倍。

GC/MS鉴定结果（见表1）表明，油菜根系分泌物的CH2Cl2提取物主要包括烃类、醇类、酯类、酸类及其它化合物，图1鉴定出45种化合物，其中烃类31种，醇类5种，酯类9种。

图2鉴定出44种化合物，其中烃类34种，醇类6种，酯类3种，酸类1种。

图3鉴定出24种化合物，其中烃类15种，醇类4种，酯类3种，酸类1种，其它类1种，图4鉴定出20种化合物，其中烃类17种，酯类
2种，酸类1种。

由表1可以看出，不同干燥剂处理的根系分泌物鉴定出来的结
果差别比较大。

综上所述，各处理差别具体表现在：（1）总离子流浓度随干燥剂处理时间延长而降低，适量处理比过量处理总离子流浓度高；（2）干燥剂使用过量后，虽然检测
结果没有无水Na2SO4基质干扰，但其检测物质种类减少，这有可能是因为过量的Na2SO4掩蔽了其它成分的有效检出；（3）适量干燥剂处理的时间越长，检测出来的成分越多越复杂。

由于根系分泌物种类复杂，其数量和性质差异较大，仅利用有机溶剂提取的也只能是其中的部分物质，而且这些物质中具有生物活性的成分很多，往往能够产生一定的累加效应，进而可能导致检出物种类数量之间的差别较大。

干燥剂过量处理的总离子流图中基线在中后期漂移较大，可能是由于过量的无水Na2SO4掩蔽掉其中一部分有效成分，在升温的过程中导致基线随温度升高而向上漂移，这有待于进一步研究确证。

表1 油菜苗期主要根系分泌物鉴定结果Area%类别名称图1图2图3图4烃类5-丙基十碳烷2，6-二甲基十一烷4-环己基十一烷2，6，11-三甲基十二烷3-甲基十三烷6-甲基十三烷-0.49----1.46 0.52 0.70-1.13-0.33-----
续表1类别名称图1图2图3图4烃类5-丙基十三烷2，6，10-三甲基十四烷4-二乙基十四烷十五烷2-甲基十五烷3-甲基十五烷2，6，10-三甲基十五烷5-甲基十五烷6-甲基十五烷7-甲基十五烷8-己基十五烷十六烷3-甲基十六烷0.62
1.42-1.30 0.81 1.65-1.09 0.78
2.25-
3.54 0.93 1.34 3.71 0.85 1.03 0.51 0.56
2.35--1.610.81----0.800.80--1.34 4.28 0.91----1.08-4.67-7-甲基十六烷双含氧十二烷基十六烷2，6，10，14-四甲基十六烷十七烷3-甲基十七烷9-己基十七烷9-辛基十七烷2，6，10，14-四甲基十七烷2，6，10，15-四甲基十七烷2，6-环己基十七烷2-甲基十八烷5-甲基十八烷6-甲基十八烷3-乙基-5-（2-乙丁基）十八烷2-甲基十九烷3-甲基十九烷9-甲基十九烷2，3-二甲基十九烷5，14-含双氧十九烷二十烷2-甲基二十烷3-甲基二十烷-1.19-0.64-
3.25 0.71
4.36 1.33-3.52-0.70-0.29 4.89----2.73 1.40 0.96 2.80 3.52 0.62 7.33 0.63-0.95-4.20 0.39 0.59 3.95 0.98 0.70 0.84----1.80 1.49 4.88----1.65 0.93--
5.484.35--2.19 0.74-34.63 0.69 1.11------22.60 0.74 0.92 0.96 57.0541.48----
续表1类别名称图1图2图3图4烃类7-己基二十烷10-甲基二十烷2-环己基二十烷9-环己基二十烷二十一烷11-（1-乙烷基丙基）二十一烷Z-5甲基-6二十一烷二十四烷17-三十五烷辛基环葵烷1-己基十四烷基环己烷1，4-二甲基-2-十八基环己烷2.46 2.84-0.83-0.36 0.38 0.94------0.76 7.97 2.06------0.951.15 0.57-4.34-0.64-3.17------4.78 8.07 1.21 1.23 0.871.09醇类2-（十八环氧基）乙醇αα-二甲基苯甲醇2-己基-1-辛醇2-甲基1-十六醇叔十六硫醇柏木醇2-己基1-葵醇2-（9-含氧葵烯）乙醇18-溴代1-十八醇乙酰氧基-7，8-环氧羊毛甾烷-11-醇5，14，23-十八基-14，15-二醇0.45-0.68 2.18 3.87-1.13 1.19 0.39 1.01 3.61 3.66 0.85------1.09 0.86 1.90 0.93--戊酸，5-羟基-2，4-丁基酯亚硫酸丁基脂7-甲基-Z-十四烯-1-醇酯亚硫酸丁十二烷基酯亚硫酸己基十三酯亚硫酸丁基十四酯亚硫酸丁十七烷基脂棕榈酸甲酯亚硫酸十八基戊烷基脂邻苯二甲酸，2-乙基己基十四烷基脂异胆酸乙酯--0.36 0.83 1.21 0.55 0.33 0.61 0.32 0.58 0.50 0.44 0.26------
续表1注：“-”表示未检出。

类别名称图1图2图3图4酯类6，9，12，15-二十二碳四烯酸甲基脂15-异丁基-（13àH）-异珂巴酯3-戊烷基环氧乙烷十一烷酸反式甲酯孕烷-7，8，9，11，20-戊醇-18-羧酸，7，11-二醋酸盐-18，20-内酯9-十六烯酸，9-十八烯酯0.32------0.63-2.92 1.17 0.77 0.62--酸类二十六烷基醋酸3-丙基埃斯特油酸工业标准-花生酸--0.94---0.73---0.99其它9-十二烷基十四氢蒽--0.91-
3 结论与讨论
总体来看，干燥剂处理时间的长短影响检出物质种类的数量，处理时间长检出物质种类也多，种类相对复杂，且处理时间长的样品检测时的总离子流强度也比较高。

干燥剂不同数量的处理影响检测基线的漂移，适量处理，整体基线比较稳定，漂移不大，而过量处理基线在中后期漂移较大，且其检出物的数量差异较大，在处理时
间相同干燥剂处理量不同的前提下，检出物种类数量相差在1.92～2.20倍之间。

干燥剂过量处理的总离子流图中基线在中后期漂移较大，可能是由于过量的无水Na2SO4掩蔽掉其中一部分有效成分，在升温的过程中导致基线随温度升高而向
上漂移，这有待于进一步研究确证。

由于根系分泌物成分的复杂性，仅利用有机溶剂难以提取全部的有效成分，且部分成分具有一定的生物活性，容易产生累加效应，掩蔽其它成分的有效检出，导致不同处理之间的检测数量差异较大。

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