蔗糖基聚合物的制备和应用及其对植物的作用机理探索

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1、广西大学博士学位论文蔗糖基聚合物的制备和应用及其对植物的作用机理探索姓名：何英姿申请学位级别：博士专业：化学工艺指导教师：魏远安20050601蔗糖基聚合物的制备和应用及其对植物的作用机理探索摘要本文研究并开发了一种新的方法合成蔗糖基聚合物。由于蔗糖基聚合物具有富于吸引力的独特·陛能，如亲水性、生物活性、生物降解性等，从20世纪90年代开始，国际上研究以蔗糖为原料制备这类聚合物的兴趣不断增长。蔗糖基聚合物可以由传统的化学法和酶法合成。本文采用一种新的合成途径——预辐射聚合法制备蔗糖基聚合物，已申请国家发明专利，是一种清洁、可控、可靠的合成途径。蔗糖在

2、有空气的条件下进行”co的y射线辐照，辐照后使蔗糖有了引发活性，活化蔗糖和另一种单体(如丙烯酸)发生聚合反应，从而生成蔗糖基聚合物。反应条件温和、清洁，室温下反应在水溶液中进行，无需添加任何zjI发剂或其它化学试剂。本文研究了蔗糖预辐射剂量、温度、反应物料配比对蔗糖基聚合物的粘均相对分子质量和产率的影响。要获得适合于农业生产应用的蔗糖基聚合物，其相对分子量为6万左右，蔗糖和丙烯酸的最优聚合反应条件为：预辐射剂量1kGy、反应温度为常温20℃；反应时间15h；水、蔗糖与丙烯酸配比为5：5：1(v／w／v)。对其反应机理也做了初步探索，初步确定为自由基引

3、发聚合。在有空气的情况下经60co的Y射线预辐照，蔗糖产生的自由基和氧结合生成了稳定的过氧化物，使蔗糖晶体拥有了引发活性(以活化蔗糖的形式)，在辐射场外，采用均相体系溶液聚合，丙烯酸单体以水为溶剂，预辐照的活化蔗糖既是引发剂又是单体，在溶液内由自由基引发蔗糖与丙烯酸的聚合反应，反应15小时，生成蔗糖基聚合物。产物进行分离纯化，并用核磁共振、红外光谱、紫外光谱和扫描电镜对其进行了结构表征，该聚合物与已报道的蔗糖基聚合物不同，扫描电镜显示蔗糖基聚合物具有孑L洞结构，易溶于水，其水溶液制成的薄膜有良好的透气性。本研究表明，用预辐射聚合法制备的产物蔗糖基聚合

4、物不仅是良好的可生物降解的材料，还是一种新型植物生长调节剂。本文从几个方面进行了蔗糖基聚合物的应用研究。首先，蔗糖基聚合物可以用作水果保鲜剂。用涂膜法让蔗糖基聚合物在芒果(一种亚热带水果)表面形成具有微孑L的薄膜，抑制细胞呼吸强度，达到自动气调的效果，使芒果处于接近冬眠状态，可以防止果实脱水、萎缩及微生物的侵蚀，有较明显的延长贮藏寿命的保鲜作用，常温下雏使芒果保鲜19天，达到好果率80％。第二，可作为植物生长调节剂对平菇、玉米栽培具有显著的增产效应，可增产20％以上。另外，对龙眼、芒果、黄皮果、甜瓜等水果能有效提高果品的可溶-陛固形物，降低酸度，增加

5、总糖的含量，具有明显的增甜作用。本文从植物生理水平研究了蔗糖基聚合物对植物内部生理生化反应机理的影响，获得了非常有意义的结果。试验数据表明，蔗糖基聚合物能明显提高玉米叶片中的叶绿素含量，延长叶片功能期，因两提高了叶片的光合速率，促进了光合作用及产物的积累：同时降低了叶片的呼吸速率和蒸腾速率，减少呼吸消耗，最后表现为玉米籽粒产量增加。蔗糖基聚合物还能有效提高玉米叶片中主要防御酶SOD和CAT的活性，但却降低了POD活性。蔗糖基聚合物能提高玉米酐片SS、SPS的活性，可能会对玉米籽粒中蔗糖合成与转化起着重要的作用，尤其是抽穗期喷施蔗糖基聚合物使SPB活性

6、大幅提高，有利于蔗糖的积累。在对植物内源激素的影响方面，蔗糖基聚合物可以明显提高玉米抽穗期和灌浆期GA3含量，提高于玉米拔节期、抽穗期、灌浆期l从含量，对玉米的生长发育起到了促进作用；使苗期、拔节期、抽穗期玉米叶片的ABA含量降低并维持在较低水平，到灌浆期才略有回升，与对照基本处于相同的水平，利于玉米的生长和籽粒的灌浆；使玉米各生长期的zT含量降低，对植物的生长则可能起到负面作用。在小果期喷施蔗糖基聚合物可提高妃子笑荔枝座果率，提高SOD、CAT活性，降低POD活性，在植株的抗逆、抗病及防止果实落果方面效果显著。并且经蔗糖基聚合物处理后，妃子笑荔枝叶

7、片的ss和SPS酶活性均有较大幅度的上升，对果实中蔗糖的积累十分有利。总之，本文采用的蔗糖基聚合物的预辐射聚合制备法是一种瓤的、清洁的合成途径，并对产物进行了纯化和结构表征。蔗糖基聚合物在植物上的应用机理研究结果部分地证明了其作为一种新型植物生长调节剂的作用。田间试验结果也表明，适合分子量和浓度的蔗糖基聚合物对供试植物的生理方面有显著的影响，如生长佚、提高作物籽粒或水果的产量。因此，蔗糖基聚合物在农业及工业应用方面有着很好的潜力和诱人的前景。关键词：蔗糖基聚合物预辐射聚合法自由基引发结构表征水果保鲜增产植物生长调节剂酶IIISucrose—based

8、polymer：preparation，charaeterizationanditsphysiologica