不同表面活性剂对赤霉素在苹果角质膜渗透的影响

李守龙 岳彩鹏 于倩倩 张尧尧 胡文浩 史团省

摘要 [目的]探讨不同表面活性剂的使用效果，筛选出高效复合型的表面活性剂。[方法]在20、25和30 ℃条件下选用辛二酸二乙酯（DESU）、磷酸三丁酯（TBP）和癸二酸二乙酯（DES）3种不同浓度表面活性剂及其不同配方的复合型表面活性剂，进行了离体苹果角质膜渗透试验，研究不同表面活性剂对赤霉素在角质膜渗透吸收的影响。[结果]TBP、DES和DESU及其混合型的表面活性剂都对赤霉素在苹果果实离体角质膜上的渗透有明显的促进作用。其中，DESU的促进作用高于TBP和DES，是对照组效果的5.27倍，使用的最佳浓度为300 mg/L；DES和TBP作用效果分别是对照组的4.87和3.97倍，最佳使用浓度分别为180 和60 mg/L；混合型的表面活性剂TBP+DESU（浓度为60 mg/L+300 mg/L）对赤霉素的渗透促进作用最显著，是对照组的7.39倍。[结论]该研究结果为植物微肥产品的研发、生产和使用提供了理论依据。

关键词 苹果角质膜；表面活性剂；复合型表面活性剂；赤霉素；渗透量

中图分类号 S-3文献标识码 A文章编号 0517-6611（2018）16-0004-04

Abstract [Objective] The aim was to explore the use effect of different surfactants and screen out effective compound surfactant.[Method] A highefficiency compound surfactant was selected to explore the effect of different surfactants， the cutin membranes of apple were sprayed with three kinds of surfactants of tributyl phosphate （TBP）， diethyl sebacate （DES） and diethyl suberate （DESU） respectively and the their mixed surfactants to study the effect on gibberellin （GA） absorption at 20，25 and 30 ℃.[Result] The TBP， DES and DESU surfactant and its hybrid watch all of gibberellin on apple fruit in vitro cutin membrane permeability had obvious promoting effect， including DESU promoting effect was higher than TBP and DES， 5.27 times that of the control effect.The optimum concentration was 300 mg/L；the effects of DES and TBP were 4.87 times and 3.97 times as that of control group， and the optimal concentration was 180 and 60 mg/L respectively.The mixed surfactant TBP+DESU （concentration of 60 mg/L+300 mg/L） had the most significant effect on the osmotic effect of erythromycin， which was 7.39 times of the control group.[Conclusion] The result provides theoretical basis for research， production and use of plant microfertilizer products.

Key words Apple cuticle；Surfactant；Compound surfactant；Gibberellin；Osmotic quantity

大多数植物体的外表面由一层角质膜覆盖，而角质膜主要分为蜡质层、角质层和角化层[1]。角质膜的主要功能：防御病虫害；防止水分的散失，保持植物体内水分平衡；调节气体交换[2]；减少非生物因素的伤害、减弱紫外线吸收等[3]。角质膜影响叶面肥中有效物质的渗透和吸收，是阻碍外界物质渗透的第一道屏障[4]。若要增强叶面肥中有效物质的渗透和吸收，需要使用药剂来改善角质膜。通过加入具有润湿、渗透、分散等作用的表面活性剂，来提高药剂的有效性[5]。

表面活性剂能够在低浓度下改变溶剂表面性质，是一种两亲性分子[6]。表面活性剂由亲水疏油的极性基和亲油疏水的非极性基构成[7]，其在低浓度下即可降低溶液的表面张力，根据自身的特性，达到一定的浓度后，可以締结形成胶束CM，具有润湿作用、乳化作用、分散作用和增溶作用[8]。

赤霉素（gibberellin，简称GA）是一种植物激素，分布在各种植物体内。赤霉素在植物生长发育的过程中不仅能促进植物提早开花、结果，还能够促进植物的种子发芽[9]。赤霉素被广泛应用于各种农作物上，而在蔬菜上的应用更加广泛，对蔬菜和农作物的产量和品质有显著促进和提高作用。笔者应用离体角质膜渗透方法（SOFU），以TBP、DES、DESU 3种表面活性剂进行离体角质膜试验[10]，通过测定分析离体苹果果实角质膜上的赤霉素渗透量，研究了不同表面活性剂对赤霉素渗透量的影响，以期为筛选出高效复合型表面活性剂和最佳使用浓度以及植物微肥产品的研发、生产和使用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验材料。实验室自制卡玛、离体苹果角质膜、苹果（Malus pumila Mill）等。

1.1.2 药剂与试剂。磷酸三丁酯（TBP）、辛二酸二乙酯（DESU）、癸二酸二乙酯（DES）、盐酸、氢氧化钾、柠檬酸、氯化汞、赤霉素纯品（上海杰李生物技术有限公司）、浓硫酸、乙醇等，以上试剂均为分析纯。

1.2 方法

1.2.1 离体苹果角质膜的制作。将苹果用水冲洗干净，用打孔器在苹果上打孔，然后削下打孔的果皮。将果皮浸泡在配制好的果胶酶与纤维素酶的混合溶液中，用玻璃棒搅拌均匀，然后用保鲜膜将容器封口。在室温下放置7 d后，角质膜与果肉分离，将苹果皮冲洗干净，将其平铺在展板上，室温条件下自然风干，保存于干燥容器内备用。

1.2.2 试验设计。选用不同浓度的TBP、DES、DESU 3种表面活性剂以及混合表面活性剂（将所选3种表面活性剂按照表1的配方混合后配制成混合表面活性剂以供使用）进行试验。

将苹果膜贴在卡玛内，向卡玛内注入0.6 mL不同浓度表面活性剂溶液，并分组编号。每组15个重复，同时设有空白对照CK（溶液中未加任何表面活性剂）。在角质膜上表面滴加赤霉素溶液，室温放置20 min，待溶液干后用透明胶带封口。将卡瑪放置在托盘上，放入恒温培养摇床中，在不同温度（20、25、30 ℃）条件下，摇床转速调整为45 r/min，放置后每隔24 h用注射针抽取1次卡玛内的表面活性剂溶液，放入样品瓶中，抽取的溶液即为待测液。每次抽取后需要重新向卡玛中加入0.6 mL相同浓度的表面活性剂溶液，直到48 h结束试验。

1.2.3 测定方法。将待测液用超纯水定容至2 mL，然后加入3 mL 85%浓硫酸反应20 min，测定其在414 nm波长处的吸光度（A）。配制赤霉素的标准液，同时进行测量，绘制标准曲线[11]。

1.2.4 统计方法。将待测液吸光度（A）代入赤霉素标准回归方程中，计算出待测液中赤霉素含量。试验数据用SigmaPlot统计软件计算出其平均值和误差，并作图。

2 结果与分析

2.1 表面活性剂在20 ℃时对赤霉素在角质膜上渗透的影响

由表2可知，与对照组相比，TBP、 DES、 DESU这3种表面活性剂对赤霉素在苹果果实离体角质膜的渗透中均有促进作用。当TBP的浓度为60 mg/L、 DES的浓度为180 mg/L、 DESU的浓度为300 mg/L时，它们的促进作用最显著。当TBP浓度为60 mg/L 时，24与48 h样品中赤霉素的含量分别是CK的3.97和2.65倍。当DES浓度为180 mg/L时，24与 48 h样品中赤霉素的含量分别是CK 的4.87和3.92倍。当DESU浓度为300 mg/L时，24与 48 h样品中赤霉素的含量分别是CK的5.27和3.85倍。

由图1可知，当样品中加入混合表面活性剂后，样品中赤霉素渗透量显著高于对照组（CK）。混合型表面活性剂（TBP与DESU混合）的促进效果最明显，当混合液中TBP和DESU的浓度分别为60和300 mg/L时，在24和48 h时，对赤霉素的渗透促进效果最显著，赤霉素的渗透量是对照组的5.47和7.39倍。且24～48 h的渗透量大于0～24 h，表明混合型表面活性剂的持续性比单一的表面活性剂持续性强。试验中也有混合型表面活性剂促进渗透作用与单一的表面活性剂相比并不明显，原因可能是与温度以及表面活性剂的物化性质有关。

2.2 表面活性剂在25 ℃时对赤霉素在角质膜上渗透的影响

由表3可知，与对照组相比，TBP、 DES、 DESU这3种表面活性剂对赤霉素在苹果果实离体角质膜上的渗透中均有促进作用。TBP的浓度为60 mg/L、DES的浓度为180 mg/L、DESU的浓度为300 mg/L时，它们的促进作用最显著。当TBP浓度为60 mg/L时，24与48 h样品中赤霉素的含量分别是对照组的2.56和1.76倍。当DES浓度为180 mg/L时，24与48 h样品中赤霉素的含量分别是对照组的3.94和2.88倍。当DESU浓度为300 mg/L时，24与 48 h样品中赤霉素的含量分别是对照组的4.10和3.11倍。

由图2可知，在混合型表面活性剂的作用下，样品中赤霉素的含量高于对照组中赤霉素。不同配方的混合型表面活性剂对赤霉素渗透的促进效果有一定的差别。当DES与DESU混合后，混合型表面活性剂的促进效果最显著，当混合液中DES和DESU的浓度分别为120和350 mg/L时，24和48 h对赤霉素的渗透促进效果最明显，赤霉素渗透量分别是对照组的6.12和5.25倍。

2.3 表面活性剂在30 ℃时对赤霉素在角质膜上渗透的影响

由表4可知，与对照组相比，TBP、 DES、 DESU这3种表面活性剂对赤霉素在苹果果实离体角质膜的渗透中均有促进作用。TBP的浓度为60 mg/L、DES的浓度为120 mg/L、DESU的浓度为350 mg/L时，它们的促进效果最显著。当TBP浓度为60 mg/L 时，24与 48 h样品中赤霉素的含量分别是对照组的3.32和1.99倍。当DES浓度为120 mg/L时，24与 48 h样品中赤霉素的含量分别是对照组的3.08和1.78倍。当DESU浓度为350 mg/L时，24与 48 h样品中赤霉素的含量分别是对照组的3.60和2.13倍。

由图3可知，混合型表面活性剂对赤霉素的渗透有显著的促进效果，由于混合型表面活性剂中的含量不同，其对赤霉素的渗透的影响差别较大。24 h时，当TBP与DESU混合后，混合型表面活性剂的促进效果最显著，当混合液中TBP浓度为60 mg/L，DESU的浓度为350和300 mg/L时，赤霉素渗透量最大，是对照组的2.52倍。在48 h时，当混合液中TBP的浓度为60 mg/L和DESU 的浓度为300 mg/L时，赤霉素渗透量最大，是对照组的2.24倍。

3 结论与讨论

单一使用3种表面活性剂对赤霉素在苹果角质膜上的渗透均有促进作用。温度在20、25 ℃条件下，TBP、DES和DESU的最佳使用浓度分别为60、180、300 mg/L；在30 ℃条件下，TBP、DES和DESU的最佳使用浓度分别为60、120、350 mg/L。

3种表面活性剂在20 ℃时对赤霉素渗透的促进效果高于25和30 ℃。在20 ℃条件下，TBP 在60 mg/L时，24和48 h赤霉素的渗透量是对照组的3.97和2.65倍，DES在180 mg/L时，24和48 h赤霉素的渗透量是对照组的4.87和3.92倍，DESU在300 mg/L时，24和48 h赤霉素的渗透量是对照组的5.27和3.85倍。通过在不同温度下各种表面活性剂的促进效果的比较可知，表面活性剂能够在低温下发挥良好的作用。

混合型表面活性剂在20和30 ℃条件下，混合型表面活性剂的最佳使用浓度为TBP（60 mg/L）+DESU（300 mg/L）。 25 ℃条件下，混合型表面活性剂的最佳使用浓度为DES（120 mg/L）+DESU（350 mg/L）。混合型表面活性剂TBP（60 mg/L）+DESU（300 mg/L）在20 ℃條件下48 h时样品中赤霉素的含量最高，是对照组的7.39倍。

研究结果表明，温度在20、25和30 ℃条件下，试验所选的表面活性剂都能促进赤霉素在苹果角质膜中的渗透。影响赤霉素在角质膜上的渗透因素有表面活性剂的种类和浓度、不同的温度、不同复合型表面活性剂的配比。在同一温度条件下，表面活性剂的表面活性与其亲水基团的种类和疏水基团的结构碳链长度有直接关系[12]。复合型表面活性剂由于配方比例不同导致的作用效果也不同，因此，复合型表面活性剂只有按照一定的比例在一定的浓度条件下才能达到最佳效果。

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