基本信息
- 项目名称：
- 一种基于胡桃青皮的植物源生物除草剂研制
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 该项目以胡桃果皮废弃物作原料，利用原果胶酶、果胶甲酯水解酶与果胶酸酶分解胡桃果皮细胞胞间层与初生壁，使天然果胶完全分解，破坏细胞壁结构，以达到分离细胞的目的；利用纤维素酶分解初生壁与次生壁中的纤维素分子，以促进细胞内各种化学活性物质的释放；采用索氏抽取技术提取醌类及其衍生物；观察其对各杂草种子萌发及其幼株生长的抑制效应。通过胡桃果皮废弃物进行传导型生物除草剂的研发。
- 详细介绍：
- 以胡桃果皮废弃物作原料，利用原果胶酶、果胶甲酯水解酶与果胶酸酶分解胡桃果皮细胞胞间层与初生壁，使天然果胶完全分解，破坏细胞壁结构，以达到分离细胞的目的；利用纤维素酶分解初生壁与次生壁中的纤维素分子，以促进细胞内各种化学活性物质的释放；采用索氏抽取技术提取醌类及其衍生物；观察其对各杂草种子萌发及其幼株生长的抑制效应。结果显示：胡桃果皮提取液对早熟禾、黑麦、高羊茅、紫羊茅种子萌发有明显的抑制作用，并且随着提取液浓度的加大其抑制作用越来越强。2.5%提取液浓度对高羊茅种子的抑制率为97%。同时对早熟禾、黑麦、高羊茅、紫羊茅幼株生长也有明显的抑制作用，结果致使其幼株矮小，株形萎缩、枯萎坏死；幼叶窄小、重度卷曲、失绿枯黄；根系发黑、畸形或烂根。其中提取液对黑麦与高羊茅幼株生长的抑制率分别为65.4%与64.5%；对高羊茅与紫羊茅幼根生长的抑制率分别为70.0%与69.2%。结论：通过胡桃果皮废弃物进行传导型生物除草剂研发，将解决当前胡桃采摘及加工过程中果皮废物物利用，变废为宝的问题。同时能有效地消除含有胡桃（Juglans regia L.）醌及其衍生物等大量有毒有害物质的胡桃果皮遗弃物对农村生态环境造成严重的危害和对当地农业生产带来严重的次生灾害。
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 作品设计、发明的目的和基本思路：以胡桃青皮提取液作供试材料，以早熟禾等4种杂草作应试材料，研究其对各杂草种子萌发及其幼株生长的化感抑制效应，将进行植物源生物除草剂的研发。 创新点：利用酶解法，用索氏抽取法从胡桃青皮中获取醌及衍生物，进行植物源生物除草剂研制。 技术关键：1．利用果胶酶分解胡桃果皮细胞胞间层与初生壁，使天然果胶完全分解，破坏细胞壁结构；利用纤维素酶分解初生壁与次生壁中的纤维素分子；2．采用索氏抽取技术提取醌类及其衍生物。 主要技术指标：褐色粉剂，原药质量：含量≥95% ，水分≤0.5%，溶解性：合格，吨原料成本：零元。
科学性、先进性
- 胡桃青皮含有丰富的1, 8-桉叶素、胡桃醌、胡桃甙、金丝桃甙、挥发油等多种植物次生物质，具有明显的植物化感作用。利用胡桃青皮中含有的化感物质进行植物源生物除草剂的研制是解决当前胡桃采摘及加工过程中废物利用，变废为宝，以及保护农村生态环境的有效措施之一。 有关胡桃青皮提取液的化感除草作用的研究还未曾见正式报道。该项目以胡桃青皮废弃物作供试材料，选用早熟禾、黑麦、高羊茅、紫羊茅种子与幼株作为应试材料；以石油醚作提取剂，采用索氏抽取法提取醌类及其衍生物，观察其对杂草种子萌发抑制作用与幼株生长状况，研究胡桃青皮废弃物提取液对4种杂草种子萌发和幼株生长的抑制效应。实验中利用原果胶酶、果胶甲酯水解酶与果胶酸酶分解胡桃果皮细胞胞间层与初生壁，使天然果胶完全分解，破坏细胞壁结构，以达到分离细胞的目的；利用纤维素酶分解初生壁与次生壁中的纤维素分子，以促进细胞内各种化学活性物质的释放。
获奖情况及鉴定结果
- 无
作品所处阶段
- 中试阶段
技术转让方式
- 无
作品可展示的形式
- 实物、产品及样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 技术特点和优势：植物化感作用是一种重要的生态机制，即植物通过向环境中释放一些特殊的化学物质而对其它植物或微生物产生直接或间接的、有益或有害的作用。该作品将胡桃青皮中醌及其衍生物研发为植物源生物除草剂，既可以预防或消除有毒有害遗弃物对农村自然环境的造成的破坏，又可以避免农业生产次生灾害发生。对保护农村生态环境有着十分重要的作用。 适用范围与推广的技术性：废物利用，变废为宝，以及保护环境是当前果蔬采摘与加工过程中急需解决的一个问题。该产品具有植物毒素自身广谱高效、易被生物降解等特点。 市场分析和经济效益预测: 1．植物源胡桃生物除草剂以植物毒素自身广谱高效、易被生物降解等特点，将促进在杂草防除中的应用和发展。 2．以胡桃果皮废弃物为原料研发新型的植物源生物除草剂具有成本低廉，适用范围广泛的特点。 3．最大的效益是环境效益。既可以预防或消除有毒有害遗弃物对农村自然环境的造成的破坏，又可以避免农业生产次生灾害发生。
同类课题研究水平概述
- 胡桃青皮又称青龙衣，为胡桃外部的一层厚厚绿色果皮。胡桃果皮中化学成分有39种挥发油和7种脂肪酸，结果显示挥发油占79.09%、脂肪酸占19.02%，其中的挥发油有烃类（26种、71.80%）、酮类（3种、10.83%）、醇类（6种、7.96%）、呋喃类（1种、5.79%）、酚类（1种、1.99%）、肟类（1种、0.95%）、酯类（1种、0.71%）七大类化合物。1985年，许绍惠等首次从胡桃果皮废弃物中分离提纯出胡桃醌（植物化感物质），实验结果显示：新鲜山胡桃青皮中胡桃醌含量较高，达到0.42%，随着存储时间的延长，胡桃醌含量逐渐减少，存储9年的青皮中只含有0.09%。另外，姚焕英等人分析了胡桃果皮中的9种醌类衍生物。并且得知，胡桃醌是胡桃果皮中主要的毒性物质，具有明显的抑菌和抗癌作用。醌类衍生物的毒性，一般都小于胡桃醌。胡桃果皮中的醌类物质对多种体内移植性肿瘤有明显的抑制作用，体外杀伤细胞的作用更强，且毒性较低，其他成分的提取物也有不同程度的抗菌、抗肿瘤、镇痛等作用。 植物化感作用是一种重要的生态机制，即植物或微生物通过向环境中释放一些特殊的化学物质而对其它植物或微生物产生直接或间接的、有益或有害的作用。植物化感物质是通过淋溶、挥发、根系分泌和残体分解向环境中释放化学物质，对自身或周围其他植物及微生物间接产生有利或有害的作用。植物外皮或根茎提取液中含有特殊的化学物质而具有化感作用，可用于生物除草和新型农药的开发。胡桃青皮中含有大量的植物化感物质，会对其它生物有一定的化感抑制作用。与其他植物一样，对其他植物生长的影响一定是通过化感作用方式来实现的。胥耀平等（2008）就胡桃叶提取物对莴苣、小麦、西红柿种子萌发的化感作用做过一些研究。杨卫民等（2009）、（2010）指出胡桃叶水提取物对黑豆种子萌发与黑豆幼苗形成有明显的抑制作用。但目前为止，有关核桃青皮提取液对杂草的化感除草作用的研究正式文献报道还没有。
