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文档之家› 第八 章 研究化学生态学的方法1
第八 章 研究化学生态学的方法1
吸附剂在使用前后依次用乙醇、乙醚、正 己烷冲洗,反复2—3次,有条件的还可以在 正己烷中超声清洗15min,最后用正已烷冲洗, 用铝箔包好.低温保存备用。 吸附剂方法适合于收集信息素和植物挥发 性化学物质。对小植株一般采取在室内整株 收集(见下图1) 。
图1
对树木或果 树—般将一根枝条 套在塑料袋内,在 田间收集(见图2), 或将枝条剪下,带 回室内,放入盛有 水的小瓶内,罩在 玻璃容器或塑料袋 中。 吸附剂收集的气 体分子用正己烷淋 洗到小试管中,低 温下保存备用。
第四 在大量制备某类化合物之前,一定要对文献进 行全面检索,取得所有有用的资料。
第五 搞清化合物的挥发性和溶解性,以选择合适的 分离和鉴定方法。 第六 对于复杂的分离步骤,最好画出流程图,方便 以后重复和出问题时查找原因。 第七 特别要注意玻璃器皿的清洁,用洗涤剂浸泡后 再用蒸馏水、丙酮或乙醇淋洗,最后放入烘箱烘干 (125℃以上,8~12h); 第八为避免降解,提取的化学物质一定要密封后冷 冻保存。
2 电生理学方法
昆虫的触角是昆虫的重要组成部分,不仅在 生理结构上有着不可替代的作用,同时再其美观 性上也是不可或缺的一部分。 昆虫的触角主要功能是嗅觉、触觉与听觉,在 昆虫的种间和种内化学通讯、声音通讯起着重要 作用。 1)触角电位仪(EAG) 用于测定昆虫触角对挥发性 化学物质的生理反应,是化学生态学研究中常用 的工具,还可以使用该技术研究触角的单个化学 感受器类型,这称为单细胞记录。
(2)原理
液相色谱法以液体作为流动相。分析前,选 择适当的色谱柱和流动相,开泵,冲洗柱子,待 柱子达到平衡而基线平直后,用微量注射器把样 品注入进样口,流动相把试样带入色谱柱进行分 离,分离后的各组分依次通过检测器,检测信号 输入到记录仪,得到色谱图。
四 DPS数据处理系统
1 DPS数据处理系统 (Data Processing System)
2 )样品收集方法 (1)顶空收集法
将生物材料放入封闭的容器中,用注射器抽取容 器内的空气(为100~1000ul),然后缓慢进样到GC 中。只适合收集浓度和蒸气压高的样品,一次收 集至少能达到纳克级水平的数量 。 例如用于收集 挥发非常强的化学物质,乙烯、CO2等。
(2)吸附剂收集法
吸附剂收集的样品可以直接做分析,也可以用于 生物测定等,这是与顶空收集和热吸附收集的不 同之处。吸附剂可以用活性炭(40—80 目)等, 将颗粒状的吸附剂装入短的玻璃管或塑料管(直径 4mm左右)内,两头用玻璃纤维封堵。
以转Bt基因棉挥发性化学物质的分析 为例。 质谱仪为Finnigan Mat TSQ700,气相 色谱为HP 5890,内置长30m,内径为 0.25mm的色谱柱。温度程序为:50保持 5min,然后以8 ℃/min上升到220℃。进 样温度为200℃。样品化学成分通过与标准 样品的滞留时间和质谱图谱来确定。
通过GC-MS分析, Bt棉和常规棉收集 的挥发性化学物质的主要化学成分中,Bt 棉多出两个含量较低的化学成分(一种是倍 半萜烯,另一种是未知化合物1。这些差异, 可能是植株之间化学组成的正常差异,但 也不排除是内Bt基因插入后棉花的生理状 况改变后造成的。
4 高压液相色谱
(1)特点 高压液相色谱(HPLC)法自20世纪 60年代末以 来,以其分析速度快、分离效率高和灵敏度高等 特点,广泛应用于化工、医药、农业等领域。 与气相色谱相比,高压液相色谱可以分析的化 学物质的范围更广,不受样品挥发度和对热稳定 性的限制,非常适合于分析大分子、高沸点、强 极性、离子性及热不稳定和具有生物活性的化学 物质,而且可以在室温下操作,柱容量高,特别 适用于样品的制备和分离。
3)气相色谱柱固定相简介
毛细管色谱柱最常用的是聚硅氧烷和聚乙二醇, 另外还有一类是小的多孔粒子组成的聚合物或沸石 (例如氧化铝、分子筛等)。 ① 聚硅氧烷 聚硅氧烷由于其用途广泛、性能稳定性,是目 前最常用的固定相。标准的聚硅氧烷是由许多单个 的硅氧烷链接而成。这些功能集团的类型和数量决 定了色谱柱固定相的性质。相应的柱子牌号有: HP-1、BP-1、DB-1、SE-30等。
② 聚乙二醇
聚乙二醇是另外一类广泛应用的固定相。 有些我们称之为“WAX”或“FFAP”。聚乙二醇 的稳定性、使用温度范围都比聚硅氧烷要差一 些。 聚乙二醇固定相色谱柱的寿命较短,而且容 易受温度和环境(有氧环境等)的影响。但由于 它的极性比较强,对极性物质有特殊的分离效 能,所以仍是我们常用的固定相之一。相应的 柱子牌号有:HP-Wax、DB-Wax、DB-WAXetr、 HP-FFAP等。
三 化学生态学研究常用技术概述
1、生物测定方法 (1)风洞 用于研究飞行昆虫对挥发性活性化学 物质的行为反应和飞行轨迹。可与摄像机和计 算机相结合,进行行为和飞行轨迹的分析处理。 (2)嗅觉仪 用于观察飞行昆虫和步行昆虫对挥 发性化学物质的嗅觉定向和行为反应,设计简 单、造价低廉、使用方便。 (3)叶碟法 用于测定植食性昆虫对非挥发性化 学物质的取食反应,特别用于进行拒食剂的实 验。
简介 该系统采用全屏幕交互编辑方式设计,配有多 级下拉式菜单,用户使用时整个屏幕犹如一张工 作平台,随意调整,操作自如,故形象地称其为 DPS数据处理工作平台,简称DPS平台。 DPS平台是通用多功能数理统计和数学模型处 理软件系统。
2 安装Dps6.55 3 Dps处理数据方法:
先在Excel处理好平均值,再拷贝到DPS窗口 中;再DPS窗口选中数据,点击“试验设计”, 选“随机区组设计”,选“单因素试验统计分 析”,选“LSD”法,点击“确定“即可。
图2
(3)热脱附收集法 通过气流将化学物质收集到吸附管内,利用于燥空 气去除水分,直接进行热脱附,将样品注射进气相 色谱仪。市场上可以买到各种吸附剂管。将气味收 集和热脱附装置与GC或GC-MS结合,就叫做洗脱 分析法。 (4)固相微量提取( SPME)法 固相微量提取法是从热脱附法改进的气味收集技术, 利用涂有吸附剂的纤维收集气味,直接将纤维插入 GC,进行热脱附。
4)不同样品的分析条件
根据不同来源的化学物质及其性质,在分析时 可以设定不同的温度程序。 对植物挥发性化学物质,气相色谱的温度程序 可以设为:50 ℃保持5min,以8 ℃ /min加温至 220℃;也可以设定为50 ℃保持2 min ,10℃/ min升温至210℃,并保持5min,或者30℃保持 3min,以10 ℃/min升温至200 ℃ ,保持2min。
2)气相色谱—触角电位联用仪 用于测定昆虫触角对 一系列化学物的反应,GC检测出的化合物和昆虫 的电生理反应相对应,可方便地筛选有生物活性的 化学成分,节省大量时间和精力。
3)刺吸电位技术(EPG)
用于研究植食性刺吸式昆 虫在植物上的取食行为,还可用于确定植物抗性物 质在植物中的分布部位,也可以研究昆虫传播植物 病毒或细菌的机制。EPG可以和液体食物法结合起 来,记录昆虫在人工饲料上的取食行为。
第八章 化学生态学方法简介
• • • • 一 二 三 四 技术和方法在化学生态学中的意义 化学生态学研究的基本程序 化学生态学研究常用技术概述 DPS数据处理系统
一 技术和方法在化学生态学中的意义
化学生态学是一门实验性特别强的学科,技 术和方法掌握尤其重要。 需要注意的是,化学生态学是化学和生物学 的交叉学科,涉及化学分析和生物学两个方面的 知识和技术,需要化学家和生物学家的通力配合。 在实际工作中,化学家需要了解生物学的知识, 生物学家需要具备一些化学背景,但是,一个人 不可能全部精通两门科学的技术和方法,这就要 合作和配合。 信息化学物质的数量从几百个分子到几微克, 这些信息化学物质远远低于人类的嗅觉能够感受 的水平。因此,我们对生物间化学联系机制的认 识,在很大程度上依赖于技术水平。短短几十年 的时间,化学分析的精度提高了4~6个数量级。
3 化学分析方法
1、样品制备
1)概述 在化学物质的制备过程中,需要注意八点: 第一 天然化学物质稳定性各不相同,多数稳定 性差,必须有一些减少降解的特殊方法。 第二 在一次提取或分离中,很难得到足够数量 的目的化合物,要反复比较和尝试各类方法步骤、 从中选最佳方法。 第三 一定要防止对提取物质的污染。
二 化学生态学研究的基本程序
1) 田间或野外观察 2) 实验室培养观察 3) 生物测定方法的设计 4) 信息化学物质(化感物质)的提取 5)信息化学物质的化感作用 6)提取物(化感物质)的化学分析 7) 化学成分的筛选 8) 对所测定的化合物的化学结构进行推测,然后进 行合成。 9) 对合成的化合物和提取的成分进行化感作用比较 10)田间实验
将供试样品溶于丙酮,稀 释成一系列浓度。再把植物 叶片用水冲净,用纱布拭干, 用打孔器切下适当面积的圆 叶片(叶碟)。将叶碟在样品 溶液中蘸1—2s,取出在吸水 纸晾干,就成了处理叶碟, 蘸纯丙酮的叶碟,就是对照 叶碟。 可以应用“自助餐式测试 法” (见左图),两种植物 的叶碟交替放在一个圆盘上, 中间放置饥饿4一12h的昆虫, 一定时间(24h、48h)以后, 测定昆虫取食的面积和质量。
3 气相色谱—质谱联用分析
1) GC-MS可对样品中全部或指定成分作定性和定 量分析。 定性分析,不仅要确定化合物的元素组成, 而 且要鉴定其分子结构。 在有机结构签定的4大方法(核磁,紫外、红 外和质谱)中,质谱法是唯一可以确定化合物分 子结构的方法,并且具有灵敏度高的特点,用 样量可以小至10-10~10-14g。
巨桉鲜叶水浸提液对萝卜苗高、根长的影响
萝卜
种子发芽率 根长 /(%) (mm) 水浸提液 对照 46a 49a 40b 59a 苗高 (mm) 32a 36a
表中每列数字后的英文小写字母表示LSD测验的差异显 著性(P=0.05)。
作业:
1 化感物质(克生化合物)的作用机制。 2 你对绵羊的“车轴草病”是怎么认识的?
2)原理
质谱是指样品分子或原子离子化为各种质—荷 比的离子,经质量分析器分离后,被检测器记录 而成的谱图。 质谱的横坐标表示质荷比(因为多电荷的离子很 罕见,故质谱的横坐标可以看成离子的质量),纵 坐标为离子流强度,最强的峰称为基峰,常把基 峰的强度定为100%,其他离子峰的强度以共相对 于基峰的百分比表示。