CN102498794A

CN102498794A - 一种十字花科种子活力的检测方法

Info

Publication number: CN102498794A
Application number: CN2011103488865A
Authority: CN
Inventors: 陈焕文; 姜翠翠; 崔莎莎; 贾滨; 张兴磊; 张华�
Original assignee: East China Institute of Technology
Current assignee: East China Institute of Technology
Priority date: 2011-11-08
Filing date: 2011-11-08
Publication date: 2012-06-20

Abstract

本发明涉及一种十字花科种子活力的检测方法，在无需样品预处理条件下，以芥子碱浓度为活力标记物，采用表面解吸化学电离质谱法，直接快速的测定十字花科种子中芥子碱的含量来判别种子活力的高低。本发明分析速度快，可以批量无损检测种子，检测后种子仍可以用于农业生产，实现十字花科种子品质的快速、实时在线检测。

Description

一种十字花科种子活力的检测方法

技术领域

本发明涉及一种十字花科种子活力的检测方法。

背景技术

种子活力是描述种子质量的重要指标，高活力的种子有高的发芽率和明显的生长优势，对农业增产有重要的意义。目前，检测种子活力的方法有目测法、X光放射显影法、乙烯含量法、电导法、染色法和荧光法等。目测法是观察种子的饱满度、色泽、气味、千粒重等，凭直观经验，没有一定的量化，存在误差大，结果不可靠的缺点。X光放射显影法，是用BaCl₂等重金属盐溶液浸种，利用细胞膜活力与渗透强度的关系，对种子进行显影，活力高的种子的图像清晰完整；但是该方法引入了种金属离子，一定程度上对环境造成污染。乙烯含量法，通过测定种子浸泡液的乙烯量来判断种子活力的高低。染色法，用染料对种子进行染色，根据着色的深浅、染色数量，种子着色面积判断种子活力。荧光法，只需要一台用紫外荧光仪器就可以测定，无需试剂，适合检测寿命短、活力差别大的种子，很难区分活力差别小的种子。上述的几种方法，除目测法外，都在一定程度上破坏了种子，经过检测的种子不能再用于生产上，并且耗时较长。国际标准规程规定的发芽试验法比较直观，指标明确，但通常一次实验需要6-10天，耗时长，操作繁琐。

芥子碱（sinapine）为季铵盐生物碱，常以芥子碱硫氰酸盐的形式广泛存在于十字花科植物种子中，是一种有效的抗辐射、抗衰老、抗氧化和抗肿瘤胁迫的化合物。根据文献报道，十字花科种子活力与种子中芥子碱含量具有相关性。

质谱法是分析领域最重要的方法之一，质谱法具有灵敏度高、样品用量少、分析速度快和特异性好等优点，故此法广泛的应用于化学、化工、环境，能源、医药学、刑侦科学、生命科学及材料科学等各个热门领域。

发明内容

本发明的目的就是提供一种快速、无损、灵敏、准确度高的十字花科种子活力的检测方法。

本发明的十字花科种子活力的检测方法是：先搭建表面解吸化学电离源，表面解吸化学电离源包括放电针和两个串接的不绣钢三通套管，放电针穿插在两个串接的不绣钢三通套管中，两个串接的不绣钢三通套管由隔板隔断，放电针除两端外均涂有绝缘层，一端接高压电源，另外一端为放电端，放电针的外层从放电端到隔板段上套置溶剂石英毛细管，溶剂石英毛细管的前端与近高压端的三通套管相通，近放电端的三通套管出口到放电端的放电针段上还套有气体石英毛细管，气体石英毛细管与近放电端的三通套管相通，气体石英毛细管套在溶剂石英毛细管上，放电针、气体石英毛细管、溶剂石英毛细管及两个不锈钢套管均同轴；离子源条件为：离子源电压为3-5kv，辅助解吸气N₂气压为1.1-3 MPa，解吸剂为甲醇水溶液，流速为5-15 μL/min，质谱仪入口与放电针的距离为12-20 mm，放电针尖与被测样品表面的距离为1.2-2.5 mm，放电针与被测样品表面的角度α：40-45°，被测样品表面与质谱仪入口的角度β：15-30°；质谱条件为：正离子检测模式，质谱检测扫描范围为m/z 200～400，离子传输管温度为150-300℃，串联质谱时，母离子的选择窗口为1.4 Da，碰撞时间为30 ms，碰撞能量为10-30%，质谱检测扫描范围为m/z 80～400，记录质谱图，所有质谱记录时间均为1 min。十字花科种子表面芥子碱信号的获得，

将待测的种子样品放在离子源下端，按上述方法，直接进行检测，记录实验获得谱图，得到芥子碱信号。

本发明的十字花科种子活力的检测方法，是以芥子碱作为标记物，运用表面解吸常压化学电离串联质谱（SDAPCI-MSⁿ）直接、快速、无损的检测十字花科种子，对种子中的芥子碱的含量进行分析，根据种子中芥子碱含量的高低来判断种子活力的高低，其分析速度快，可以批量无损检测种子，检测后种子仍可以用于农业生产，实现十字花科种子品质的快速、实时在线检测。

附图说明

图1为本发明的十字花科种子活力检测方法工作原理示意图；

图2为十字花科种子活力的标记物芥子碱质谱图。

具体实施方式

一种十字花科种子活力的检测方法是：先搭建表面解吸化学电离源，表面解吸化学电离源包括放电针4和两个串接的不绣钢三通套管，放电针穿插在两个串接的不绣钢三通套管中，两个串接的不绣钢三通套管由隔板隔断，放电针4除两端外均涂有绝缘层1，一端接高压电源，另外一端为放电端，放电针4的外层从放电端到隔板段上套置溶剂石英毛细管2，溶剂石英毛细管2的前端与近高压端的三通套管相通，近放电端的三通套管出口到放电端的放电针段上还套有气体石英毛细管3，气体石英毛细管3与近放电端的三通套管相通，气体石英毛细管3套在溶剂石英毛细管2上，放电针4、气体石英毛细管3、溶剂石英毛细管2及两个不锈钢套管均同轴；离子源条件为：离子源电压为3.5kv，辅助解吸气N₂气压为2.5-3 MPa，解吸剂为甲醇水溶液，流速为10-15 μL/min，质谱仪入口与放电针的距离为20 mm，放电针尖与被测样品表面的距离为2.5 mm，放电针与被测样品表面的角度α：45°，被测样品表面与质谱仪入口的角度β：30°；质谱条件为：正离子检测模式，质谱检测扫描范围为m/z 200～400，离子传输管温度为150-300℃，串联质谱时，母离子的选择窗口为1.4 Da，碰撞时间为30 ms，碰撞能量为10-30%，质谱检测扫描范围为m/z 80～400，记录质谱图，所有质谱记录时间均为1 min。

辅助解吸气N₂从近放电端的三通套管通入进到气体石英毛细管3中，解吸溶剂从近高压端的三通套管通入进入溶剂石英毛细管2，萃取溶液流入溶剂石英毛细管2，并在气体石英毛细管3通入的鞘气的作用下雾化成细小的液滴，然后通过放电针4电晕放电使其带电，带电的液滴再与样品表面相互作用，发生能量转移或电荷转移反应将表面的分析物萃取出来形成待测物的离子。

质谱检测后，得到芥子碱串联质谱信号m/z 251的信号强度。以m/z 251的信号强度来表示芥子碱的浓度，芥子碱信号串联质谱m/z 251信号强度越高，芥子碱含量越高，种子的发芽率和发芽势就越低，说明种子的活力越低。

芥子碱硫氰酸盐是季铵盐，在正离子模式下，直接对十字花科种子，如萝卜种子中的芥子碱硫氰酸盐标记物进行检测，得到质谱图（如图2所示）。由图2可知，在众多来自萝卜种子的不同物质的信号中，芥子碱硫氰酸一级质谱以离子峰m/z 310为基峰，没有聚合及其它加合现象，和文献报道和芥子碱硫氰酸盐标准品一致。

实验选择m/z 310为母离子，获得二级质谱图如图2a所示。图中可见，母离子m/z 310丢失N(CH₃)₃后得到基峰m/z 251，说明母离子m/z 310很容易丢失N(CH₃)₃形成一个相对稳定的碎片离子m/z 251。母离子m/z 310丢失H₂O形成m/z 292碎片离子。由于在实际样品中，可能存在芥子碱的同分异构体，所以需要再次选择二级质谱中的基峰m/z 251进行碰撞诱导解离(CID)实验，获得三级质谱图。在三级质谱（图2b）中，母离子m/z 251丢失CO₂， CH₃，CH₃OH和 CH₃COOH分别形成m/z 207， 236，219，和191等碎片离子峰。其中m/z 207碎片离子峰相对丰度最高，表明该裂解途径占优势。由于多级质谱中给予离子的总能量较高，能进行深度裂解，所以碎片离子m/z 207继续丢失CH₃OH得到碎片离子m/z 175，该碎片继续丢失CH₂CH₂得到碎片离子m/z 147。碎片离子m/z 147可能再次丢失CH₂CH₂而得到碎片离子m/z 119，而碎片离子m/z 119还可以丢失CO形成碎片离子m/z 91。这些特征的碎片和芥子碱硫氰酸盐的标准品的谱图一致。

Claims

1.一种十字花科种子活力的检测方法，其特征在于：它是先搭建表面解吸化学电离源，表面解吸化学电离源包括放电针（4）和两个串接的不绣钢三通套管，放电针穿插在两个串接的不绣钢三通套管中，两个串接的不绣钢三通套管由隔板隔断，放电针（4）除两端外均涂有绝缘层（1），一端接高压电源，另外一端为放电端，放电针（4）的外层从放电端到隔板段上套置溶剂石英毛细管（2），溶剂石英毛细管（2）的前端与近高压端的三通套管相通，近放电端的三通套管出口到放电端的放电针段上还套有气体石英毛细管（3），气体石英毛细管（3）与近放电端的三通套管相通，气体石英毛细管（3）套在溶剂石英毛细管（2）上，放电针（4）、气体石英毛细管（3）、溶剂石英毛细管（2）及两个不锈钢套管均同轴；离子源条件为：离子源电压为3-5kv，辅助解吸气N₂气压为1.1-3 MPa，解吸剂为甲醇水溶液，流速为5-15 μL/min，质谱仪入口与放电针的距离为12-20 mm，放电针尖与被测样品表面的距离为1.2-2.5 mm，放电针与被测样品表面的角度α：40-45°，被测样品表面与质谱仪入口的角度β：15-30°；质谱条件为：正离子检测模式，质谱检测扫描范围为m/z 200～400，离子传输管温度为150-300℃，串联质谱时，母离子的选择窗口为1.4 Da，碰撞时间为30 ms，碰撞能量为10-30%，质谱检测扫描范围为m/z 80～400，记录质谱图，所有质谱记录时间均为1 min；十字花科种子表面芥子碱信号的获得，将待测的种子样品放在离子源下端，按上述方法，直接进行检测，记录实验获得谱图，得到芥子碱信号。