植物激素传感器的制备及其对盐胁迫下植物IAA、SA含量测定的研究

摘要

植物内源吲哚乙酸(IAA)、水杨酸(SA)是植物体内天然存在的有机化合物，对植物生长发育和抗逆境胁迫都起着重要的作用。但内源激素在植物体内含量极低，并易受光热而分解，故传统的分析方法难以对植物内源激素进行方便、快速和准确的测定。因此研究低成本、快速、便捷、高灵敏度的植物激素传感器，对内源激素的相关研究具有深刻意义。 本文主要研究电化学传感器测定植物内源激素，选用不同胁迫浓度(0、50、100 mMNaCl)和不同胁迫时间(0、12、24、36h)的向日葵和大豆测定内源IAA、SA含量变化，结果与传统的测定方法进行对比。本研究也突破性地研制了实时在体的植物激素测定传感器，实现对植物的实时在体测定。研究结果表明： (1)吲哚乙酸免疫传感器的制备与应用。主要基于树状大分子(PAMAM)和纳米金抗体(AuNPs-Anti-IAA)形成对检测信号的双重放大，使传感器获得更宽的线性范围，并首次应用电化学阻抗法(EIS)对植物激素进行测定。结果表明，免疫传感器具有较宽的检测范围：10 pg/mL-10μg/mL，LOD=4.62 pg/mL(S/N=3)。通过植物匀浆孵育对不同浓度盐胁迫下向日葵的内源激素进行离体检测，传感器测定的向日葵IAA含量随盐胁迫浓度的增大而降低，并与超高效液相-质谱联用(UPLC-MS)的测定结果相近且趋势一致。 (2)吲哚乙酸在体检测传感器的制备与应用。采用不锈钢电极(d=0.25 mm)作为检测电极，并创新性的提出，将表面腐蚀为纳米孔结构。之后在纳米孔上电沉积金纳米和铂纳米-石墨烯复合物，提高电极的比表面积，最后修饰臧红T(PST)制成传感器。实验结果表明，电极的检测范围为100 pg/mL-100μg/mL，检测限：43 pg/mL(S/N=3)。应用传感器对盐胁迫下的油用大豆直接插入幼苗茎杆进行在体测定，微分脉冲伏安法(DPV)能明显的在7.0V显示IAA的峰值，通过结果可知，在不同时间(12h、24h、36h)的100 mM盐胁迫下，大豆的内源IAA首先出现应激反应含量大幅增加，之后随胁迫时间增加骤然下降。并且传感器测定结果与UPLC-MS的结果趋于一致。 (3)水杨酸在体检测传感器的制备与应用。基于Pt纳米花/ERGO在铂微丝电极上一步电沉积。沉积后微电极表现出对SA的高灵敏度和选择性，即检测范围为100 pM-1μM，检测限为48.11 pg/mL(S/N=3)。用微型传感器在体检测不同浓度盐胁迫下向日葵幼苗茎中的SA含量。结果表明，植物内源水杨酸含量呈现随胁迫浓度的增大而降低的趋势，并且结果通过基因表达分析和UPLC-MS进行水杨的定性和定量的验证。 本研究制备的传感器相对于传统测定方法有更低的检测限和更宽的线性范围，可以检测微量样品，排除信噪比干扰后其测定结果与UPLC-MS均有较高的一致性，传感器对盐胁迫下植物激素的测定结果表明，大豆IAA在100 mM的不同胁迫时间下，初期植物会出现应激效应，其IAA含量会出现短暂的提升，之后又随盐胁迫时间增加而急剧下降。不同浓度盐胁迫条件下，向日葵内源IAA含量随盐胁迫浓度的增大其下降趋势随之增大。对于向日葵内源SA含量也表现为下降趋势，并且随盐胁迫浓度的增大而增大。

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