脫落酸(ABA)是一種抑制型植物激素,其不但能夠抑制蛋白質(zhì)與脫氧核糖核酸的合成,還可以促使果實(shí)成熟、葉子脫落,在植物的生長過程中起著重要的作用。了解植物生長過程中脫落酸水平的動(dòng)態(tài)變化,對(duì)研究脫落酸如何調(diào)節(jié)和控制植物的生長和發(fā)育有著重要的意義。因此檢測(cè)植物組織中脫落酸的含量是相當(dāng)有必要的。本文研究了一種基于核殼Au SnO粒子修飾垂直石墨烯(VG)微電極的電化學(xué)傳感器,用以檢測(cè)植物中脫落酸含量。


首先,使用磁控濺射物理氣相沉積設(shè)備在鉭絲上生長一層氧化錫(SnO);然后通過浸泡的方法在SnO上附著四氯金酸;最后使用直流電弧等離子體濺射化學(xué)氣相沉積設(shè)備生長石墨烯,從而構(gòu)建Au SnO-VG微電極。并采用掃描電子顯微鏡、拉曼光譜、X射線粉末衍射法、透射電子顯微鏡、X射線光電子能譜以及電化學(xué)阻抗譜對(duì)Au SnO-VG電極的形貌、微結(jié)構(gòu)及成分進(jìn)行了研究。


將制備的三根Au SnO-VG微電極作為工作電極,配合鉑絲、鈦絲組成微電極陣列傳感器,用于電化學(xué)方法檢測(cè)ABA。ABA響應(yīng)機(jī)理的研究表明,該微電極陣列傳感器協(xié)同Au SnO納米粒子豐富的吸附位點(diǎn)以及VG優(yōu)良導(dǎo)電性電催化氧化響應(yīng)ABA。Au SnO-VG微電極傳感器定量檢測(cè)ABA的p H范圍為4.0~7.0,響應(yīng)濃度范圍為0.012~495.2μM,具有高的靈敏度(0.02~0.07μA·μM)、低的檢測(cè)限(0.01~1.33μM)、以及長達(dá)一個(gè)月的使用壽命。

此外,在寬的p H范圍建立ABA定量檢測(cè)模型,滿足了測(cè)試實(shí)物時(shí),植物p H差異大的需要。該Au SnO-VG微電極陣列傳感器,首次通過無酶和非免疫的電化學(xué)方法定量響應(yīng)ABA濃度,且適用于實(shí)施植物組織中ABA的原位檢測(cè)。這種穩(wěn)定、可靠、便捷的微電極陣列傳感器的設(shè)計(jì)思路及檢測(cè)策略在植物內(nèi)小分子的原位檢測(cè)中具有大的應(yīng)用潛力。


為了進(jìn)一步驗(yàn)證該Au SnO-VG微電極陣列傳感器的實(shí)際應(yīng)用效果,我們?cè)诙喾N植物組織樣本中進(jìn)行了ABA含量的檢測(cè)。實(shí)驗(yàn)選取了不同生長階段和生理狀態(tài)下的擬南芥、小麥和番茄葉片作為測(cè)試對(duì)象。通過精細(xì)的樣品預(yù)處理步驟,確保提取的ABA純度和穩(wěn)定性,隨后利用構(gòu)建的傳感器進(jìn)行電化學(xué)檢測(cè)。


結(jié)果顯示,該傳感器能夠準(zhǔn)確反映不同植物組織中的ABA水平,且檢測(cè)結(jié)果與傳統(tǒng)的酶聯(lián)免疫吸附法(ELISA)高度一致,但操作更為簡便快捷。特別是在檢測(cè)低濃度ABA時(shí),該電化學(xué)傳感器展現(xiàn)出更高的靈敏度和精確度,有效克服了傳統(tǒng)方法在低濃度檢測(cè)中的局限性。


此外,我們還利用該傳感器監(jiān)測(cè)了植物在干旱脅迫下的ABA動(dòng)態(tài)變化。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),隨著干旱程度的加深,植物葉片中的ABA含量顯著上升,這一變化趨勢(shì)與植物生理學(xué)預(yù)期相符,進(jìn)一步驗(yàn)證了傳感器的實(shí)用性和可靠性。


綜上所述,Au SnO-VG微電極陣列傳感器不僅為植物激素ABA的定量檢測(cè)提供了一種新穎、高效的工具,也為深入探究植物激素調(diào)控機(jī)制、優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。未來,該傳感器有望在植物生理學(xué)、分子生物學(xué)及作物育種等領(lǐng)域發(fā)揮更廣泛的作用,推動(dòng)植物科學(xué)研究邁向新的高度。更廣泛的作用,推動(dòng)植物科學(xué)研究邁向新的高度。