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(cháng)過(guò)程中起著(zhù)重要的作用。了解植物生長(cháng)過(guò)程中脫落酸水平的動(dòng)態(tài)變化,對研究脫落酸如何調節和控制植物的生長(cháng)和發(fā)育有著(zhù)重要的意義。因此檢測植物組織中脫落酸的含量是相當有必要的。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,用以檢測植物中脫落酸含量。


首先,使用磁控濺射物理氣相沉積設備在鉭絲上生長(cháng)一層氧化錫(SnO);然后通過(guò)浸泡的方法在SnO上附著(zhù)四氯金酸;最后使用直流電弧等離子體濺射化學(xué)氣相沉積設備生長(cháng)石墨烯,從而構建Au SnO-VG微電極。并采用掃描電子顯微鏡、拉曼光譜、X射線(xiàn)粉末衍射法、透射電子顯微鏡、X射線(xiàn)光電子能譜以及電化學(xué)阻抗譜對Au SnO-VG電極的形貌、微結構及成分進(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ABA。ABA響應機理的研究表明,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)良導電性電催化氧化響應ABA。Au SnO-VG微電極傳感器定量檢測ABA的p H范圍為4.0~7.0,響應濃度范圍為0.012~495.2μM,具有高的靈敏度(0.02~0.07μA·μM)、低的檢測限(0.01~1.33μM)、以及長(cháng)達一個(gè)月的使用壽命。

此外,在寬的p H范圍建立ABA定量檢測模型,滿(mǎn)足了測試實(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(guò)無(wú)酶和非免疫的電化學(xué)方法定量響應ABA濃度,且適用于實(shí)施植物組織中ABA的原位檢測。這種穩定、可靠、便捷的微電極陣列傳感器的設計思路及檢測策略在植物內小分子的原位檢測中具有大的應用潛力。


為了進(jìn)一步驗證該Au SnO-VG微電極陣列傳感器的實(shí)際應用效果,我們在多種植物組織樣本中進(jìn)行了ABA含量的檢測。實(shí)驗選取了不同生長(cháng)階段和生理狀態(tài)下的擬南芥、小麥和番茄葉片作為測試對象。通過(guò)精細的樣品預處理步驟,確保提取的ABA純度和穩定性,隨后利用構建的傳感器進(jìn)行電化學(xué)檢測。


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


此外,我們還利用該傳感器監測了植物在干旱脅迫下的ABA動(dòng)態(tài)變化。實(shí)驗發(fā)現,隨著(zhù)干旱程度的加深,植物葉片中的ABA含量顯著(zhù)上升,這一變化趨勢與植物生理學(xué)預期相符,進(jìn)一步驗證了傳感器的實(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的定量檢測提供了一種新穎、高效的工具,也為深入探究植物激素調控機制、優(yōu)化農業(yè)生產(chǎn)管理提供了強有力的技術(shù)支撐。未來(lái),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。