植物信号分子的电化学在体检测

论文摘要

在植物体中存在着很多的信号分子如过氧化氢、一氧化氮等,它们之间能够相互协同、相互调节,对植物的生理活动进行调控。过氧化氢具有较强的氧化性以及细胞毒性,因此需要调节活性氧的量在一定的范围内;一氧化氮具有一定的还原作用,但是浓度太高时,同样对生物具有较大的毒害作用。当植株受到生物或者非生物的胁迫时,其体内的活性氧和一氧化氮的水平会发生变化,共同作用于植物的抗病防御体系。那么,探测植物体内的这些小的信号分子对研究植物的生命活动有着重要的意义。电化学生物传感器因检测方便迅速,无需外加示踪分子,电极探针易微型化,设备成本低等特点,不仅可以对生物体进行在体检测,还能连续监测这些小分子物质在植物体内浓度变化情况。本课题主要利用电化学修饰电极分别制备过氧化氢传感器和一氧化氮传感器,并应用于植物的在体监测。主要工作有以下内容:（1）采用循环伏安法在修饰有铂微颗粒的铂微柱电极上电沉积邻苯二胺,制得的过氧化氢传感器有着良好的电化学性能。测得过氧化氢在-0.1V电位下,得到的还原电流和其浓度之间呈良好的线性关系（R=0.995）,检出限为25μmol/L。利用该过氧化氢传感器在体监测了油菜在受到草酸致病因子侵染时,不同部位产生的过氧化氢。实验结果表明,当油菜植株受到草酸胁迫时,会产生两次大量的活性氧爆发,第二次爆发的强度和持续时间都远大于第一次。第一次主要是感染细胞周围大量活性氧的产生,用于控制病原体的继续阔散;而第二次氧爆发主要是在植物受到胁迫后,自身防御体系调控所产生的强度更大并且持续时间更长的活性氧爆发。（2）利用聚邻苯二胺和Nafion膜包覆经过四磺化酞菁镍修饰的石墨电极（GE/NiTSPc/POPD/Nafion）,制成一氧化氮传感器。在0.8V的工作电压下,一氧化氮在工作电极上具有较大的氧化电流,检测得到当一氧化氮的浓度在0.7μmol/L-8μmol/L时,其氧化电流与浓度之间具有良好的线性关系（R=0.995）。同时一氧化氮传感器对抗坏血酸（AA）、亚硝酸钠（NaNO2）和过氧化氢（H2O2）具有较好的抗干扰效果。当烟草受到紫外胁迫时,利用该一氧化氮传感器检测了其体内一氧化氮水平的变化。（3）将经过绝缘处理的铂丝和银丝利用环氧树脂封装在毛细管中,将银丝腐蚀形成一个孔洞,制成内缩式的Ag/AgCl参比电极。该集成式微电极具有良好的重现性,8次测量其式电位的标准偏差约为0.0032。之后我们在该集成式微电极的工作电极上修饰了分散有铂微粒的邻苯二胺,制得过氧化氢传感器,并成功的利用它在体监测了植物受侵染后所产生的活性氧爆发。该工作为利用电化学方法进行生物在体检测提供了一种新方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪言
• 1.1 生物传感器的定义
• 1.2 生物传感器的分类
• 1.3 生物传感器的应用
• 1.4 活性氧及一氧化氮在植物防御体系中的调控作用
• 1.5 本文的选题思想以及研究内容
• 2 电化学生物传感器在体监测油菜受到草酸侵染产生的氧爆发
• 2.1 引言
• 2.2 仪器和材料
• 2.3 实验方法
• 2.5 结果与讨论
• 2.6 本章小结
• 3 电化学生物传感器在体检测烟草受到紫外UV-C 胁迫产生的一氧化氮
• 3.1 引言
• 3.2 试剂与仪器
• 3.3 实验方法
• 3.4 结果与讨论
• 3.5 本章小结
• 4 用于生物在体检测的集成式微电极
• 4.1 引言
• 4.2 试剂与仪器
• 4.3 实验方法
• 4.4 结果与讨论
• 4.5 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录 攻读硕士期间申请专利和发表文章