作者:甘晓 来源:中国科学报 发布时间:2016/12/26 10:26:00
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完整植物激素分析平台建成

 

■本报记者 甘晓

植物激素为结构多样的微量小分子化合物,其分析检测充满挑战,且长期制约着植物激素生物学功能的精确诠释。

在“植物激素作用的分子机理”重大研究计划(以下简称“重大计划”)启动前,我国植物激素的超微定量分析主要委托国外实验室进行,这严重影响了研究的深度和进度。武汉大学化学与分子科学学院教授冯钰锜告诉《中国科学报》记者:“该重大计划促成了我国分析化学家与植物学家的紧密合作,跨学科协作攻关大幅度提升了我国植物激素分析研究的水平。”

项目科学家们建立了包括油菜素内酯、赤霉素、细胞分裂素、生长素、独脚金内酯、茉莉酸、脱落酸、水杨酸等植物激素的超微定量分析方法,实现了我国植物激素分析“从弱到强”的快速发展。

研究人员们用“一测多评”“双‘超’分析”“原位分析”及“精准分离”等来总结激素分析检测研究工作取得的突破。

不同激素之间存在着协同、拮抗或因果的复杂的关系,共同构成了某种复杂的信号转导网络系统,从一份样品中同时获取多种植物激素乃至整个植物激素组的全面信息,是植物激素分析领域国际公认的技术难题。在该重大计划支持下,我国植物激素分析工作者已成功开发出对多种植物激素同时精准定量的分析体系,被称为“一测多评”。例如,武汉大学激素分析平台发展了多种植物激素同时测定技术体系,实现了一次进样可以同时检测57个激素类化合物;中国科学院遗传与发育生物学研究所激素分析平台建立了可同时检测多种酸性植物激素定量分析方法,已为国内外课题组提供近万份数据。

植物学家在研究中,往往希望获取“超微量”样本中植物激素的信息,这种“超微量”样品中的“超痕量”成分分析被称为“双‘超’分析”。例如,中国科学院遗传与发育生物学研究所激素分析平台率先建立了单株水稻材料中检测新型植物激素独角金内酯的方法;该平台还建立了超微量生长素的分析方法,可定量分析一粒拟南芥种子或者拟南芥胚珠中生长素的含量。中国科学院化学所开发出超痕量化学衍生、快速样品提取方法,实现了拟南芥单个花朵和一根雄蕊中赤霉素含量的测定。武汉大学激素分析平台将微萃取与化学衍生技术相结合,建立了一种油菜素内酯的快速高灵敏分析方法,满足了微量植物样品测定的要求。

原位分析是深入阐明植物激素动态时空分布和作用分子机理的重要手段,如今传统分析方法已经无法满足当今植物激素前沿领域的研究要求。为此,武汉大学黄卫华教授通过研制新型纳米纤维阵列电极,基于电化学传感技术实现了单个原生质体中生长素胞吐释放的实时检测。据冯钰锜介绍,该研究工作引起了国际关注,生长素研究领域著名科学家、欧洲科学院院士Klaus Palme教授主动提出合作请求,目前已经为合作方提供了相关测定数据。

最后,植物激素异构体的精准分离和精确定量分析对深入探索植物激素的分子作用机理具有重要的意义。北京大学研究了正相色谱与DART-MS或Q-TOF联用技术,实现了对茉莉酸手性对映体的拆分和定量。中科院大连化物所发展了“二维在线微固相萃取—在柱衍生联用”分析方法,极大地提高了油菜素甾醇分析方法的选择性,相对误差小于10%,并研制了自动样品前处理装置,这一装置已在中科院植物所长期应用示范。

研究人员在激素测定方面的突破性进展极大地促进了整个重大计划的全面开展。“重大计划通过促进学科交叉实现我国植物激素检测分析的跨越式发展,体现了学科交叉的巨大优势,也是通过学科交叉促进学科发展的成功范例。”冯钰锜表示。

《中国科学报》 (2016-12-26 第6版 基金)
 
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