非损伤微测Zn2+选择性微电极的研发及应用

非损伤微测技术(Non-invasive Micro-test Technology, NMT)是一种通过微电极实时测定进出活体材料离子和小分子流速的技术,已广泛应用于植物的生长发育和逆境胁迫等研究领域中。目前该技术专用的重金属微电极种类非常少,因此其在重金属胁迫研究中的应用也受到了限制。本文在前期工作的基础上开发了一种基于非损伤微测技术的Zn~(2+)选择性微电极,首次实现了活体条件下植物根际Zn~(2+)离子流的实时、动态检测。研发的微电极在去离子水中对Zn~(2+)的线性响应范围为10–6～10~(–1) mol/L,能斯特斜率为30.2mV/decade(浓度每增加或减少10倍电位值的变化),响应时间t_(95%)≤1s,正常工作pH范围为3.5～7.0;在简易模拟土壤溶液(0.1mmol/L Ca(NO_3)_2、0.1 mmol/L KNO_3、0.1 mmol/L Mg(NO_3)_2和1 mmol/L NaNO_3)中,其线性响应范围变为5×10~(-5)～10~(-1) mol/L,能斯特斜率为28.1mV/decade,对土壤溶液中的共存阳离子具有较好的抗干扰性。利用构建的非损伤微测Zn~(2+)选择性微电极对Zn/Cd超积累植物伴矿景天(Sedum plumbizincicola)根际不同微区的Zn~(2+)离子流进行了实时检测。该技术的成功研发为活体条件下深入认识Zn~(2+)在植物根际的微界面过程与机制提供了一种强有力的研究手段。