CN105319257A - 基于生物传感技术的aba浓度检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于生物传感技术的ABA浓度检测方法，能够在不破坏待测植物待测器官的情况下，实现对待测器官内ABA浓度的快速检测。方法包括：S1、将铂对电极、银/氯化银参比电极和修饰过的金工作电极集成为一个微电极阵列，其中，修饰过的金工作电极是将金工作电极依次经硫堇、金纳米颗粒和ABA抗体修饰得到的，铂对电极、银/氯化银参比电极和修饰过的金工作电极连接电化学工作站；S2、将微电极阵列上电极的检测端放入到待测植物的待测部位，利用电化学工作站，采用交流阻抗法采集工作电极产生的阻抗，在阻抗变化平稳后，计算预设时长的阻抗的平均值，通过将平均值代入预先计算的ABA浓度与阻抗的平均值的线性关系式，得到待测部位内的ABA浓度。
Description
技术领域
本发明涉及植物ABA检测领域，具体涉及一种基于生物传感技术的ABA浓度检测方法。
背景技术
水分胁迫是一种影响植物生长发育、限制作物产量的重要环境因子，脱落酸(ABA)在调节植物对水分胁迫响应的过程中起重要作用。ABA不仅可以通过诱导气孔关闭来调节植物水分代谢，而且可以通过诱导脱水耐性蛋白的表达来增强植株对水分胁迫的抗性。
常见的植物ABA的检测主要依赖生物鉴定法、气相色谱法、酶联免疫法、放射免疫法和高效液相色谱法等。虽然很早以前生物学家就明确了ABA一直作为生长调控物质起作用，但是相对而言，我们对ABA的生理、生化作用的实质却知之甚少。ABA的调控作用很迅速，往往在一两分钟内完成。所以实现快速检测是非常必要的。
而传统的检测方法需对样品进行繁琐的分离、提取、衍生化等预处理，不仅具有耗时长、成本高等问题，更重要的是预处理会对样本材料进行不可逆的损害。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基于生物传感技术的ABA浓度检测方法，能够在不破坏待测植物待测器官的情况下，实现对待测器官内ABA浓度的快速检测。
为此目的，本发明提出一种基于生物传感技术的ABA浓度检测方法，包括：
S1、将铂对电极、银/氯化银参比电极和修饰过的金工作电极集成为一个微电极阵列，其中，所述修饰过的金工作电极是将金工作电极依次经硫堇、金纳米颗粒和ABA抗体修饰得到的，所述铂对电极、银/氯化银参比电极和修饰过的金工作电极连接电化学工作站；
S2、将所述微电极阵列上电极的检测端放入到待测植物的待测部位，利用所述电化学工作站，采用交流阻抗法采集所述工作电极产生的阻抗，在所述阻抗变化平稳后，计算预设时长的阻抗的平均值，通过将所述平均值代入预先计算的ABA浓度与阻抗的平均值的线性关系式，得到所述待测部位内的ABA浓度。
本发明实施例所述的基于生物传感技术的ABA浓度检测方法，其适用于植物的茎叶果实，尤其适用于植物的嫩茎，基于电化学工作站，采用交流阻抗法采集工作电极产生的阻抗，并进行处理得到待测部位内的ABA浓度，整个过程无需繁琐的预处理，操作简便、检测速度较快，且不对待测植物的待测部位进行不可逆的损害，因而能够在不破坏待测植物待测器官的情况下，实现对待测器官内ABA浓度的快速检测，从而有助于了解ABA的代谢过程，为揭示植物生命活动规律、植物生命现象本质提供更多的理论依据。
附图说明
图1为本发明基于生物传感技术的ABA浓度检测方法一实施例的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本实施例公开一种基于生物传感技术的ABA浓度检测方法，包括：
S1、将铂对电极、银/氯化银参比电极和修饰过的金工作电极集成为一个微电极阵列(微电极阵列通过蚀刻技术、喷涂技术、电沉积技术等制备，其外形具有穿透植物组织的能力，长度范围为约5-20mm)，其中，所述修饰过的金工作电极是将金工作电极依次经硫堇、金纳米颗粒和ABA抗体修饰得到的，所述铂对电极、银/氯化银参比电极和修饰过的金工作电极连接电化学工作站；
S2、将所述微电极阵列上电极的检测端放入到待测植物的待测部位，利用所述电化学工作站，采用交流阻抗法采集所述工作电极产生的阻抗(反复测试，可以得到可重复的较好的工作曲线)，在所述阻抗变化平稳后，计算预设时长的阻抗的平均值，通过将所述平均值代入预先计算的ABA浓度与阻抗的平均值的线性关系式，得到所述待测部位内的ABA浓度。
本发明实施例所述的基于生物传感技术的ABA浓度检测方法，其适用于植物的茎叶果实，尤其适用于植物的嫩茎，基于电化学工作站，采用交流阻抗法采集工作电极产生的阻抗，并进行处理得到待测部位内的ABA浓度，整个过程无需繁琐的预处理，操作简便、检测速度较快，且不对待测植物的待测部位进行不可逆的损害，因而能够在不破坏待测植物待测器官的情况下，实现对待测器官内ABA浓度的快速检测，从而有助于了解ABA的代谢过程，为揭示植物生命活动规律、植物生命现象本质提供更多的理论依据。
可选地，在本发明基于生物传感技术的ABA浓度检测方法的另一实施例中，在所述将铂对电极、银/氯化银参比电极和修饰过的金工作电极集成为一个微电极阵列之前，还包括：
对金电极依次进行抛光、超声清洗，并利用所述电化学工作站，在0.5mol/L的H2SO4溶液中进行电化学扫描，直至清洗干净；
配制硫堇，在所述金电极上修饰所述硫堇，并利用所述电化学工作站，对所述金电极进行交流阻抗扫描，直至修饰成功；
制备金纳米颗粒溶胶，将所述金纳米颗粒溶胶滴加到所述金电极表面，并利用所述电化学工作站，对所述金电极进行交流阻抗扫描，直至修饰成功；
在所述金电极上修饰ABA抗体，并利用所述电化学工作站，对所述金电极进行交流阻抗扫描，直至修饰成功，得到所述修饰过的金工作电极。
可选地，在本发明基于生物传感技术的ABA浓度检测方法的另一实施例中，在所述通过将所述平均值代入预先计算的ABA浓度与阻抗的平均值的线性关系式，得到所述待测部位内的ABA浓度之前，还包括：
S30、将所述电极的检测端放入到第一浓度的ABA溶液中，并利用所述电化学工作站，采用交流阻抗法采集所述第一浓度的ABA溶液中所述工作电极产生的阻抗(反复测试，可以得到可重复的较好的工作曲线)，在所述阻抗变化平稳后，计算所述预设时长的阻抗的平均值；
S31、按照步骤S30再计算至少一组已知浓度的ABA溶液所对应的阻抗的平均值，其中，步骤S30和步骤S31中所使用的ABA溶液的浓度不同；
S32、利用计算得到的至少两组阻抗的平均值及其对应的ABA溶液的浓度进行线性拟合，得到ABA浓度与阻抗的平均值的线性关系式。
本发明实施例中，用已知浓度的ABA溶液进行线性拟合，假设不同次实验得到的线性方程的斜率偏差在15％之内，则表明电极活性正常，可以使用。工作电极检测端基于金纳米/硫堇修饰金电极，修饰层吸附ABA抗体固定于电极表面，采用交流阻抗法对三电极体系施加电压时，因待测部位的组织液中ABA会与电极表面的ABA抗体结合，导致从工作电极到对电极的电子传递受阻、阻抗增加。通过电化学工作站能够获取阻抗变化，直接通过阻抗变化值检测ABA浓度。
可选地，在本发明基于生物传感技术的ABA浓度检测方法的另一实施例中，所述步骤S30和步骤S31中所使用的ABA溶液的浓度不小于0.2ng/ml，且适宜范围为0.5～1000ng/ml。
可选地，在本发明基于生物传感技术的ABA浓度检测方法的另一实施例中，若所述待测部位为叶片，则所述电极为贴片式电极，所述将所述微电极阵列上电极的检测端放入到待测植物的待测部位，包括：
将所述微电极阵列上电极的检测端放在所述待测部位表面，并压入所述待测部位。
可选地，在本发明基于生物传感技术的ABA浓度检测方法的另一实施例中，若所述待测部位为除叶片外的其它部位，则所述电极为针式电极，所述将所述微电极阵列上电极的检测端放入到待测植物的待测部位，包括：
将所述微电极阵列上电极的检测端插入所述待测部位。
可选地，在本发明基于生物传感技术的ABA浓度检测方法的另一实施例中，所述预设时长为5～10分钟。
下面对本发明一具体实施例进行详细介绍。
选用玉米“京科1号”品种作为实验材料。精选种子播种在花盆中，在培养室培养。当幼苗长至6～8叶龄、节长6～8cm时，对幼苗进行培养室内自然风干，进行人工模拟干旱条件。分别选取第3和4叶片、第2节茎三个部位。
将三电极体系放入已知浓度的ABA溶液中，逐渐增加ABA浓度，得到不同浓度对应的不同阻抗的平均值，根据这数据绘制散点图获得线性关系式及相关系数。在最佳实验条件下，工作电极产生的阻抗的平均值在ABA浓度为0.5～1000ng/ml范围内呈现良好的线性关系，关系式为y＝0.0211x+21.221，相关系数为0.9892，检测限为0.2ng/ml。
对于每一待测部位，将三个制作好的电极连接到电化学工作站，并插入或压入一株玉米的待测部位，然后采用交流阻抗法采集工作电极产生的阻抗。阻抗变化平稳后，采集数据5-10min，求平均值，并代入上述线性关系式，计算ABA浓度。
对每一待测部位采用不同的玉米植株按照本发明的检测方法和现有的液相色谱法分别进行两次实验，最终得到玉米三个待测部位内的ABA含量如下表所示：
表1测试结果对比
由表可以看出，利用基于本发明微电极技术检测的玉米茎秆、叶片的ABA含量与采用液相色谱法检测的结果基本吻合。该方法数据可靠，而且无预处理，利于田间在线检测。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (7)
1.一种基于生物传感技术的ABA浓度检测方法，其特征在于，包括：
S1、将铂对电极、银/氯化银参比电极和修饰过的金工作电极集成为一个微电极阵列，其中，所述修饰过的金工作电极是将金工作电极依次经硫堇、金纳米颗粒和ABA抗体修饰得到的，所述铂对电极、银/氯化银参比电极和修饰过的金工作电极连接电化学工作站；
S2、将所述微电极阵列上电极的检测端放入到待测植物的待测部位，利用所述电化学工作站，采用交流阻抗法采集所述工作电极产生的阻抗，在所述阻抗变化平稳后，计算预设时长的阻抗的平均值，通过将所述平均值代入预先计算的ABA浓度与阻抗的平均值的线性关系式，得到所述待测部位内的ABA浓度。
2.根据权利要求1所述的基于生物传感技术的ABA浓度检测方法，其特征在于，在所述将铂对电极、银/氯化银参比电极和修饰过的金工作电极集成为一个微电极阵列之前，还包括：
对金电极依次进行抛光、超声清洗，并利用所述电化学工作站，在0.5mol/L的H2SO4溶液中进行电化学扫描，直至清洗干净；
配制硫堇，在所述金电极上修饰所述硫堇，并利用所述电化学工作站，对所述金电极进行交流阻抗扫描，直至修饰成功；
制备金纳米颗粒溶胶，将所述金纳米颗粒溶胶滴加到所述金电极表面，并利用所述电化学工作站，对所述金电极进行交流阻抗扫描，直至修饰成功；
在所述金电极上修饰ABA抗体，并利用所述电化学工作站，对所述金电极进行交流阻抗扫描，直至修饰成功，得到所述修饰过的金工作电极。
3.根据权利要求1所述的基于生物传感技术的ABA浓度检测方法，其特征在于，在所述通过将所述平均值代入预先计算的ABA浓度与阻抗的平均值的线性关系式，得到所述待测部位内的ABA浓度之前，还包括：
S30、将所述电极的检测端放入到第一浓度的ABA溶液中，并利用所述电化学工作站，采用交流阻抗法采集所述第一浓度的ABA溶液中所述工作电极产生的阻抗，在所述阻抗变化平稳后，计算所述预设时长的阻抗的平均值；
S31、按照步骤S30再计算至少一组已知浓度的ABA溶液所对应的阻抗的平均值，其中，步骤S30和步骤S31中所使用的ABA溶液的浓度不同；
S32、利用计算得到的至少两组阻抗的平均值及其对应的ABA溶液的浓度进行线性拟合，得到ABA浓度与阻抗的平均值的线性关系式。
4.根据权利要求3所述的基于生物传感技术的ABA浓度检测方法，其特征在于，所述步骤S30和步骤S31中所使用的ABA溶液的浓度不小于0.2ng/ml，且适宜范围为0.5～1000ng/ml。
5.根据权利要求1所述的基于生物传感技术的ABA浓度检测方法，其特征在于，若所述待测部位为叶片，则所述电极为贴片式电极，所述将所述微电极阵列上电极的检测端放入到待测植物的待测部位，包括：
将所述微电极阵列上电极的检测端放在所述待测部位表面，并压入所述待测部位。
6.根据权利要求1所述的基于生物传感技术的ABA浓度检测方法，其特征在于，若所述待测部位为除叶片外的其它部位，则所述电极为针式电极，所述将所述微电极阵列上电极的检测端放入到待测植物的待测部位，包括：
将所述微电极阵列上电极的检测端插入所述待测部位。
7.根据权利要求1所述的基于生物传感技术的ABA浓度检测方法，其特征在于，所述预设时长为5～10分钟。
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