生长素是植物中最重要的一类激素,其在植物体内的不对称分布模式调节着植物细胞和组织的发育过程,包括细胞分裂、细胞伸长、着陆性、顶端优势、植物开花和叶序发育、主根发育和侧根发生、衰老以及各种应激反应。
植物的内源生长因子包括吲哚-3-乙酸(IAA)、4-氯吲哚-3-乙酸(4-Cl-IAA)和苯乙酸(PAA)。其中IAA是植物中分布最广、功能最丰富的生长因子。
建立有效、实用的生长激素定性、定量分析方法,实时、准确、原位检测生长激素在植物各组织中的合成、分布和运输情况,对植物生长发育研究具有重要意义。
已经发展出一系列新的技术和方法生长素的痕量检测,包括色谱、质谱、荧光发光、生物传感器和电化学。
IAA免疫分析法是一种用于测定IAA含量的免疫学技术。其基本原理是利用抗原与抗体之间的特异性竞争性结合。IAA作为抗原,获得相应的特异性IAA抗体。一定量的标记IAA分子与样品中未知数量的IAA分子竞争,与一定量的抗体结合,然后计算样品中IAA的含量。
IAA免疫分析分为放射免疫分析(RIA)和酶联免疫分析(ELISA)两种。ria具有高灵敏度,可以检测超痕量的生长因子,但需要放射性同位素。由于同位素的不稳定性和对操作者身体的伤害,ria正在逐步被淘汰。酶联免疫测定法更安全,更便宜,需要的实验空间和设备更少。
酶联免疫吸附测定法因其偶联酶蛋白不同而不同。吲哚乙酸氧化酶ELISA中的IAA在IAA氧化酶的作用下形成吲哚醛,减少了体系中IAA的含量。剩下的IAA在无机酸存在的情况下与FeCl3相互作用形成红色螯合物。IAA氧化酶活性的大小可以用其破坏IAA的速率来表示。同时用辣根过氧化物酶标记抗体,在反应体系中加入相应的反应底物,反应底物经过一定作用时间后,最终由蓝色转变为黄色。样品的IAA含量可以通过颜色的深浅来确定。
随着该方法的应用和改进,免疫分析法已成为植物组织和器官中IAA含量定位的常用方法。
物理或化学测定方法主要分为两种:光谱法和色谱法。生长素的早期检测常用的是比色法,但该方法的灵敏度和特异性较低,一直很少使用。现在比较常用的方法主要有紫外吸收光谱法、红外吸收光谱法和荧光法。虽然它们简单、快速、灵敏,但特异性较低,只能用于分子的表征和结构鉴定等一般研究。
图1所示。高吞吐量数据分析过程的示意图等, 2017)。
色谱分离和综合检测技术越来越多地应用于生长素的检测中。色谱分离的原理是基于样品在色谱固定相和流动相中的保留性能的差异。分离后,根据相应的检测方法得到色谱流出曲线。在某些色谱分离条件下,物质达到峰值的时间(保留时间)是一个固定值,因此可以用于定性目的。峰面积与物质含量密切相关,可用于定量。
内源植物生长激素在体外极低且不稳定,因此对检测方法的分析灵敏度要求很高。由于气相色谱和液相色谱具有良好的分离和测定能力,随着商业色谱柱和检测器的加入以及新检测方法的引入,几乎所有生长素的检测都得到了迅速发展。
单靠色谱分析无法满足对超低含量生长素的定性和定量分析的要求。MS - HPLC以同位素标记的IAA为内标,根据等于浓度比的面积比,可以对植物组织中内源激素进行精确的定量测定,可以更详细地了解物质的结构,更好地分析样品成分的性质。质谱联用色谱技术在很大程度上克服了传统色谱技术的不足植物激素的定性和定量分析.
参考
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