安徽植物元素检测技术指标（胡建东教授团队）

安徽植物元素检测技术指标（胡建东教授团队）关键词：脱落酸；适配体识别；表面增强拉曼光谱；金纳米颗粒；生物传感器摘要：植物激素脱落酸（Abscisic Acid，ABA）在调控植物生长和发育方面具有重要作用。然而，ABA在植物组织中含量较低，迫切需要快速灵敏的检测方法。本研究建立了一种基于适配体识别和表面增强拉曼光谱（Surface-Enhanced Raman Spectroscopy，SERS）检测的ABA快速、定量检测方法。ABA适配体修饰的纳米金颗粒兼具SERS信号增强和选择性识别等特点，实现了复杂植物样品基质中痕量ABA的快速、灵敏检测。当ABA分子出现时，适配体将与ABA分子特异性结合，结合后的适配体折叠成G-四聚体结构，将ABA分子包裹在四聚体结构内，拉近ABA分子与金纳米颗粒之间的距离，获得增强并稳定的ABA分子SERS信号。在适配体浓度优化的条件下，该方法检测限为0.1µmol/L，线性相关系数R2=0.9855，

引用格式：张燕燕 李灿 苏睿 李林泽 位文涛 李保磊 胡建东. 利用表面增强拉曼光谱定量检测植物激素脱落酸[J]. 智慧农业(中英文) 2022 4(1): 121-129.

ZHANG Yanyan LI Can SU Rui LI Linze WEI Wentao LI Baolei HU Jiandong. Quantitative determination of plant hormone abscisic acid using surface enhanced Raman spectroscopy[J]. Smart Agriculture 2022 4(1): 121-129.

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利用表面增强拉曼光谱定量检测植物激素脱落酸

张燕燕^1，2， 李灿^1，2， 苏睿^1，2， 李林泽^1，2， 位文涛^1，2， 李保磊^1，2， 胡建东^1，2，3*

（1.河南农业大学 机电工程学院，河南郑州 450002；2.河南省农业激光技术国际联合实验室，河南郑州 450002；3.小麦玉米作物学国家重点实验室，河南郑州 450002）

摘要：植物激素脱落酸（Abscisic Acid，ABA）在调控植物生长和发育方面具有重要作用。然而，ABA在植物组织中含量较低，迫切需要快速灵敏的检测方法。本研究建立了一种基于适配体识别和表面增强拉曼光谱（Surface-Enhanced Raman Spectroscopy，SERS）检测的ABA快速、定量检测方法。ABA适配体修饰的纳米金颗粒兼具SERS信号增强和选择性识别等特点，实现了复杂植物样品基质中痕量ABA的快速、灵敏检测。当ABA分子出现时，适配体将与ABA分子特异性结合，结合后的适配体折叠成G-四聚体结构，将ABA分子包裹在四聚体结构内，拉近ABA分子与金纳米颗粒之间的距离，获得增强并稳定的ABA分子SERS信号。在适配体浓度优化的条件下，该方法检测限为0.1µmol/L，线性相关系数R2=0.9855，重复性相对标准偏差（Relative Standard Deviation，RSD）≤6.71%，且SERS增强基底的稳定性良好（>6个月）。特别是，该方法用于小麦叶片中ABA的检测，检测结果与酶联免疫吸附剂测定（Enzyme Linked Immunosorbent Assay，ELISA）具有良好的吻合度（相对误差≤9.13%）。该研究为植物激素快速检测提供了有效的解决方案。

关键词：脱落酸；适配体识别；表面增强拉曼光谱；金纳米颗粒；生物传感器

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图1 脱落酸SERS适配体传感器的分析原理概况图

Fig. 1 Schematic diagram of construction of abscisic acid SERS aptamer sensor

图2 纳米金颗粒的表征

Fig. 2 Characterization of gold nanoparticles

图3 纳米金颗粒上修饰适配体前后的表面电位

Fig. 3 Surface potential before and after modification of the aptamer on gold nanoparticles

图4 适配体浓度优化曲线

Fig. 4 Optimization curves of aptamer concentration

图5 ABA的分子结构及其拉曼光谱

Fig. 5 Molecular structure and Raman spectra of ABA

图6 适配体修饰的纳米金颗粒作为SER基底对ABA的检测

Fig. 6 Taking aptamer-modified gold nanoparticles as SERS substrate to detect the different concentrations ABA

图7 ABA浓度为60 μmol/L时SERS基底的重复性

Fig. 7 The repeatability of SERS substrate at ABA

concentration of 60 μmol/L

图8 适配体修饰的纳米金颗粒分别在1、3、6、8个月后的吸光度和SERS增强性

Fig. 8 The absorbance and SERS enhanced performance of AuNPs modified by aptamer after 1， 3， 6 and 8 months

通信作者简介

胡建东 教授

胡建东，男，江西新余人，二级教授，博士生导师，河南农业大学机电工程学院副院长。是河南省农业电气化与自动化重点学科带头人，中国农业工程学会高级会员，河南省测试计量学会成员，河南省首届科普首席科学家，河南省农业激光技术国际联合实验室和河南农业大学农业测试技术与仪器工程研究中心主任。瑞典Lund大学访问学者和加拿大McGill大学高级访问学者。

主要从事农业传感器及测试技术研究工作，特别是在光及电磁波理论应用于农业领域的研究工作中，先后主持国家自然科学基金面上项目2项，国家科技部 “九五”科技攻关计划项目1项、“十三五”重点研发计划课题1项、863重点项目子课题1项、农业部948计划项目1项。获河南省杰出青年基金、河南省教育厅创新型人才和郑州市领军人才等项目。获河南省科技进步二等奖2项，发表了100多篇高质量的论文，任副主编和参编著作4部。主讲博士研究生课程《现代农业生物测试理论与技术》、硕士研究生课程《现代传感器原理与应用》及电子信息工程专业本科生课程《智能仪器仪表设计》。

来源：《智慧农业（中英文）》2022年第1期

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