植物根尖分生组织传感器的构建及其对尿素传感动力学研究

作者：牛博; 李丽娜; 庞广昌^*; 鲁丁强^*

来源：浙江农业学报, 2020, 32(08): 1466-1474.

• 玉米
• 辣椒
• 花椰菜
• 黄瓜
• 根尖分生组织
• 电化学传感器
• 尿素
• 传感动力学

为探寻植物根尖组织对尿素的传感能力和两者相互作用的动力学规律。以海藻酸钠—淀粉凝胶作固定剂,将玉米、辣椒、花椰菜和黄瓜的根尖分生组织固定到2片核微孔膜之间,制成"三明治"式尿素传感膜,然后将其固定并密封到玻碳电极上,制成植物根尖分生组织传感器。通过电化学工作站和时间—电流曲线法测定尿素与玉米、辣椒、花椰菜和黄瓜的根分生组织传感器互作所产生电化学信号的变化。与对照组相比,4种植物根尖分生组织传感器对不同浓度的尿素均呈现明显的函数关系。根分生组织传感器对不同浓度的尿素传感动力学测定结果表明:玉米、辣椒、花椰菜和黄瓜分别在10-8～10-4、10-16～10-6、10-19～10-10和10-20～10-10 mol·L-1的尿素范围内呈现类似于酶和底物响应的酶促反应特征(联动变构效应)。进一步分析显示:玉米、辣椒、花椰菜、黄瓜和尿素的联动变构常数Ka(类似于酶—底催化动力学的米氏常数Km)分别为:7.197 0×10-9、4.537 0×10-16、9.908 5×10-20和6.462 8×10-21 mol·L-1,表明玉米对尿素的传感能力至少比其他3种植物差7个数量级以上。在以尿素为唯一外源氮营养的条件下培养玉米和辣椒,实验结果证明,在低于玉米传感尿素能力下限(1×10-10 mol·L-1)时,玉米10～15 d枯黄死亡,而辣椒可以正常生长。证明联动变构常数Ka反映了植物根尖分生组织对尿素的真实传感能力,而且玉米对尿素的传感存在某种程度上的缺陷。

• 单位
  天津商业大学