本网讯 近日,我校生物科学学院唐阿玲博士联合贵州大学精细化工研究开发中心,在化学领域国际TOP期刊《Sensors & Actuators, B: Chemical》(中科院一区TOP,IF:7.7)上发表了题为“Photoisomerization-engineered fluorescent probe for innovative detection and bioimaging of salicylic acid during salt stress in plants”的研究论文。成功研发出一种新型光异构化荧光探针RAZ,为植物水杨酸(SA)的实时检测与生物成像提供了创新工具,为解析植物抗逆机制开辟了新路径。
水杨酸作为植物关键的防御信号分子,在介导系统获得性抗性、响应盐胁迫、重金属污染等非生物胁迫中发挥核心作用。然而,由于其内源浓度低、生物基质干扰强,传统检测方法难以实现活体植物中实时动态监测,成为制约植物抗逆机制研究的关键瓶颈。
针对这一难题,团队创新性地将偶氮苯光响应单元引入罗丹明荧光团骨架,设计合成了探针RAZ。该探针通过氢键与偏移π-π相互作用特异性识别水杨酸,触发荧光“开启”响应,检测限低至11.32 nM,展现出优异的选择性和灵敏度。尤为突出的是,借助偶氮苯的可逆光异构化特性,RAZ可在紫外-可见光交替照射下实现水杨酸的可逆检测,无需额外添加剂,大幅简化了实验流程,这也是该策略首次应用于水杨酸的可逆检测。
在活体植物实验中,RAZ表现出卓越的应用性能。其组织穿透深度可达41.04 μm,成功实现拟南芥根部水杨酸的三维成像,清晰呈现水杨酸在植物体内的分布特征。通过对番茄幼苗的时间依赖和浓度依赖实验,证实该探针能精准追踪水杨酸的动态变化与转运过程。在盐胁迫和镉胁迫条件下,利用RAZ探针的荧光成像结合高效液相色谱验证,直接观察到胁迫环境下番茄幼苗根部水杨酸的积累现象,为水杨酸增强植物非生物胁迫耐受性提供了直观的可视化证据。
此外,生物相容性实验表明,即使在60 μM的高浓度下,RAZ对豆芽萌发率的影响仍较小,展现出低毒性优势,为其在植物生理研究中的长期应用奠定了基础。该探针的研发不仅为植物水杨酸检测提供了更高效、便捷的技术手段,也为深入探究植物抗逆防御机制、开发新型植物免疫诱导剂提供了重要支撑。
我校唐阿玲博士、贵州大学精细化工研究开发中心谭帅博士研究生为论文共同第一作者,杨松教授和周翔教授为共同通讯作者。研究受国家自然科学基金(32372610, U23A20201, 32160661, 32202359)、国家重点研发计划(2022YFD1700300)及贵州省科技厅项目([Qiankehezhongyindi[2023]001号], [Qiankehezhongyindi[2024]007]号)的资助。此项成果标志着我校在学科建设及高水平跨单位科研协作方面取得了又一重要进展。
文/图 唐阿玲 初审/佘颖慧 复审/王珏 终审/孙秀华


