东北林业陈立钢&牛娜Anal. Chem.: 生物相容性脱落酸传感分子探针用于时空荧光成像！

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研究内容

实现植物激素脱落酸(ABA)的检测对了解植物的生长发育具有重要意义。

东北林业大学陈立钢教授和牛娜副教授报告了一种以牛血清白蛋白(BSA)为宿主的杂交超分子荧光探针。聚集诱导发射的荧光发色基团(AIEgens)在含有BSA时激发荧光。ABA及其适配体作为触发该荧光系统的开关，该策略对ABA具有很高的灵敏度，检测限为0.098 nM。相关工作以“Biocompatible Abscisic Acid-Sensing Supramolecular Hybridization Probe for Spatiotemporal Fluorescence Imaging in Plant Tissues”为题发表在国际著名期刊Analytical Chemistry上。

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研究要点

要点1. AIEgens材料在遇到BSA时，由于主客体效应使其构象变硬，有效地阻断其非辐射通道，激活辐射跃进，使其成为生物相容性近红外荧光材料。

要点2. 由于静电作用，ABA适配体表面吸附的胰蛋白酶不能水解牛血清白蛋白的α-螺旋结构。相反，当ABA存在时，胰蛋白酶从ABA适配体中释放出来，使AIEgens物质释放到水或植物组织的生理环境中。这导致系统的红色荧光减弱。

要点3. 这种超分子杂交探针有效地完成了各种真实样品中ABA的分析。探针的高生物相容性和小分子尺寸，可通过有效的荧光成像对植物组织中的ABA进行完整的时空监测，反映植物内源ABA对外界胁迫的响应。

该策略为实现植物内源和外源ABA的检测提供了新的视角，对植物生物学研究具有重要意义。

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研究图文

图1. (A)合成路线，(B)结构分析，(C) AIEgens的静电势。(D)对应物质的分子轨道振幅图。(E) BSA蛋白与AIEgens的结合模式。

图2. 生物相容性BAAT探针的制备及检测机理示意图。

图3. (A)对应过程的紫外光谱(B)荧光光谱。(C)不同蛋白质复合物的CD光谱。(D) SDS-PAGE电泳示标记物(1柱)、BSA(2柱)、B-AIEgens(3柱)、B-AIEgens+Try(4柱)、BAIEgens+Apt-Try(5柱)、B-AIEgens+Apt-Try+5 nM ABA(6柱)、B-AIEgens+Apt-Try+15 nM ABA(7柱)。(E) ABA存在时BAAT探针的荧光光谱。插图: I/I0与浓度的线性关系。(F)选择性(干扰物质1~43分别为对照、脱落酸、油菜素内酯、异戊烯腺嘌呤、吲哚乙酸、细胞分裂素、赤霉素、玉米素、乙烯、茉莉酸、水杨酸、色氨酸、亮氨酸、蛋氨酸、谷胱甘肽、半胱氨酸、F−、Cl−、Br−、I−、NO−、NO−、HSO−、SO32−、PO42−、K+、Na+、Ag+、Fe2+、Hg2+、Cu2+、Co2+、Mg2+、Cd2+、Ni2+、Zn2+、Ba2+、Pb2+、Mn2+、Ca2+、Fe3+、Ce3+、Al3+)。

图4. (A) ABA比色卡的制备。(B)从柳树叶中提取ABA并测定其浓度。

图5. (A)植物内源ABA的生物合成、代谢及信号转导途径;(B)空间监测(C)不同添加条件下BAAT探针对植物组织中ABA浓度的时间监测。

图6. 不同水分处理下植物根系内源ABA含量的荧光成像检测。

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文献详情

Biocompatible Abscisic Acid-Sensing Supramolecular Hybridization Probe for Spatiotemporal Fluorescence Imaging in Plant Tissues

Meng Wu, Chenhui Yin, Xinxin Jiang, Qijun Sun, Xiaoyu Xu, Yanmei Ma, Xinjian Liu, Na Niu,* Ligang Chen*

Anal. Chem.

DOI: 10.1021/acs.analchem.2c01050