鐵離子毒害廣泛存在于厭氧土壤中。但植物的鐵毒害耐受機制仍不是很清楚。德國伯恩大學(xué)的研究人員通過水稻突變株發(fā)現(xiàn)鉀離子通道基因osakt1在鐵毒害中發(fā)揮了作用。
而為了證明在鐵毒害環(huán)境下osakt1功能缺失確實會對水稻生理與表型造成嚴重影響。研究人員用polypen手持式光譜儀、光合儀和葉綠素?zé)晒鈨x分別測量了樣品的反射光譜植被指數(shù)：光化學(xué)反射指數(shù)pri、綠度指數(shù)gi、歸一化植被指數(shù)ndvi等；光合參數(shù)：光合速率、蒸騰速率等；葉綠素?zé)晒鈪?shù)：實際光化學(xué)效率φpsii。結(jié)果表明在控制條件下，突變株與野生型的這些表型指標沒有顯著差異，而在過量鐵處理后，osakt1功能缺失突變株的表型指標表現(xiàn)出比野生型更加明顯的變化。
對照組與鐵毒害處理的水稻樣品彩色成像圖
對照組與鐵毒害處理的水稻樣品表型數(shù)據(jù)，左：反射光譜植被指數(shù)；右：光合生理參數(shù)
同時，鐵毒害會大大地減少其他養(yǎng)分離子吸收并進入嫩芽，從而造成多種礦質(zhì)元素失調(diào)。這也是鐵毒害脅迫復(fù)雜性的原因之一。因此研究人員還對樣品的不同*位進行了離子組學(xué)分析。他們使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜（icp-oes）和原子吸收光譜（aas）測量了fe，ca，mg，cu，zn，mn，ni，k，na等元素含量。這兩種技術(shù)雖然精度很高，但在植物樣品元素分析中有很大的局限性。首先樣品需要預(yù)處理。本研究中是干燥樣品粉碎后進行硝酸微波壓力消解，之后還要稀釋定容，費時費力。其次對植物樣品不同部位、不同組織的識別分辨率不高，只能大致上分別分析葉片、根、莖，更細微的組織差異則無法識別。而新的激光誘導(dǎo)擊穿元素光譜分析技術(shù)（laser-induced breakdown spectroscopy，libs）能夠?qū)Πㄝp元素在內(nèi)的全元素進行快速、實時的分析，得到元素高分辨率成像甚至微分辨率成像，并且無須預(yù)處理、實驗成本低。精度則可以媲美icp和aas。目前，這一技術(shù)的代表是歐洲工程技術(shù)中心（ceitec）的lightigo libs激光誘導(dǎo)擊穿元素光譜分析系統(tǒng)。
左：lightigo libs激光誘導(dǎo)擊穿元素光譜分析系統(tǒng)；右：cd處理浮萍小葉元素mapping圖像
參考文獻：
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