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在植物研究中，监测植物激素生长素（IAA）和水杨酸（SA）水平意义重大，但现有监测方法存在诸多不足。研究人员开展了植物激素传感器的研究，开发出一种微创安培传感平台，能同时检测 IAA 和 SA，还验证了其监测植物应激反应的能力，为植物诊断和精准农业提供了新工具。
植物激素在调节植物生长、发育、繁殖以及应对各种生物和非生物胁迫中起着至关重要的作用。然而，这些小分子有机化合物的作用途径常常相互交织，使得阐明它们的具体作用变得困难重重。以生长素（IAA）和水杨酸（SA）为例，它们在调节植物生长和免疫反应等方面发挥着关键作用，且二者之间的相互作用与植物衰老、应对重金属毒性和干旱等过程相关联。
目前，量化和监测这些植物激素水平的方法存在诸多问题。传统的色谱结合质谱法虽常用，但该方法具有破坏性、操作繁琐、成本高昂且只能提供单点测量的缺点，无法满足对植物生长和胁迫过程中连续时空响应监测的需求。基于激素敏感启动子或受体的直接和间接生物传感器，在模式植物中虽有应用，但存在结合亲和力低、干扰细胞发育、易发生转基因沉默等问题，且无法用于普遍的 SA 检测和定位。其他检测 SA 的方法，如报告探针和荧光探针，其检测结果可能无法完全反映内源性植物激素的分布情况。电化学检测方法虽有潜力，但现有传感器存在体内实用性有限、易受电化学污染等问题。
为了解决这些问题，研究人员开展了一项关于开发新型植物激素传感器的研究。研究人员来自未知机构，他们开发了一种基于微针（MNs）的安培传感平台，该平台能够同时检测植物叶片中的生长素（IAA）和水杨酸（SA），并实现长期、连续、微创的监测。这一研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，对于植物科学研究和精准农业发展具有重要意义。
研究人员在开展研究时，主要用到了以下几个关键技术方法：首先是材料制备技术，通过共沉淀法合成了 Fe3O4插层的多壁碳纳米管（MWCNTs-Fe3O4），并利用微模塑工艺制备了基于 MNs 的电极；其次是电化学检测技术，采用方波伏安法和计时电流法等对传感器性能进行测试，优化检测条件；最后是体内实验技术，将传感器附着在烟草（Nicotiana benthamiana）和拟南芥（Arabidopsis thaliana）叶片上，监测植物激素水平的变化。
一、微创安培叶传感器的开发
研究人员构建了由 MWCNTs-Fe3O4工作电极、铂 counter 电极和银 / 氯化银参比电极组成的安培传感平台。通过微针使电极与叶肉直接接触，实现对叶中 IAA 和 SA 的测量。该电极采用微模塑工艺制备，MWCNTs-Fe3O4通过共沉淀法合成。
二、Fe3O4插层 MWCNTs 的表征
利用透射电子显微镜（TEM）、X 射线粉末衍射（XRD）和磁滞测试等手段对 Fe3O4插层 MWCNTs 进行表征。TEM 图像证实了磁铁矿纳米粒子在碳管内的存在，XRD 光谱表明插层反应未影响 Fe3O4粒子的晶体取向和 MWCNTs 的手性，磁滞测试显示材料保留了超顺磁性，且该磁性便于将功能涂层附着到磁性电极上。
三、装置的电化学表征
添加 Fe3O4插层 MWCNTs 可增强铂电极的电化学性能。方波伏安法验证了传感器对 IAA 和 SA 的检测能力，确定了氧化电位。通过计时电流法优化了清洗电压，采用多脉冲安培检测（MPA）提高了传感器的检测性能，确定了检测限（IAA 为 1.41 μM，SA 为 1.15 μM），并进行了选择性测试和寿命测试。
四、体内性能验证
通过碰撞测试证实 MNs 能刺穿叶表皮，且对叶片健康和生长影响较小。将传感器读数与超高效液相色谱 - 串联质谱（UHPLC-MS/MS）测量结果进行对比，验证了传感器在体内的准确性，同时研究了传感器在体内的寿命，发现其可持续检测 25 - 30 小时。
五、光对叶中 IAA 和 SA 的影响
将传感器部署在烟草叶片上，研究光对叶中 IAA 和 SA 水平的影响。结果表明，IAA 水平在光照下倾向于增加，SA 水平在夜间升高，且这些昼夜振荡在老叶中减弱。延长光周期使 IAA 和 SA 的变化更平缓，持续光照导致 IAA 水平下降、SA 水平上升。
六、机械刺激对叶中 IAA 和 SA 的影响
通过周期性刺激烟草叶片研究机械刺激对叶中 IAA 和 SA 的影响。结果显示，机械刺激 20 分钟后，IAA 水平下降，且下降程度与刺激频率有关；SA 水平仅在高频刺激下下降，同时观察到周期性的峰谷变化。
七、病原体对叶中 IAA 和 SA 的影响
用 P. syringae pv. tomato DC3000（Pst. DC3000）和 Botrytis cinerea 感染烟草叶片，研究病原体对叶中 IAA 和 SA 水平的影响。感染后，IAA 和 SA 水平均升高，且不同病原体对 IAA 和 SA 水平的影响存在差异，高浓度病原体感染会导致组织坏死，影响激素水平。
研究结论表明，该研究开发的安培传感器能够以微创方式检测叶中 IAA 和 SA 水平，可扩展到检测其他电化学活性分子。多脉冲安培检测（MPAD）技术延长了电极寿命，保持了传感器的灵敏度，使其可用于检测植物激素的微小变化，作为快速表型分析工具，有助于早期检测植物疾病，减少商业损失。同时，该研究也为植物激素研究提供了新的技术手段，促进了对植物生理响应机制的理解。未来，可进一步探索替代电极材料，提高传感器的灵敏度，以适应大规模农业应用的需求。**<
