综述：在生物系统中检测活性氧物种方面的进展及其对采后研究的相关性

《Scientia Horticulturae》：Advances in reactive oxygen species detection across biological systems with relevance to postharvest research

本文综述了ROS检测的传统与新兴方法，包括光谱法、色谱法、电化学传感器、荧光和发光探针及高级成像平台（如CLSM、FLIM、IVIS），分析了各自原理、优势及局限性，并探讨了在植物生理学和农产品后熟研究中的应用潜力，指出多模式策略和AI整合是未来发展方向。

　　活性氧（Reactive Oxygen Species, ROS）作为一类具有高度反应性的含氧分子，在生物学中扮演着重要角色。它们不仅在细胞信号传导和应激反应中发挥关键作用，还参与多种生理和病理过程。在植物生理学和果蔬保鲜研究中，ROS的动态变化与氧化应激密切相关，直接影响果蔬的成熟、衰老和品质变化。因此，对ROS的精确检测和深入理解，是揭示其在氧化应激和红ox信号通路中作用的关键。本文系统地回顾了传统与新兴的ROS检测方法，包括比色法、色谱法、电子自旋共振（EPR）、电化学传感器、荧光和发光探针技术，以及先进的成像平台如共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）、荧光寿命成像显微镜（FLIM）和活体成像系统（IVIS）。文章还探讨了这些技术在不同生物系统中的应用，特别强调了它们在果蔬保鲜研究中的潜力。

ROS的生成与生物体的多种生理活动密切相关。在植物中，ROS主要由线粒体、叶绿体、过氧化物酶体和细胞壁等细胞器产生。例如，在光合作用过程中，叶绿体中的光系统II（PSII）通过激发态的P680*生成单线态氧（1O?），而超氧化物歧化酶（SOD）则将超氧阴离子（O??）转化为过氧化氢（H?O?）和铁离子（Fe2?/Cu?）。这些反应过程是细胞代谢和环境应激响应的一部分，而ROS的积累可能引发氧化损伤，破坏脂质、蛋白质和核酸，进而导致细胞结构受损和生理功能紊乱。在果蔬储存过程中，非生物和生物胁迫，如机械损伤、极端温度、病原体感染等，都会诱导ROS的过量生成，从而加速果实的衰老和品质下降。因此，了解ROS的动态变化对于优化保鲜技术、延长果蔬的货架期具有重要意义。

目前，ROS的检测方法主要包括间接和直接两种类型。间接方法通常通过测量氧化损伤的下游产物，如丙二醛（MDA）、过氧化氢和细胞色素c等，来推断ROS的存在。例如，比色法利用特定氧化产物在特定波长下的吸光度变化进行检测，而色谱法则通过分离和定量分析氧化产物来实现更精确的测量。然而，这些方法通常需要对样品进行处理，如离心、提取和衍生化，因此存在一定的破坏性，并且在活体检测方面存在局限。相比之下，直接检测方法能够更准确地反映ROS的动态变化，例如电子自旋共振（EPR）通过检测自由基的磁性特性，直接捕捉ROS的信号。电化学方法则利用电极上的氧化还原反应，通过测量电流信号来评估ROS的浓度。这些方法虽然具有较高的灵敏度和特异性，但在实际应用中也面临一些挑战，如电极污染、信号干扰以及检测的复杂性。

荧光和发光探针技术因其高灵敏度和实时检测能力，成为近年来ROS研究中的重要工具。这些探针通常在与ROS反应后发生结构变化，从而发出荧光或光信号。例如，荧光探针如2',7'-二氯二氢荧光素（DCFH）、膜渗透性探针如MitoSOX和细胞渗透性探针如H?DCF-DA，已被广泛应用于检测H?O?、O??等ROS。然而，荧光探针可能会受到光漂白、非特异性淬灭和环境因素（如pH值）的影响，从而影响检测的准确性。因此，选择合适的探针并优化其应用条件，是提高检测结果可靠性的关键。

随着成像技术的进步，先进的光学成像平台如CLSM、FLIM和IVIS在ROS检测中展现出巨大潜力。CLSM能够提供高分辨率的细胞内成像，有助于观察ROS在不同细胞器中的分布和动态变化。FLIM通过测量荧光寿命的变化，能够独立于探针浓度，提供更精确的环境信息。而IVIS则能够在不破坏样品的情况下，对整个果蔬进行实时监测，尤其适用于非侵入性检测。这些成像技术不仅能够捕捉ROS的时空分布，还能结合其他分析手段，如组学技术和人工智能，实现更全面的红ox研究。然而，这些技术的高成本和操作复杂性限制了其在果蔬保鲜研究中的广泛应用。

在果蔬储存过程中，ROS的动态变化受到多种因素的影响，包括储存温度、湿度、气体成分以及外源性处理手段（如抗氧化剂和生物控制剂）。例如，研究表明，UV-C处理可以延缓果蔬的衰老过程，降低MDA的积累。而抗氧化剂如褪黑素和壳聚糖的使用，能够有效减少ROS的生成，从而提高果蔬的保鲜效果。此外，先进的成像技术如IVIS，为实时监测ROS提供了新的可能性，特别是在果蔬受到胁迫时，能够捕捉到ROS的快速积累和系统传播。这些技术的应用不仅有助于理解ROS在果蔬生理过程中的作用，还为优化储存条件和开发新型保鲜策略提供了科学依据。

尽管现有的ROS检测方法各有优劣，但其在实际应用中仍面临诸多挑战。例如，不同的检测方法对ROS的敏感性和特异性存在差异，而活体检测的可行性也受到样品结构和环境条件的限制。因此，开发更具体、更稳定的探针，并结合多模式检测策略，是未来研究的重要方向。此外，将ROS检测与组学技术（如转录组学、蛋白质组学和代谢组学）以及人工智能分析工具相结合，可以进一步揭示ROS在植物系统中的复杂网络和动态变化，从而为果蔬保鲜提供更深入的理论支持和实践指导。通过这些技术的综合应用，有望实现对果蔬储存过程中氧化应激的精准监测，为提高果蔬品质和延长货架期提供新的解决方案。