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脱落酸（ABA）在植物生理过程中意义重大，但现有检测方法存在不足。研究人员基于细胞色素 P450 707A3（CYP707A3）构建电化学传感器检测 ABA。该传感器灵敏度高、重现性好，成功用于检测水稻叶片 ABA 含量，为 ABA 检测提供新方法。
在植物的生长发育过程中，脱落酸（Abscisic Acid，ABA）就像一位 “总指挥”，掌控着众多关键环节。它对植物的根系生长、种子休眠、水分蒸发（蒸腾作用）以及应对各种环境压力（如干旱、盐碱等）的能力都有着至关重要的影响。ABA 在植物体内的平衡，是通过复杂的生物合成和分解代谢过程来维持的。其中，细胞色素 P450 707A3（Cytochrome P450 707A3，CYP707A3）在 ABA 的分解代谢中扮演着关键角色，它能够催化 ABA 发生羟基化反应。
然而，目前检测 ABA 的方法却存在不少问题。像酶联免疫吸附测定（ELISA）、色谱法、色谱 - 质谱联用等技术，不仅样品前处理过程繁琐，耗费大量时间，还对操作人员的专业技能要求极高，并且严重依赖精密复杂的仪器设备。这使得在实际研究和应用中，快速、准确地检测 ABA 变得困难重重。因此，开发一种简单、高效、灵敏的 ABA 检测新方法迫在眉睫。
为了解决这些问题，中南民族大学的研究人员开展了一项重要研究。他们成功构建了一种基于 CYP707A3 的电化学传感器，并用于 ABA 的检测。研究结果显示，该传感器表现出良好的电化学性能，对 ABA 的检测灵敏度高、重现性好，还具备出色的选择性。更为重要的是，研究人员利用该传感器成功测定了正常条件和干旱胁迫下水稻叶片中的 ABA 含量，这为深入研究 ABA 在植物应对环境胁迫中的作用提供了有力的工具。该研究成果发表在《Bioelectrochemistry》杂志上，为植物激素检测领域带来了新的突破。
在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是蛋白质的表达与纯化技术，通过特定的质粒载体，在大肠杆菌中表达并纯化出 CYP707A3 蛋白。接着采用电化学分析技术，利用热解石墨电极（PGE），在无氧和有氧条件下分别对 CYP707A3 进行电化学检测。此外，还运用了生物传感器构建技术，将 CYP707A3 通过二鲸蜡基磷酸酯（DHP）固定在 PGE 电极上，构建出用于检测 ABA 的电化学传感器。
一、CYP707A3 蛋白的表达与鉴定
研究人员将含有 pCW - CYP707A3 和 pCWori（+）空载体质粒的大肠杆菌 DH5α 菌株以及大肠杆菌 Rosseta 菌株在实验室中保存并使用。通过一系列操作对蛋白质进行纯化，纯化后的样品经 SDS - PAGE 电泳分析。结果显示，在约 55 kDa 处出现一条明显条带，与预期的 CYP707A3 蛋白大小相符，且与空质粒对照样品相比差异显著，这成功证实了 CYP707A3 蛋白的表达。
二、CYP707A3 的直接电化学分析
在无氧的磷酸盐缓冲溶液（PBS，pH 7.0）中，研究人员在热解石墨电极上对 CYP707A3 中的 Fe3+/Fe2+氧化还原峰进行直接电化学分析，发现其氧化还原电位约为 - 0.5 V。在有氧条件下，当向体系中加入 ABA 后，电极会持续为 CYP707A3 蛋白中的铁卟啉提供电子，使得还原峰电流不断增加。进一步研究发现，电流变化与 ABA 浓度之间的关系符合 Michaelis - Menten 动力学机制，由此计算出的表观米氏常数（Kmapp）为 77.08 nmol/L。这表明该反应具有特定的动力学特征，为后续检测 ABA 提供了理论依据。
三、基于 CYP707A3 的 ABA 电化学传感器性能
该电化学传感器对 ABA 在 5 nM 至 30 nM 范围内呈现出良好的线性响应，检测限（LOD，S/N = 3）低至 4.85 nM。这意味着该传感器能够在较低浓度范围内精准检测 ABA，具有较高的灵敏度。同时，该传感器还展现出了良好的重现性和选择性，在复杂的植物样品检测中，能够准确识别并检测 ABA，减少其他物质的干扰。
四、传感器在水稻叶片 ABA 检测中的应用
研究人员将构建的电化学传感器应用于实际样品检测，分别测定了正常条件和干旱胁迫下水稻叶片中的 ABA 含量。结果表明，该传感器能够成功检测水稻叶片中的 ABA，为研究植物在不同环境条件下 ABA 含量的变化提供了有效的检测手段，有助于深入了解植物应对环境胁迫的生理机制。
在这项研究中，研究人员成功构建了基于 CYP707A3 的电化学传感器用于 ABA 检测，为植物激素检测领域提供了一种创新方法。该传感器具有诸多优势，如灵敏度高、重现性好、选择性强等，能够在复杂的植物样品中准确检测 ABA 含量。同时，该研究还成功测定了水稻叶片在不同条件下的 ABA 含量，为进一步研究 ABA 在植物生长发育和应对环境胁迫中的作用奠定了坚实基础。这一成果不仅在植物科学领域具有重要意义，还可能为农业生产中优化植物生长环境、提高作物抗逆性提供新的思路和方法，有望推动相关领域的进一步发展。
