幾種細胞分裂素對釕聯(lián)吡啶電化學(xué)發(fā)光的增強行為研究

葉樺珍， 陳筱瑜， 黃建凡， 陳 詠， 陳國南

(1. 福建衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院藥學(xué)系， 福建 福州 350101；2. 福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院， 福建 福州 350116)

幾種細胞分裂素對釕聯(lián)吡啶電化學(xué)發(fā)光的增強行為研究

葉樺珍1， 陳筱瑜1， 黃建凡1， 陳 詠1， 陳國南2

(1. 福建衛(wèi)生職業(yè)技術(shù)學(xué)院藥學(xué)系， 福建 福州 350101；2. 福州大學(xué)化學(xué)學(xué)院， 福建 福州 350116)

研究幾種細胞分裂素對釕聯(lián)吡啶電化學(xué)發(fā)光行為的影響. 研究結(jié)果表明， 在酸性條件下細胞分裂素增強了釕聯(lián)吡啶的電化學(xué)發(fā)光， 測得的釕聯(lián)吡啶電化學(xué)發(fā)光增強值與所加入細胞分裂素的濃度呈良好的線性關(guān)系. 最優(yōu)條件下， 測定玉米素、 玉米素核苷、 6-呋喃氨基嘌呤、 異戊烯基腺嘌呤等幾種細胞分裂素的線性范圍分別為1.0×10-6～1.0×10-4、 5.0×10-7～1.0×10-4、 2.0×10-6～1.0×10-4、 8.0×10-7～5.0×10-5mol·L-1， 測定檢測限均可達10-7mol·L-1數(shù)量級. 該法操作簡單， 可用于細胞分裂素的靈敏度檢測.

細胞分裂素； 釕聯(lián)吡啶； 電化學(xué)發(fā)光

0 引言

細胞分裂素(CTKs)是一種植物激素， 用于調(diào)節(jié)植物的生長發(fā)育. 腺嘌呤型細胞分裂素的結(jié)構(gòu)上具有胺基基團， 可利用釕聯(lián)吡啶的電化學(xué)發(fā)光法進行檢測[5]. 研究發(fā)現(xiàn)， 酸性條件下， 反式玉米素(tZ)、 反式玉米素核苷(tZR)、 6-呋喃氨基嘌呤(KT)， N6-異戊烯基腺嘌呤(iP)等幾種細胞分裂素本身無電化學(xué)發(fā)光， 釕聯(lián)吡啶呈現(xiàn)很弱的電化學(xué)發(fā)光， 但將這幾種CTKs加入到釕聯(lián)吡啶溶液中時， 可觀測到釕聯(lián)吡啶的電化學(xué)發(fā)光強度增強現(xiàn)象， 且增強程度與CTKs的濃度成良好的線性關(guān)系. 據(jù)此可建立這幾種細胞分裂素的電化學(xué)發(fā)光檢測方法[6].

1 實驗部分

1.1 實驗試劑

6-呋喃氨基嘌呤、 反式玉米素(BR, 國藥集團化學(xué)試劑有限公司)； 六水合釕聯(lián)吡啶(AR， Sigma公司)； N6-異戊烯基腺嘌呤(AR， Sigma公司)； 反式玉米素核苷(AR， Bio Basic 公司)； 實驗中所用其他試劑均為分析純， 所用水均為高純水.

1.2 實驗儀器

CHI1210a電化學(xué)分析儀(上海辰華儀器有限公司)； 玻碳電極、 Ag/AgCl電極、 鉑電極(上海辰華儀器有限公司)； pHS-3C精密酸度計(上海大普儀器有限公司)； BPLC-K電致化學(xué)發(fā)光檢測儀(中科院生物物理所).

1.3 實驗方法

1.0×10-2mol·L-1的各種CTKs溶液以0.1 mol·L-1HCl為溶劑配制， 5.0×10-3mol·L-1釕聯(lián)吡啶溶液以水為溶劑配制， 均置于冰箱4 ℃貯存， 使用時按需稀釋. 以玻碳電極為工作電極， Ag/AgCl電極為參比電極， 鉑電極為參比電極進行電化學(xué)實驗. 實驗時對釕聯(lián)吡啶、 釕聯(lián)吡啶-CTKs體系分別進行常規(guī)脈沖伏安法(NPV)、 循環(huán)伏安法(CV)、 微分脈沖伏安法(DPV)及線性掃描法(LSV)掃描， 記錄相應(yīng)的電化學(xué)發(fā)光圖譜和電化學(xué)圖譜并測量體系的ECL強度， 利用加入CTKs后釕聯(lián)吡啶ECL強度的增強值ΔECL與cCTKs呈線性相關(guān)進行定量分析. 電致化學(xué)發(fā)光檢測儀的檢測電壓設(shè)為950 V.

2 結(jié)果與討論

2.1 細胞分裂素對釕聯(lián)吡啶電化學(xué)發(fā)光的影響

在pH值為3.0的0.1 mol·L-1磷酸鹽緩沖溶液(PBS)中， 以循環(huán)伏安方式進行電位掃描， 掃速為0.05 V·s-1, 分別測定1.0×10-3mol·L-1的釕聯(lián)吡啶、 CTKs自身、 釕聯(lián)吡啶與CTKs混合溶液的電致化學(xué)發(fā)光圖譜. 實驗結(jié)果顯示： 酸性條件下， tZ、 tZR、 KT、 iP等細胞分裂素本身無電化學(xué)發(fā)光， 釕聯(lián)吡啶的電化學(xué)發(fā)光很弱， 但將上述CTKs加入到釕聯(lián)吡啶溶液中時， 可觀測到釕聯(lián)吡啶的電化學(xué)發(fā)光強度明顯增強， 且電化學(xué)發(fā)光強度的增強值ΔECL與cCTKs線性相關(guān).

2.2 實驗儀器參數(shù)選擇 2.2.1 電化學(xué)掃描方式選擇

2.2.2 電化學(xué)掃描速率選擇

環(huán)腐棒桿菌在種薯中越冬，成為翌年初侵染源。病薯播下后，一部分芽眼腐爛不發(fā)芽，一部分是出土的病芽，病菌沿維管束上升至莖中部或沿莖進入新結(jié)薯塊而致病。適合環(huán)腐棒桿菌生長溫度20～23℃，最高31～33℃，最低1～2℃。致死溫度為干燥情況下50℃。

2.3 溶液條件選擇2.3.1 釕聯(lián)吡啶濃度的影響

以pH值為3.0的0.1 mol·L-1PBS緩沖溶液為介質(zhì)， 在CV掃描速率為0.05 V·s-1條件下， 分別測定1.0×10-5、 5.0×10-5、 1.0×10-4、 2.0×10-4、 5.0×10-4、 1.0×10-3mol·L-1等濃度的釕聯(lián)吡啶加入5.0×10-5mol·L-1KT溶液前后體系的電化學(xué)發(fā)光強度. 結(jié)果顯示， 釕聯(lián)吡啶的電化學(xué)發(fā)光及釕聯(lián)吡啶與KT混合溶液的電化學(xué)發(fā)光均隨著釕聯(lián)吡啶濃度的增大而增強， 且加入KT前后電化學(xué)發(fā)光的增強值ΔECL也隨濃度增大. 釕聯(lián)吡啶濃度增大雖可增大測定靈敏度， 但試驗成本增大， 測定重現(xiàn)性變差， 綜合考慮以上因素， 采用1.0×10-4mol·L-1釕聯(lián)吡啶進行試驗.

2.3.2 緩沖溶液pH值的選擇

分別測定以不同pH值的0.1 mol·L-1PBS緩沖溶液為介質(zhì)， 往1.0×10-4mol·L-1釕聯(lián)吡啶中加入tZ、 tZR、 KT、 iP前后的電化學(xué)發(fā)光強度， 實驗結(jié)果如圖2所示. 結(jié)果顯示， 在pH值1.0～6.0區(qū)間， 釕聯(lián)吡啶本底的電化學(xué)發(fā)光及釕聯(lián)吡啶與CTKs混合溶液的電化學(xué)發(fā)光均隨著pH值的增大而增大， 但二者的差值ΔECL呈現(xiàn)先增大后減弱的趨勢. tZ、 tZR、 KT、 iP等CTKs分別在pH值為4.0、 3.0(或4.0)、 2.0、 2.0時具有最大的ΔECL. 分析相應(yīng)的CV電化學(xué)圖譜可知， 溶液pH值的改變對釕聯(lián)吡啶的氧化還原電位基本無影響， 但隨著pH值的增大， CTKs的氧化峰電位出現(xiàn)明顯負移， 當該電位與釕聯(lián)吡啶的氧化峰電位相等時， 對應(yīng)的電化學(xué)發(fā)光強度達最大.

2.3.3 緩沖溶液種類及濃度的選擇

2.4 方法學(xué)考察

在以上最優(yōu)條件下， 在1.0×10-7～1.0×10-4mol·L-1的CTKs濃度區(qū)間， 以CTKs對釕聯(lián)吡啶電化學(xué)發(fā)光的增強值ΔECL對cCTKs作工作曲線， 考察CTKs測定的線性范圍, 以能檢出的最小ΔECL所對應(yīng)的濃度作為檢出限. 結(jié)果顯示： KT、 iP、 tZ、 tZR的線性范圍分別為2.0×10-6～1.0×10-4、 8.0×10-7～5.0×10-5、 1.0×10-6～1.0×10-4、 5.0×10-7～1.0×10-4mol·L-1， 檢測限分別為5.0×10-7、 3.0×10-7、 5.0×10-7、 2.5×10-7mol·L-1，ΔECL與cCTKs間的線性關(guān)系良好. 測定1.0×10-5mol·L-1tZ和1.0×10-4mol·L-1釕聯(lián)吡啶混合溶液的電化學(xué)發(fā)光強度， 7次平行測定的RSD為2.72%， 表明該方法具有較好的精密度.

2.5 電化學(xué)發(fā)光機理探討

CTKs - e → CTKs+·(氧化)

CTKs+·→ CTKs·+ H+(脫質(zhì)子)

Ru(bpy)32+- e → Ru(bpy)33+(氧化)

Ru(bpy)33++ CTKs·→[Ru(bpy)32+]*+產(chǎn)物(電子轉(zhuǎn)移)

[Ru(bpy)32+]*→ Ru(bpy)32++hν(發(fā)光)

3 結(jié)語

在酸性條件下， 玉米素、 玉米素核苷、 6-呋喃氨基嘌呤、 N6-異戊烯基腺嘌呤等腺嘌呤型細胞分裂素本身無電化學(xué)發(fā)光， 但可增強釕聯(lián)吡啶的電致化學(xué)發(fā)光， 且增強程度與細胞分裂素濃度成正比， 據(jù)此建立這幾種細胞分裂素的電化學(xué)發(fā)光檢測方法， 并對檢測機理進行探討. 該法儀器簡單， 操作方便， 可用于該類細胞分裂素的靈敏檢測.

[1] 陳國南， 張帆. 化學(xué)發(fā)光與生物發(fā)光理論及應(yīng)用[M]. 福州： 福建科學(xué)技術(shù)出版社， 1997.

[2] 李云輝， 王春燕. 電化學(xué)發(fā)光[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社， 2008.

[3] MIAO W. Electrogenerated chemiluminescence and its biorelated applications[J]. Chem Rev， 2008， 108(7): 2 506-2 553.

[4] GERARDI R D, BARNETT N W, LEWIS S W. Analytical applications of tris(2, 2′-bipyridyl)ruthenium(III) as a chemiluminescent reagent[J]. Analytica Chimica Acta, 1999, 378(1): 1-41.

[5] 李海娟， 韓雙， 胡連哲， 等. 聯(lián)吡啶釕電致化學(xué)發(fā)光研究進展[J]. 分析化學(xué)， 2009， 37(11)： 1 557-1 565.

[6] 葉樺珍. 某些植物激素和藥物的檢測方法及與生物大分子相互作用的研究[D]．福州： 福州大學(xué)， 2010．

(責任編輯： 洪江星)

Research about the enhanced effects of some kinds of cytokinins on electrochemiluminescence behavior of tris(2, 2′-bipyridyl)ruthenium

YE Huazhen1， CHEN Xiaoyu1， HUANG Jianfan1， CHEN Yong1， CHEN Guonan2

(1. Department of Pharmacy, Fujian Health College, Fuzhou, Fujian 350101, China；2. College of Chemistry, Fuzhou University, Fuzhou， Fujian 350116, China)

The effects of some kinds of cytokinins on electrochemiluminescence behaviors of Ru(bpy)32+was researched in this paper. The results showed that the electrochemiluminescence of Ru(bpy)32+could be enhanced by cytokinins under acidic conditions, and the enhancement value has a good linear relationship with cytokinins concentration. The linearity range is from 1.0×10-6to 1.0×10-4, from 5.0×10-7to 1.0×10-4, from 2.0×10-6to 1.0×10-4, from 8.0×10-7to 5.0×10-5mol·L-1for zeatin, zeatin riboside, 6-furfurylaminopurine and isopentenyl adenine respectively. And detection limit can reach 10-7mol·L-1under the optimal conditions. The method is simple and can be used for sensitive detection of cytokinins.

cytokinins; tris(2, 2’-bipyridyl)ruthenium; electrochemiluminescence

10.7631/issn.1000-2243.2016.05.0728

1000-2243(2016)05-0728-04

2016-03-18

葉樺珍(1973-)， 副教授， 主要從事電化學(xué)發(fā)光與毛細管電泳方面的研究， 372288535@qq.com

國家自然科學(xué)基金資助項目(21275031)； 福建省自然科學(xué)基金資助項目(2013J01032)； 福建省教育廳B 類課題資助項目(2011JB1291)

O652.1

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