重(zhong)金(jin)屬(shu)量(liang)子(zi)點在(zai)白芥(jie)子(zi)中(zhong)的毒(du)性(xing)、富集和遷(qian)移(yi)

  1.應(ying)用(yong)LIBS（激光誘導(dao)擊穿元素(su)光(guang)譜分(fen)析(xi)）技(ji)術測(ce)量納(na)米(mi)顆粒(li)在(zai)植物(wu)中(zhong)的分(fen)布的文獻很少(shao)。Jozef Kaiser教授(shou)帶領的布爾諾科(ke)技大(da)學激光光譜實(shi)驗室(shi)團隊(dui)在該領域進(jin)行(xing)了(le)壹(yi)系(xi)列(lie)較(jiao)深(shen)入(ru)的(de)研(yan)究，包括銀(yin)納(na)米(mi)顆粒(li)研(yan)究、Cd核(he)量(liang)子(zi)點、光(guang)子(zi)上轉(zhuan)換(huan)納(na)米(mi)顆粒(li) (Krajcarova et al., 2017; Modlitbova et al., 2018c, 2019)等(deng)。 植物(wu)包括洋(yang)蔥(cong)、蘿(luo)蔔(bu)、浮萍等(deng)。
  2.本(ben)案(an)例(li)中(zhong)，白芥(jie)子(zi)中(zhong)熒光(guang)量子(zi)點測(ce)量的(de)平(ping)面(mian)分(fen)辨率達25μm，為迄(qi)今(jin)發(fa)表文獻中(zhong)LIBS測(ce)量植物(wu)元素(su)分(fen)布(bu)的(de)最高(gao)平(ping)面(mian)分(fen)辨率。同(tong)時，20Hz快速(su)測(ce)量使(shi)得(de)元素(su)分(fen)布(bu)高(gao)分辨率成(cheng)像(xiang)易(yi)用可(ke)行(xing)。
  3.LIBS元素(su)分(fen)布(bu)成(cheng)像(xiang)技(ji)術與(yu)FluorCam葉(ye)綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)技(ji)術相(xiang)結(jie)合(he)，將有害(hai)元素(su)破壞植物(wu)光系(xi)統的毒(du)理(li)機制研(yan)究推向深(shen)入(ru)。

  熒(ying)光(guang)量(liang)子(zi)點（QD）標(biao)記較(jiao)之(zhi)傳(chuan)統的生物(wu)探針(zhen)，具有光(guang)穩定(ding)性(xing)強(qiang)等(deng)諸多(duo)優(you)勢(shi)，越(yue)來(lai)越廣(guang)泛(fan)的(de)應(ying)用(yong)於生物(wu)標記(ji)、生物(wu)成像(xiang)、生物(wu)靶(ba)向、向(xiang)靶(ba)給藥等(deng)諸多(duo)領域中(zhong)。但(dan)CdTe QD（無(wu)矽殼的(de)Cd核(he)量(liang)子(zi)點）在(zai)液體中(zhong)會遊(you)離(li)出Cd離(li)子(zi)而毒(du)害(hai)環境，矽殼處理是防止(zhi)Cd遊離(li)的非常(chang)可(ke)行(xing)的(de)解(jie)決辦(ban)法(fa)。
  Pavlina Modlitbova等(deng)（Jozef Kaiser團(tuan)隊）對(dui)不(bu)同(tong)濃(nong)度CdCl₂、CdTe QDs、CdTe/SiO₂ QDs（覆(fu)矽殼的(de)CdTe核(he)量(liang)子(zi)點）處理下的(de)白(bai)芥(jie)子(zi)樣(yang)品(pin)進(jin)行(xing)測(ce)量，通(tong)過元素(su)分(fen)布(bu)研(yan)究其對(dui)Cd不(bu)同(tong)形式(shi)化合物(wu)的吸(xi)附、吸(xi)收、轉(zhuan)運(yun)、富集的規(gui)律(lv)；通過根(gen)形態(tai)分析和(he)葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)分(fen)析研(yan)究其毒(du)理(li)規律，結(jie)果於2020年(nian)發(fa)表於Chemosphere雜(za)誌(zhi)上。

1.元素(su)分(fen)布(bu)測(ce)量：Cd於不(bu)同(tong)化合物(wu)中(zhong)、不(bu)同(tong)濃(nong)度下在(zai)白(bai)芥(jie)子(zi)中(zhong)的分(fen)布規律：
  Cd在白芥(jie)子(zi)中(zhong)的富(fu)集隨化合物(wu)濃(nong)度升高(gao)而增強(qiang)，並且(qie)CdCl₂ > CdTe QDs > CdTe/SiO₂ QDs。但(dan)Cd由(you)根向地(di)上部分(fen)的(de)轉(zhuan)運(yun)和分(fen)布比(bi)例卻(que)是(shi)CdTe/SiO₂ QDs最高(gao)。

 （限(xian)於篇(pian)幅，LIBS成像(xiang)本(ben)文只附200μM CdCl₂處理樣(yang)品(pin)圖）由(you)LIBS圖像(xiang)可(ke)見，CdCl₂和(he)CdTe QDs分(fen)別處理後，Cd在白(bai)芥(jie)子(zi)中(zhong)的分(fen)布規律是壹(yi)致(zhi)的(de)：20μM時Cd只分(fen)布在(zai)根(gen)部2/3以(yi)下，200μM時，莖下半部分(fen)可(ke)以(yi)檢測(ce)到(dao)Cd元素(su)。而(er)CdTe/SiO₂ QDs無(wu)論(lun)高(gao)濃(nong)度還是低濃(nong)度，白(bai)芥(jie)子(zi)莖中(zhong)都可(ke)以(yi)檢測(ce)到(dao)Cd元素(su)。

2.根(gen)系(xi)形(xing)態(tai)分析和(he)葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)分(fen)析：研(yan)究白芥(jie)子(zi)對(dui)Cd於不(bu)同(tong)濃(nong)度不(bu)同(tong)化合物(wu)的毒(du)理(li)響(xiang)應(ying)
  FluorCam葉(ye)綠素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)內置NPQ、LC光響(xiang)應(ying)曲線(xian)、Kaustky誘導(dao)效(xiao)應(ying)等(deng)默認(ren)測(ce)量程(cheng)序，可(ke)以(yi)得(de)到(dao)測(ce)量曲線(xian)、50多(duo)個葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)參(can)數(shu)及相(xiang)應(ying)圖像(xiang)，本(ben)研(yan)究選取(qu)的參(can)數(shu)及其(qi)差異的解(jie)讀(du)如(ru)下：

  1.F₀變化: 200μm CdTe QDs處理下升高(gao)，原因(yin)可(ke)能(neng)是LHCs（捕光色(se)素(su)復合(he)體）磷(lin)酸化作用及其從PSII分離(li)，導致(zhi)LHCs能(neng)量捕獲(huo)效(xiao)率降(jiang)低。而F₀降(jiang)低可(ke)能(neng)是Cd導(dao)致(zhi)葉(ye)綠素(su)含(han)量(liang)降(jiang)低而引(yin)起(qi)。
  2.F_V/F_M和(he)φ_PSII降(jiang)低：通常(chang)認(ren)為(wei)植物(wu)處於脅迫(po)狀態(tai)。其可(ke)能(neng)的原因(yin)是Cd導(dao)致(zhi)活性(xing)氧(yang)增加(jia)，造(zao)成類囊體膜的(de)脂(zhi)類(lei)和(he)蛋白(bai)質(zhi)降解(jie)；Cd擾亂(luan)Ca離(li)子(zi)從而導(dao)致(zhi)放(fang)氧(yang)復合(he)體喪(sang)失活性(xing)。結果是LHCs效(xiao)率降(jiang)低，PSII功能(neng)受抑制或(huo)者(zhe)破壞。
  3.Rfd降(jiang)低：意(yi)味著PSII處、PSII與PSI之間的電(dian)子(zi)傳遞(di)鏈破壞，可(ke)能(neng)與Cd²⁺影響(xiang)LHC、b6f色(se)素(su)復合(he)體、質(zhi)體藍(lan)素(su)功(gong)能(neng)穩(wen)定(ding)性有關(guan)。

  通過(guo)比(bi)較(jiao)根(gen)長和(he)葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)參(can)數(shu)，得(de)到(dao)Cd在不(bu)同(tong)化合物(wu)中(zhong)對(dui)白芥(jie)子(zi)的毒(du)性(xing)強(qiang)度規律(lv)是(shi)：CdTe/SiO₂ QDs > CdTe QDs > CdCl₂；並(bing)且(qie)濃(nong)度越(yue)高(gao)影響(xiang)越大(da)。
  結(jie)合(he)元素(su)測(ce)量，其(qi)毒(du)理(li)機制可(ke)以(yi)解(jie)釋(shi)為:CdTe QDs和CdCl₂通過遊(you)離(li)的Cd離(li)子(zi)與植株(zhu)直接(jie)接(jie)觸(chu)而(er)對(dui)植株(zhu)產生毒(du)害(hai)；但(dan)CdTe/SiO₂ QDs在(zai)水中(zhong)性質(zhi)穩定，進(jin)入(ru)植株(zhu)根部後(hou)由(you)木質部向(xiang)地(di)上(shang)部分(fen)運(yun)移(yi)，在(zai)該過程中(zhong)釋(shi)放(fang)出Cd離(li)子(zi)從而毒(du)害(hai)植株(zhu)。

參考文獻：Pavlína Modlitbov, Pavel Porízka, Jozef Kaiser et al., A Detail investigation of toxicity, bioaccum ulation, and translocatio n of Cd-base d quantum dots and Cd salt in white mustard. [J] Chemosphere., 251 (2020) 126174

  北京(jing)易(yi)科(ke)泰(tai)生態(tai)技術公(gong)司提供LIBS元素(su)分(fen)布(bu)成(cheng)像(xiang)與(yu)葉綠(lv)素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像(xiang)綜(zong)合技(ji)術(shu)方(fang)案(an)，全(quan)面(mian)研(yan)究植物(wu)對(dui)重金(jin)屬(shu)汙(wu)染的(de)生態(tai)響(xiang)應(ying)與(yu)生態(tai)毒(du)理(li)學、重金(jin)屬(shu)遷(qian)移(yi)與(yu)聚集效(xiao)應(ying)、種(zhong)子(zi)萌(meng)發(fa)檢測(ce)分析(xi)等(deng)。