几种细胞分裂素对钌联吡啶电化学发光的增强行为研究

叶桦珍， 陈筱瑜， 黄建凡， 陈 咏， 陈国南

(1. 福建卫生职业技术学院药学系， 福建 福州 350101；2. 福州大学化学学院， 福建 福州 350116)

几种细胞分裂素对钌联吡啶电化学发光的增强行为研究

叶桦珍1， 陈筱瑜1， 黄建凡1， 陈 咏1， 陈国南2

(1. 福建卫生职业技术学院药学系， 福建 福州 350101；2. 福州大学化学学院， 福建 福州 350116)

研究几种细胞分裂素对钌联吡啶电化学发光行为的影响. 研究结果表明， 在酸性条件下细胞分裂素增强了钌联吡啶的电化学发光， 测得的钌联吡啶电化学发光增强值与所加入细胞分裂素的浓度呈良好的线性关系. 最优条件下， 测定玉米素、 玉米素核苷、 6-呋喃氨基嘌呤、 异戊烯基腺嘌呤等几种细胞分裂素的线性范围分别为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， 测定检测限均可达10-7mol·L-1数量级. 该法操作简单， 可用于细胞分裂素的灵敏度检测.

细胞分裂素； 钌联吡啶； 电化学发光

0 引言

细胞分裂素(CTKs)是一种植物激素， 用于调节植物的生长发育. 腺嘌呤型细胞分裂素的结构上具有胺基基团， 可利用钌联吡啶的电化学发光法进行检测[5]. 研究发现， 酸性条件下， 反式玉米素(tZ)、 反式玉米素核苷(tZR)、 6-呋喃氨基嘌呤(KT)， N6-异戊烯基腺嘌呤(iP)等几种细胞分裂素本身无电化学发光， 钌联吡啶呈现很弱的电化学发光， 但将这几种CTKs加入到钌联吡啶溶液中时， 可观测到钌联吡啶的电化学发光强度增强现象， 且增强程度与CTKs的浓度成良好的线性关系. 据此可建立这几种细胞分裂素的电化学发光检测方法[6].

1 实验部分

1.1 实验试剂

6-呋喃氨基嘌呤、 反式玉米素(BR, 国药集团化学试剂有限公司)； 六水合钌联吡啶(AR， Sigma公司)； N6-异戊烯基腺嘌呤(AR， Sigma公司)； 反式玉米素核苷(AR， Bio Basic 公司)； 实验中所用其他试剂均为分析纯， 所用水均为高纯水.

1.2 实验仪器

CHI1210a电化学分析仪(上海辰华仪器有限公司)； 玻碳电极、 Ag/AgCl电极、 铂电极(上海辰华仪器有限公司)； pHS-3C精密酸度计(上海大普仪器有限公司)； BPLC-K电致化学发光检测仪(中科院生物物理所).

1.3 实验方法

1.0×10-2mol·L-1的各种CTKs溶液以0.1 mol·L-1HCl为溶剂配制， 5.0×10-3mol·L-1钌联吡啶溶液以水为溶剂配制， 均置于冰箱4 ℃贮存， 使用时按需稀释. 以玻碳电极为工作电极， Ag/AgCl电极为参比电极， 铂电极为参比电极进行电化学实验. 实验时对钌联吡啶、 钌联吡啶-CTKs体系分别进行常规脉冲伏安法(NPV)、 循环伏安法(CV)、 微分脉冲伏安法(DPV)及线性扫描法(LSV)扫描， 记录相应的电化学发光图谱和电化学图谱并测量体系的ECL强度， 利用加入CTKs后钌联吡啶ECL强度的增强值ΔECL与cCTKs呈线性相关进行定量分析. 电致化学发光检测仪的检测电压设为950 V.

2 结果与讨论

2.1 细胞分裂素对钌联吡啶电化学发光的影响

在pH值为3.0的0.1 mol·L-1磷酸盐缓冲溶液(PBS)中， 以循环伏安方式进行电位扫描， 扫速为0.05 V·s-1, 分别测定1.0×10-3mol·L-1的钌联吡啶、 CTKs自身、 钌联吡啶与CTKs混合溶液的电致化学发光图谱. 实验结果显示： 酸性条件下， tZ、 tZR、 KT、 iP等细胞分裂素本身无电化学发光， 钌联吡啶的电化学发光很弱， 但将上述CTKs加入到钌联吡啶溶液中时， 可观测到钌联吡啶的电化学发光强度明显增强， 且电化学发光强度的增强值ΔECL与cCTKs线性相关.

2.2 实验仪器参数选择 2.2.1 电化学扫描方式选择

2.2.2 电化学扫描速率选择

环腐棒杆菌在种薯中越冬，成为翌年初侵染源。病薯播下后，一部分芽眼腐烂不发芽，一部分是出土的病芽，病菌沿维管束上升至茎中部或沿茎进入新结薯块而致病。适合环腐棒杆菌生长温度20～23℃，最高31～33℃，最低1～2℃。致死温度为干燥情况下50℃。

2.3 溶液条件选择2.3.1 钌联吡啶浓度的影响

以pH值为3.0的0.1 mol·L-1PBS缓冲溶液为介质， 在CV扫描速率为0.05 V·s-1条件下， 分别测定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等浓度的钌联吡啶加入5.0×10-5mol·L-1KT溶液前后体系的电化学发光强度. 结果显示， 钌联吡啶的电化学发光及钌联吡啶与KT混合溶液的电化学发光均随着钌联吡啶浓度的增大而增强， 且加入KT前后电化学发光的增强值ΔECL也随浓度增大. 钌联吡啶浓度增大虽可增大测定灵敏度， 但试验成本增大， 测定重现性变差， 综合考虑以上因素， 采用1.0×10-4mol·L-1钌联吡啶进行试验.

2.3.2 缓冲溶液pH值的选择

分别测定以不同pH值的0.1 mol·L-1PBS缓冲溶液为介质， 往1.0×10-4mol·L-1钌联吡啶中加入tZ、 tZR、 KT、 iP前后的电化学发光强度， 实验结果如图2所示. 结果显示， 在pH值1.0～6.0区间， 钌联吡啶本底的电化学发光及钌联吡啶与CTKs混合溶液的电化学发光均随着pH值的增大而增大， 但二者的差值ΔECL呈现先增大后减弱的趋势. tZ、 tZR、 KT、 iP等CTKs分别在pH值为4.0、 3.0(或4.0)、 2.0、 2.0时具有最大的ΔECL. 分析相应的CV电化学图谱可知， 溶液pH值的改变对钌联吡啶的氧化还原电位基本无影响， 但随着pH值的增大， CTKs的氧化峰电位出现明显负移， 当该电位与钌联吡啶的氧化峰电位相等时， 对应的电化学发光强度达最大.

2.3.3 缓冲溶液种类及浓度的选择

2.4 方法学考察

在以上最优条件下， 在1.0×10-7～1.0×10-4mol·L-1的CTKs浓度区间， 以CTKs对钌联吡啶电化学发光的增强值ΔECL对cCTKs作工作曲线， 考察CTKs测定的线性范围, 以能检出的最小ΔECL所对应的浓度作为检出限. 结果显示： KT、 iP、 tZ、 tZR的线性范围分别为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， 检测限分别为5.0×10-7、 3.0×10-7、 5.0×10-7、 2.5×10-7mol·L-1，ΔECL与cCTKs间的线性关系良好. 测定1.0×10-5mol·L-1tZ和1.0×10-4mol·L-1钌联吡啶混合溶液的电化学发光强度， 7次平行测定的RSD为2.72%， 表明该方法具有较好的精密度.

2.5 电化学发光机理探讨

CTKs - e → CTKs+·(氧化)

CTKs+·→ CTKs·+ H+(脱质子)

Ru(bpy)32+- e → Ru(bpy)33+(氧化)

Ru(bpy)33++ CTKs·→[Ru(bpy)32+]*+产物(电子转移)

[Ru(bpy)32+]*→ Ru(bpy)32++hν(发光)

3 结语

在酸性条件下， 玉米素、 玉米素核苷、 6-呋喃氨基嘌呤、 N6-异戊烯基腺嘌呤等腺嘌呤型细胞分裂素本身无电化学发光， 但可增强钌联吡啶的电致化学发光， 且增强程度与细胞分裂素浓度成正比， 据此建立这几种细胞分裂素的电化学发光检测方法， 并对检测机理进行探讨. 该法仪器简单， 操作方便， 可用于该类细胞分裂素的灵敏检测.

[1] 陈国南， 张帆. 化学发光与生物发光理论及应用[M]. 福州： 福建科学技术出版社， 1997.

[2] 李云辉， 王春燕. 电化学发光[M]. 北京: 化学工业出版社， 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， 韩双， 胡连哲， 等. 联吡啶钌电致化学发光研究进展[J]. 分析化学， 2009， 37(11)： 1 557-1 565.

[6] 叶桦珍. 某些植物激素和药物的检测方法及与生物大分子相互作用的研究[D]．福州： 福州大学， 2010．

(责任编辑： 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

叶桦珍(1973-)， 副教授， 主要从事电化学发光与毛细管电泳方面的研究， 372288535@qq.com

国家自然科学基金资助项目(21275031)； 福建省自然科学基金资助项目(2013J01032)； 福建省教育厅B 类课题资助项目(2011JB1291)

O652.1

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