元素分析在植物研究中的应用?

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植物需要许多微量营养素和大量营养素来实现其重要功能。分析这些元素有助于了解它们在植物生长发育中的作用。研究植物中的这些元素有助于科学家评估植物的营养需求，这对提高作物产量至关重要。元素分析还可以确定有害污染物的存在，如植物中的重金属。尽早确定这些元素可以显著减少有害污染物进入食物链，保护环境。

元素分析已被证明是回答很多重要的研究问题，特别是在农学，植物分子生物学，植物生理学，ionomics，和植物营养的重要工具。

元素分析在植物研究中的重要性

研究人员认为，了解植物中的金属分布，将有助于提高工厂的矿物质含量和生产效率。他们有效地表征微量营养素和大量营养素与基因联系他们。例如，金属如铁和锰的分布已经在拟南芥种子使用X射线荧光显微镜（XFM）研究。其金属耐受性也与金属公差蛋白8（MTP8）基因的存在有关。

元素分析也有助于增强人体营养。食物的营养价值不仅取决于总矿物质浓度，还取决于其在含有食物颗粒的组织中的分布和形态。yabo214例如，研究人员发现，荞麦颗粒的内层富含钾、锰、钙和铁，而外层富含钠、镁、磷和铝。

科学家利用各种元素分析来识别对植物有毒的金属。这种方法也有助于理解植物耐金属性背后的机制。例如，研究人员使用NanoSIMS揭示了铝在根组织中的分布甘氨酸最大并了解它是如何发挥毒性的植物。成像技术，如XFM，也可用来确定金属的超积累在植物中的影响。

元素分析应用于植物研究

几种技术被用来评估植物中的元素，它有自己的优点和缺点的分布。这些技术通常是通过它们可以分析的元素，分辨能力，定量分析的范围内变化，和样品制备（新鲜的或冷冻干燥的）。一些在植物研究中使用的元素分析技术讨论如下：

x射线荧光技术技术

这些技术是基于到荧光X射线元素的特征的反应。当荧光X射线，如高能量X射线（XFM），电子（SEM-和TEM-EDS），或质子（PIXE）通过聚焦束引入到金属试样它激发的元素。通过该元件得到兴奋的程度取决于入射X射线，电子，或质子，其中检测和由检测器量化的能量。虽然在原则上，入射X射线束不破坏样品，自由基的产生可能有被分析对组织产生破坏性的影响。然而，与电子和质子束，X射线束不与样品中产生的热量被分析。

顾名思义，扫描发射microscopy-能量色散型X射线光谱法（SEM-EDS）和传输发射microscopy-能量分散型X射线光谱法（TEM-EDS）使用电子束来扫描样本。这是确定在植物组织中的元素分布的最常用的方法。一个冷冻SEM系统被用于研究冷冻厂组织标本的水合状态。然而，在植物组织的元素组成的研究中，SEM-EDS的方法是不准确的，由于与样品中的电子的相互作用。在这方面，TEM-EDS是一个更好的办法。

XFM(同步加速器或实验室)产生荧光x射线用于元素制图。在工厂分析方面，最常用的XFM束是澳大利亚同步加速器(澳大利亚)和欧洲同步加速器辐射设施(法国)的D21。研究人员使用XFM来研究元素在植物组织厚度中的分布。

这种技术最适合于锰、铁和锌等元素的分析。利用GeoPIXE软件，同步加速器XFM被用来量化植物组织中存在的元素。在微像素中，质子离子束用于在样品中产生荧光x射线。PIXE用于对同步加速器XFM无法探测到的金属(如镉)和类金属(如锑)成像。

质量Spectrometry-Based技术

这些技术是高度敏感的，但由于样品的一小部分被移除了进行分析，基于质谱的方法被认为是破坏性的。激光烧蚀电感耦合等离子体质谱(LA-ICP-MS)可以以适中的分辨率对多种金属(锂到铀)进行多元素分析。该技术对水合和脱水样品的分析都非常有益。利用LA-ICP-MS对拟南芥根中的铁、锌、锰进行了成像研究。

在NanoSIMS中，离子被用作入射束，与样品表面碰撞，导致原子、离子和分子从样品表面溅射，从而被喷射到真空中。该技术已用于确定叶面施锌肥在叶片表面的转运机制。

放射自显影法

自1920年以来，自动放射照相技术被用于植物研究。在这项技术中，放射性同位素被引入到植物中，并在植物组织中重新分布。这些同位素很容易追踪并被研究人员研究。放射自显影可以检测一种元素(例如，⁵⁵铁、⁵⁹你，³²P等)，主要用于体内实验。

激光共焦显微镜

激光共聚焦显微镜是基于离子选择性荧光团与目标元素的结合。这种探测是基于用激光发射的特定波长对元素的激发。这也是一种非破坏性的方法，水合样品以及活体植物分析都可以进行。近年来，该方法已被用于镍的分布成像^2＋在香雪球murale有售。

元素在植物组织中的分布是极其重要的，因为这有助于确定植物的矿物质和营养含量。了解要素在作物发育中的作用将确保更好的生产力和植物生长。

参考资料及进一步阅读资料

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