电话：
021-69895597
浏览数量： 0 作者： 自译 发布时间： 2025-10-23 来源： 本站
新加坡-麻省理工学院科研与技术联盟跨学科研究小组“农业精准颠覆性与可持续技术”（SMART DiSTAP ）的研究人员与新加坡淡马锡生命科学实验室和麻省理工学院（MIT）的团队合作，最近开发了一种近红外（NIR）荧光纳米传感器，可以检测吲哚-3-乙酸（IAA），即主要的植物生长激素。
该技术采用电晕相分子识别（CoPhMoRe ）技术，这是一种由SMART DiSTAP和麻省理工学院研究人员设计的一种纳米技术方法。它通过用定制的合成聚合物涂覆单壁碳纳米管，实现了高选择性传感器的设计。
“这些聚合物形成精确的‘冠状相’或结合口袋，可以识别并响应特定的分子，” SMART DiSTAP的研究科学家Duc Thinh Khong说。
纳米传感器的研发过程包括深入了解IAA如何自然地与其植物受体（TIR1）结合。研究团队随后设计出能够模拟这种自然相互作用的聚合物，从而使传感器无需基因改造即可高灵敏度和高选择性地结合IAA。
Khong表示，研究团队发现，当IAA与聚合物包覆的纳米管结合时，会改变近红外光谱范围内的荧光强度。这使得对各种植物组织和物种进行实时、无创监测成为可能。此外，该传感器具有生物相容性，并且能够绕过叶绿素的干扰，即使在色素含量高的作物中也能有效工作。
现有的IAA检测方法，例如液相色谱法，需要进行破坏性取样（损伤或移除植物的部分组织），并且通常测量的是下游效应而非IAA本身。此外，这些技术在不同植物物种间的适用性也有限。
由于IAA是一种小分子，因此很难实时追踪。传统的生物传感器通常依赖于基因工程手段将荧光蛋白导入植物体内，但 Khong指出，这种方法并非总是实用或可规模化的。
他说，研究人员的纳米传感器技术“克服了这些局限性，能够对各种植物组织中的IAA进行实时、无损和直接监测”。“这使得研究人员能够高精度地研究不同植物类型和环境条件下激素的动态变化。”
Khong表示：“这项研究的起因是需要颠覆性技术来彻底改变城市农业并提高作物产量。”他还补充说，该团队的工作有助于支持新加坡的“30乘30”粮食安全目标，即到2030年本地生产该地区30%的营养需求。
“在城市农场，尤其是在像新加坡这样空间有限的城市，使用纳米传感器检测常见和高价值绿叶蔬菜的早期胁迫有助于优化生长条件并提高作物产量，”他说道。“我们的纳米传感器采用非侵入式和物种无关的设计，使其也适用于其他有城市农业发展计划的国家，在这些国家，空间限制和粮食安全是关键问题。”
Khong表示，未来12个月，团队将通过将IAA传感器与赤霉素（一种调节多种发育过程的植物激素）、水杨酸和过氧化氢整合，推进多重检测技术的发展。这项技术将通过微针涂抹器实现，从而对叶片或根部的植物激素进行精确而全面的分析。
研究人员目前正与新加坡的城市农场合作开展试点试验，探索在市场需求旺盛的绿叶蔬菜上部署传感器。“展望未来，我们的长期愿景是整合多个传感平台，同时检测吲哚乙酸（IAA）及其相关代谢物，” Khong表示。这将有助于全面了解激素信号传导，从而更深入地了解植物如何应对胁迫。
他表示，该团队还在推进基于微针的技术，以实现高度局部化、组织特异性的传感。他们计划与都市农业领域的合作伙伴携手，将这些创新转化为实用、可直接应用于田间的工具，从而为下一代精准农业铺平道路。
Khong表示： “这项突破提供了一种通用的、可在现场部署的工具来追踪激素动态，这既支持基础植物生物学研究，也支持精准农业的实际应用。”
