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通过毛细管 HPLC-ICP-MS 分析微升体积的植物汁液中锌的形态
2018/07/11 11:05
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方案摘要：
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前言
许多金属元素对于正常的植物生长和发育非常重要。其中一种金属元素就是锌，它通常是生物体中第二丰富的过渡金属，并且作为重要的微量营养元素在植物生理学中发挥着不同的作用。锌是 300 多种酶的主要成分。它负责基因调控和蛋白质结构的稳定，包括锌指、锌簇和 RING 指结构域。锌还参与光合作用和 CO2 固定等基本过程。植物中的锌过量或缺乏将导致植物死亡率高、生长迟缓和萎缩、萎黄病、坏死、小叶病和开花延迟。所有这些症状都可能对食品安全产生严重影响，因为与锌可利用性相关的作物产量将显著降低。
通过鉴定植物汁液中存在的低分子量含金属化合物，有助于更深入地了解植物生理学，并且确定其准确的功能，这将进一步促进营养、农业和环境研究。然而，复杂生物基质如植物样品的研究可能在样品前处理或色谱分离过程中存在若干问题。主要的挑战与金属配合物的低浓度及其多样性有关。此外，金属配合物通常不稳定，能够在萃取、离线预浓缩步骤、甚至色谱分离中发生降解。在迄今为止所研究的色谱技术中，体积排阻色谱 (SEC)、亲水相互作用色谱 (HILIC) 和反相 (RP) 色谱已被证明是最适合避免金属配合物在分析过程中发生降解的技术。由预浓缩柱和 HILIC 或 RP 分离柱组成的色谱系统似乎是此类应用的理想选择。
本研究提出一种 ICP-MS 辅助的金属组学方法用于分离豌豆后韧皮部中存在的锌形态分析。通过具有在线预浓缩功能的毛细管 HPLC-ICP-MS 对胚囊液体进行分析。由于植物汁液量非常少，所以需要使用毛细管色谱。
结论
本研究展示了一种有效的 ICP-MS 辅助的金属组学方法，用于分离和鉴定存在于豌豆后韧皮部中的锌配合物。使用 ZIC-HILIC 预柱对锌形态进行预浓缩，然后通过 ZIC-HILIC 毛细管柱进行分离。通过毛细管 HPLC 与 ICP-MS 和 ESI MS/MS 仪器联用获得的数据组合可用于鉴定不同的锌配合物。由于植物汁液量非常少，所以需要使用毛细管色谱。另外，具有在线预浓缩功能的色谱系统非常适用于分析包含低浓度金属形态（其有时也不稳定）的生物样品。本方法已成功用于鉴定两种锌形态：锌-烟草胺 (NA) 和锌-(组氨酸)2 配合物，证明 NA 和组氨酸是嫩豌豆后韧皮部中的两种与锌形成配合物的主要配体。
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