結(jié)合X射線技術(shù)為超積累植物植物提供強大的見解

新植物學家剛剛發(fā)表的一篇新的封面文章強調(diào)了結(jié)合多種X射線技術(shù)以了解超積累植物的不尋常特性的互補力量。澳大利亞同步加速器的X射線熒光顯微鏡(XFM)已被昆士蘭大學礦業(yè)土地恢復中心的Antony van der Ent博士領導的國際研究人員聯(lián)合會與Peter Kopittke教授聯(lián)合使用昆士蘭大學農(nóng)業(yè)與食品科學學院也是如此。

XFM技術(shù)生成元素圖，顯示在植物組織，幼苗或單個細胞中發(fā)現(xiàn)感興趣的元素的位置。

在4月份的新植物學家的封面上，視覺上引人注目的圖像(在XFM光束線上獲得)顯示了各種超積累植物。在圖像中，每個元素以不同的顏色描繪，構(gòu)成紅 - 綠 - 藍(RGB)圖像。

“超富集植物具有在其活組織中積累極端濃度的金屬和類金屬的不尋常能力，”van der Ent說。

“超富集植物具有科學價值，因為雖然金屬通常對植物有毒，即使?jié)舛群艿?，但這些植物能夠積累大量濃度而沒有任何毒性作用，”他補充說。

“問題是'他們?nèi)绾文軌蜃龅竭@一點以及使他們能夠容忍如此高濃度金屬的機制是什么?'在試圖了解正常植物中的金屬毒性方面，我們可以從中學到什么 - 特別是在我們農(nóng)業(yè)中使用的那些?

“超積累植物的研究也用于植物培養(yǎng)的應用(一種新方法，包括將超積累植物培養(yǎng)為”金屬作物“以生產(chǎn)有價值的金屬)，”van der Ent說。

XFM光束線科學家Martin de Jonge博士是David Paterson博士的論文的共同作者，他說該技術(shù)用于研究金屬如何在根部吸收并在“栩栩如生”的條件下分布在整個植物中。

在本文評估的不同X射線技術(shù)中，每種技術(shù)都有其自身的優(yōu)勢。Kopittke說，出于這個原因，他是XFM的強力支持者。

“因為不需要真空，你可以在環(huán)境條件下進行實驗。植物含有90%以上的水，如果你必須將它們脫水以便像其他X射線技術(shù)那樣將它們放在真空中，你總是會這樣做移動你正在分析的元素。通過XFM，我們可以分析處于自然狀態(tài)的活植物，這是非常有利的。你不能用任何其他技術(shù)來做到這一點，“Kopittke說。

作者指出，由于XFM可探測從幾百微米到幾毫米的深度，因此它非常適合解決植物科學問題。“它的高靈敏度和大容量樣品的使用能力使它非常通用，”de Jonge說。

XFM光束線的獨特之處在于使用革命性的X射線探測器Maia，這是一種極快的探測器系統(tǒng)。Maia可以在幾小時內(nèi)獲得數(shù)百萬像素(百萬像素)的元素圖。因此，沒有明顯的證據(jù)表明輻射對活植物的損害。

XFM可以同時繪制超積累的金屬(如鎳)，重要的營養(yǎng)元素(如鉀)和通常以低得多的濃度存在的微量元素(如銅)。

“你可以用一種能量照亮，你可以從所有物體獲得熒光，稱為光譜軸，”de Jonge說。“但你也可以修改入射能量，并觀察光譜軸的變化。這有助于你探測原子的電子結(jié)構(gòu)。”

本文綜合評述的其他技術(shù)包括質(zhì)子誘發(fā)X射線發(fā)射(PIXE)。這種技術(shù)可以在冷凍樣品上進行;從而可以研究植物組織的橫截面，以闡明元素的內(nèi)部細胞水平分布。PIXE也非常適合測量非常輕的元素，例如鋁。

“X射線元素映射技術(shù)的互補性提供了一種回答各個層面關(guān)于植物如何吸收金屬并維持其生理功能的問題的方法，”Kopittke說。

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