轮锌传感器印度发明高灵敏度锌检测传感器

发布时间：2024-10-07 02:10:30

印度发明高灵敏度锌检测传感器

新华社新德里10月21日电据印度媒体近日报道，印度研究人员制造出一种高灵敏度传感器，可实时检测土壤和人体汗液样本中大范围浓度（0.1至500ppm，1ppm为百万分之一）的锌。

准确测定土壤样品中的锌有助于评估土壤养分，防止肥料过度使用，而检测汗液样品中的锌有助于提示肌肉疲劳的早期发生。

这种锌检测传感器由印度理工学院孟买分校研究人员发明，它有一个工作电极和一个参考电极，均由涂有碳纳米管的再生纤维素纤维制成。工作电极上涂有一种聚合物离子受体，这种受体只与锌结合。电极上施加固定电压，当锌与碳纳米管上的受体结合时，电流增加，增加的量取决于与电极结合的锌的浓度。

相关研究成果发表在美国《可持续化学与工程》期刊上。研究人员介绍，已成功使用该传感器测试了不同汗液和土壤样本中的锌含量，目前正与该校电气工程系合作，进一步完善这种传感器，使其更易携带、读数更快捷。

此外，研究团队还在研发类似传感器用于检测其他植物营养物质，如钾、氮、磷和钠等。

气候变化、干旱、温度升高和其他压力因素对农业的可持续发展构成了挑战。研究人员现在有了一个意想不到的发现：锌在植物应对非生物胁迫的过程中起着关键作用。这一突破性发现不仅揭示了植物生长的复杂机制，而且有望彻底改变作物的抗逆性，尤其是以豆科植物为基础的农业。

发现锌在固氮中的作用

科学家们发现了锌在豆科植物固氮过程中的重要作用。这一发现与对称为"硝酸盐下固氮（FUN）"的转录调节因子的深入研究相结合，有可能通过提高作物效率和减少对合成肥料的依赖来改变豆科植物的种植。通过深入研究锌和FUN控制固氮作用的机制，研究人员旨在提高氮的可用性，提高作物产量，并促进更环保的耕作方法。

豆科作物与根瘤菌形成共生关系，根瘤菌将大气中的氮固定在根瘤中。然而，这些根瘤很容易受到各种环境压力的影响，如温度变化、干旱、洪水、土壤盐碱化和土壤氮含量升高。

植物微量营养元素传感技术取得突破

奥胡斯大学的研究人员与马德里理工大学和法国欧洲同步辐射设施合作，发现豆科植物利用锌作为次要信号来整合环境因素并调节固氮效率。研究人员在发表于《自然》（Nature）的研究报告中发现，FUN是一种新型锌传感器，它能解码结核中的锌信号并调节固氮作用。

"发现锌在植物中作为次要信号的作用确实很了不起。锌是一种重要的微量营养元素，以前从未被认为是一种信号。在筛选了超过15万株植物后，我们终于确定了锌传感器FUN，揭示了植物生物学的这一迷人之处，"该研究的第一作者林杰顺（Jieshun Lin）助理教授解释说。

Jieshun Lin 展示日本莲上的根瘤。图片来源：Helene Eriksen

Kasper Røjkjær Andersen 教授解释说："在这项研究中，研究人员发现 FUN 是一种重要的转录因子，当土壤氮浓度较高时，它能控制结核的分解。"

从农业角度来看，持续固氮可能是一种有益的性状，它可以增加氮的供应量，无论是对豆科植物，还是对依赖豆科植物生长后留在土壤中的氮的共同栽培作物或未来作物来说都是如此。这有助于为未来的研究奠定基础，为我们提供新的方法来管理我们的耕作系统，减少氮肥的使用并降低其对环境的影响。

这项研究意义重大。通过了解锌和 FUN 如何调节固氮作用，研究人员正在制定优化豆科作物固氮过程的策略。这可以增加氮的输送，提高作物产量，减少对合成肥料的需求，而合成肥料会带来环境和经济成本。

研究人员目前正在研究 FUN 如何产生和解码锌信号的机制。他们期待着将这些新发现应用于豆类作物，如蚕豆、大豆和豇豆。

研究团队齐聚奥胡斯大学的实验室设施。图片来源：Helene Eriksen

编译来源：ScitechDaily