遺傳發育所在內源油菜素甾醇分析方法研究中獲進展

　　油菜素甾醇(brassinosteroids, BRs)是繼生長素、赤霉素、細胞分裂素、脫落酸和乙烯之后發現的第六大類植物激素，參與調控植物細胞的伸長與分裂、維管束分化、花粉發育和育性、植株衰老以及植物抗逆反應等一系列重要的生理過程。由于其含量低、基質復雜、質譜離子化效率低等因素，內源性BRs的準確分析檢測對于植物學家和分析化學家都是巨大的挑戰，一直是制約其在生物學上深入研究的瓶頸問題。

　　中國科學院遺傳與發育生物學研究所植物激素分析平臺作為專業性植物激素分析研究平臺，致力于高效、高靈敏度BRs分析方法研究和技術開發，取得了一系列成果。首先從BRs的結構與物理化學性質入手，設計了一種基于混合模式離子交換機理的高效樣品前處理方法，結合化學衍生技術使BRs定量分析靈敏度大幅提高，所需植物材料用量從傳統方法的幾十克減少至1克。在此基礎上，提出了基于多種質譜學新技術從植物組織中篩選和鑒定活性BRs的策略，希望成為傳統活性篩選方法的補充乃至替代技術，并篩選到一種全新的活性BR化合物6-deoxo-28-homoTY，為BRs生物合成和代謝路徑研究提供幫助。接下來，針對BRs的化學結構和特性，技術人員專門設計合成了一種對鄰二醇化合物具有特異識別作用的硼親和磁性納米顆粒(boronate affinity magnetic nanoparticles, BAMNPs)，可用于去除內源BRs分析中對BRs信號有抑制作用的高豐度干擾物，進而提高BRs定量靈敏度，降低植物材料用量至200毫克以下。近日，研究人員將BAMNPs用于植物組織中內源BRs的直接固相萃取，設計了分步氧化-水解洗脫策略，將BRs回收率提高了2-3倍，所需植物材料用量降至10毫克級，極大地方便了植物學家進行樣品準備以及特殊材料的獲取。該方法直接提取策略節約了大量的溶劑提取時間，使整個分析時間縮短至3小時以內，大幅提高了分析通量。該檢測技術的建立進一步提升了植物激素平臺在BRs分析領域水平，有利于為BRs相關生物學研究提供更高質量的技術支持。

　　相關研究成果以Pursuing extreme sensitivity for determination of endogenous brassinosteroids through direct fishing from plant matrices and eliminating most interferences with boronate affinity magnetic nanoparticles為題，發表在Analytical and Bioanalytical Chemistry上，研究獲得了國家自然科學基金、中科院關鍵技術人才項目及中國博士后基金的資助。

　　植物激素分析平臺已開發建立了所有已知種類植物激素的定量分析方法，涵蓋生長素、脫落酸、水楊酸、茉莉酸、乙烯、細胞分裂素、赤霉素、油菜素甾醇、獨腳金內酯以及小肽類植物激素。所建立的技術體系已為遺傳發育所、北京大學、中科院植物研究所、中國農業大學、中國水稻所、中山大學、浙江大學、Iowa State University等國內外近百家科研單位提供了高水平的技術支持，部分合作研究成果發表在Nature、Nature Biotechnology、PNAS、Plant Cell等期刊上，有力地支撐了國內外植物激素分子作用機理及分子育種相關的研究工作。