抗壞血酸鹽 (Asc)是一種主要的植物代謝物，在從活性氧清除到表觀遺傳調(diào)控的各種過程中起著至關(guān)重要的作用。然而，Asc在多大程度上以及如何調(diào)節(jié)新陳代謝仍然是未知的。2024年8月6日，Plant Physiology在線發(fā)表匈牙利HUN-REN植物生物學(xué)研究所 Szilvia Z Tóth實(shí)驗(yàn)室題為Chloroplastic ascorbate modifies plant metabolism and may act as a metabolite signal regardless of oxidative stress研究論文。文章通過擬南芥葉綠體Asc轉(zhuǎn)運(yùn)體突變體缺少PHOSPHATE TRANSPORTER 4; 4的株系和Asc缺乏的vtc2-4突變體，研究了葉綠體和整個(gè)細(xì)胞Asc缺乏的后果。

在正常生長條件下，兩種Asc缺陷都會(huì)導(dǎo)致光合作用發(fā)生微小的變化，但沒有明顯的氧化損傷跡象。相比之下，代謝組學(xué)分析揭示了兩種Asc缺陷突變體的代謝組圖譜都發(fā)生了全面且大體重疊的改變，這表明葉綠體Asc調(diào)節(jié)了植物的新陳代謝。研究人員觀察到氨基酸代謝(尤其是精氨酸代謝)發(fā)生了重大變化，核苷酸補(bǔ)救合成途徑被激活，次生代謝也發(fā)生了變化。此外，對(duì)整個(gè)蛋白質(zhì)組的熱穩(wěn)定性分析表明，Asc可能與參與精氨酸代謝、卡爾文-本森循環(huán)和幾種光合電子傳遞元件的酶相互作用。總之，文章的研究結(jié)果表明，葉綠體Asc可調(diào)節(jié)維管植物中多種代謝途徑的活性，并可作為一種內(nèi)部代謝信號(hào)。

圖注：葉綠體Asc控制植物的新陳代謝。A) Asc的生物合成在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行，最后一步在線粒體中進(jìn)行，vtc2編碼GDP-L半乳糖磷酸化酶(GGP)，催化Asc生物合成的第一步。PHT4;4將Asc轉(zhuǎn)運(yùn)到葉綠體中。B)可能與葉綠體Asc相互作用的光合電子傳遞元件和基質(zhì)酶(根據(jù)本研究中的PISA分析，用藍(lán)色表示)。C)葉綠體和細(xì)胞Asc缺乏會(huì)導(dǎo)致代謝組發(fā)生廣泛變化，包括誘導(dǎo)GABA分流和核苷酸補(bǔ)救合成途徑。深紅色和淺綠色箭頭分別表示vtc2-4突變體和pht4;4-3突變體與WT(Col-0)相比，相應(yīng)代謝物發(fā)生了顯著變化�；疑珬l表示已鑒定出特定代謝物，但未檢測到相對(duì)于WT的顯著變化。

隨著全球氣候的不斷變化，海洋熱浪(MHWs)的頻率、持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度都在增加，破壞了全球海洋生態(tài)系統(tǒng)。雖然報(bào)告的大多數(shù)影響都發(fā)生在熱帶地區(qū)，但新西蘭卻在2022年經(jīng)歷了強(qiáng)度最大、持續(xù)時(shí)間最長的海洋熱浪，對(duì)海洋海綿造成了嚴(yán)重影響。海綿對(duì)巖石底棲海洋生物群落至關(guān)重要，其數(shù)量影響著生態(tài)系統(tǒng)的功能。2024年8月6日，Global Change Biology在線發(fā)表新西蘭維多利亞大學(xué)生物科學(xué)學(xué)院James J. Bell等人標(biāo)題為Marine heatwave-driven mass mortality and microbial community reorganisation in an ecologically important temperate sponge的研究論文。文章探討了2022年那次MHW對(duì)新西蘭峽灣地區(qū)光合作用海綿（Cymbastella lamellata）的影響。

煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD⁺)是一種氧化還原輔助因子，是細(xì)胞代謝的中心信號(hào)。破壞植物體內(nèi)NAD的平衡會(huì)改變植物的生長和抗逆性，但其潛在機(jī)制仍不清楚。2024年8月6日，南方科技大學(xué)黃安誠團(tuán)隊(duì)在Nature Communications 在線發(fā)表題為“NAD⁺ deficiency primes defense metabolism via ¹O₂-escalated jasmonate biosynthesis in plants”的研究論文，該研究概述了植物中NAD⁺缺陷介導(dǎo)的JA誘導(dǎo)和防御啟動(dòng)序列，表明這種防御機(jī)制在植物的脅迫響應(yīng)中起作用。

圖注：蟲害導(dǎo)致的NAD失調(diào)激活了茉莉酸鹽的生物合成，從而啟動(dòng)植物防御功能

番茄是全球重要的蔬菜作物，起源于南美洲安第斯山脈地區(qū)。在番茄的進(jìn)化和人類選擇過程中，由于生長環(huán)境的改變(從高海拔到低海拔)，使得低溫不再是番茄進(jìn)化選擇的主要逆境壓力，這造成了現(xiàn)代栽培番茄耐寒能力下降。然而，隨著我國設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展，冬春低溫造成的設(shè)施蔬菜冷害業(yè)已成為限制產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的瓶頸問題。因此，解析設(shè)施主栽喜溫蔬菜番茄耐寒能力下降的機(jī)制，創(chuàng)制耐寒種質(zhì)和調(diào)控技術(shù)，對(duì)于產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。2024年8月6日，浙江大學(xué)喻景權(quán)院士周杰教授團(tuán)隊(duì)在Nature Communications在線發(fā)表了題為“Loss of cold tolerance is conferred by absence of the WRKY34 promoter fragment during tomato evolution”的研究論文。該研究以冷敏感的栽培番茄 (Solanum lycopersicum)和耐寒的野生多毛番茄(Solanum habrochaites)為對(duì)象，通過多組學(xué)聯(lián)合分析以及生理生化、遺傳學(xué)和生物信息學(xué)等手段，揭示了在野生番茄和栽培番茄中WRKY34低溫表達(dá)模式差異的原因，及其調(diào)控番茄耐寒能力的具體機(jī)制。

準(zhǔn)確評(píng)估葉氮含量(LNC)對(duì)實(shí)際生產(chǎn)和肥料管理至關(guān)重要。2024年8月7日，西北農(nóng)林科技大學(xué)信息工程學(xué)院胡瑾教授課題組在Computers and Electronics in Agriculture發(fā)表題為A Vis/NIRS device for evaluating leaf nitrogen content using K-means algorithm and feature extraction methods的研究論文。在這項(xiàng)研究中，盧苗等人設(shè)計(jì)了一種便攜式設(shè)備，用于快速、無損地精確評(píng)估葉氮含量。

該研究以培養(yǎng)在不同含氮量營養(yǎng)液中的水培茄子為實(shí)驗(yàn)樣本，進(jìn)行了各種測量，包括葉綠素?zé)晒?ChlF)誘導(dǎo)曲線、高光譜圖像和LNC值。計(jì)算了LNC和ChlF參數(shù)之間的相關(guān)性，其中qN參數(shù)與LNC的相關(guān)性最高。使用K-Means算法對(duì)qN的假彩色圖像進(jìn)行分割，得到三個(gè)區(qū)域。將光譜數(shù)據(jù)與葉片中相應(yīng)區(qū)域的LNC測量值進(jìn)行匹配，并以處理后的光譜數(shù)據(jù)為輸入，LNC測量值為輸出，利用偏最小二乘法回歸(PLSR)算法建立了LNC預(yù)測模型。結(jié)果表明，使用標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)變異-逐次保留信息變量-連續(xù)投影算法(SNV-IRIV-SPA-PLSR)的模型性能最佳，預(yù)測相關(guān)系數(shù)(R²)為0.9332，均方根誤差(RMSE)為 2.6890 mg/g，剩余預(yù)測偏差(RPD)為3.97，性能與四分位距(RPIQ)之比為7.28。根據(jù)SNV-IRIV-SPA-PLSR-VIP模型選定的波長，選擇了六個(gè)窄帶發(fā)光二極管(LED)作為設(shè)計(jì)裝置的光源。采用廉價(jià)模塊組裝設(shè)備，并進(jìn)行了精度測試。采用PLSR算法開發(fā)了設(shè)備的LNC評(píng)估模型，輸入為 6個(gè)LED燈下的葉片反射率(結(jié)果R²、RMSE、RPD和RPIQ值分別為0.8075、6.6242 mg/g、2.30和4.26)。然后將模型嵌入核心處理器。為了驗(yàn)證該裝置的性能，使用了一組獨(dú)立數(shù)據(jù)，結(jié)果R²為0.7559，RMSE為7.4771 mg/g，RPD為2.07，RPIQ為3.57。所提出的裝置可快速準(zhǔn)確地測定植物中的LNC，在便攜性和成本方面優(yōu)于其他裝置。這項(xiàng)研究為植物肥料管理提供了一種潛在的解決方案。

放氧光合作用是自然界中重要的生命過程，可以將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，合成有機(jī)物的同時(shí)釋放氧氣，為地球上絕大多數(shù)生命提供物質(zhì)和能量。位于類囊體膜上的光系統(tǒng)I(photosystem I, PSI)和光系統(tǒng)II (photosystem II, PSII)對(duì)于光合作用光反應(yīng)至關(guān)重要，兩個(gè)光系統(tǒng)均由核心和外周捕光天線構(gòu)成，其中光系統(tǒng)核心是高度保守的，但結(jié)合在核心外周的捕光天線在不同物種間存在著巨大差異，這些差異反映了不同光合生物對(duì)特定生存環(huán)境的適應(yīng)，也體現(xiàn)了自然界中多樣的光合調(diào)節(jié)機(jī)制。隱藻是由紅藻經(jīng)次級(jí)內(nèi)共生過程演化出的一類單細(xì)胞真核微藻，具有極其獨(dú)特的捕光天線，包括位于類囊體膜內(nèi)的葉綠素 a/c 結(jié)合蛋白(chlorophyll a/c proteins，CAC)和結(jié)合在類囊體膜外腔側(cè)的藻膽蛋白(phycobiliprotein，PBP)。由于缺少隱藻光系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)信息，其核心與捕光天線的組裝方式及其捕光調(diào)節(jié)機(jī)制尚不清楚，解析隱藻光系統(tǒng)-捕光天線復(fù)合物的高分辨率結(jié)構(gòu)不僅為揭示這類光合生物的光合調(diào)節(jié)機(jī)制提供結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，而且能夠?yàn)樘岣咧参锏墓饽芾�用效率、增加作物產(chǎn)量等提供新思路。

植物葉綠體在光合作用和免疫中起關(guān)鍵作用，但小麥中控制葉綠體相關(guān)核基因表達(dá)的精確及時(shí)的轉(zhuǎn)錄調(diào)節(jié)機(jī)制在很大程度上仍未知。泛素化是一種重要的翻譯后調(diào)節(jié)過程，E3泛素連接酶在植物的激素反應(yīng)、發(fā)育和免疫等多種細(xì)胞過程中起作用，但泛素連接酶E3在小麥免疫中的作用及其底物識(shí)別模式尚不清楚。2024年8月12日，Nature Communications在線發(fā)表了四川農(nóng)業(yè)大學(xué)魏育明/許強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合西北農(nóng)林科技大學(xué)王曉杰教授團(tuán)隊(duì)題為The RING-finger ubiquitin E3 ligase TaPIR1 targets TaHRP1 for degradation to suppress chloroplast function的研究論文。本研究揭示了小麥中RING型泛素E3連接酶TaPIR1通過泛素化并降解轉(zhuǎn)錄因子TaHRP1來抑制葉綠體功能，從而增加植物對(duì)條銹病(Pst)的敏感性。

TaPIR1是小麥抗Pst的負(fù)調(diào)控因子，TaPIR1在Pst感染的小麥葉片中表達(dá)上調(diào)，其敲除可增強(qiáng)小麥對(duì)Pst的抗性，過表達(dá)則降低抗性。TaPIR1與TaHRP1在細(xì)胞核中相互作用并使其泛素化，TaPIR1是一種功能性E3 Ub連接酶，能泛素化TaHRP1。TaPIR1可促進(jìn)TaHRP1在體外和體內(nèi)的降解，TaHRP1的賴氨酸殘基K131和K136 是TaPIR1泛素化的位點(diǎn)，其突變會(huì)影響TaHRP1的穩(wěn)定性和降解。TaHRP1是小麥抗Pst的正調(diào)控因子，TaHRP1的缺失會(huì)降低小麥對(duì)Pst的抗性，過表達(dá)則增強(qiáng)抗性，TaHRP1可直接結(jié)合PhANGs啟動(dòng)子中的TaHRP1-結(jié)合位點(diǎn)元件并激活其轉(zhuǎn)錄，從而調(diào)節(jié)PhANGs的表達(dá)。TaHRP1有助于維持葉綠體衍生的ROS穩(wěn)態(tài)，TaHRP1 過表達(dá)可促進(jìn)光合作用和葉綠體衍生的ROS積累，TaPIR1則抑制TaHRP1誘導(dǎo)的ROS在葉綠體中的產(chǎn)生。

光合作用是作物改良的重要目標(biāo)之一。光合葉片中的無機(jī)磷(Pi)作為ATP合成原料并參與光合蛋白調(diào)控以及磷酸丙糖(TP)等光合產(chǎn)物周轉(zhuǎn),葉片中其含量在一定條件下可能成為光合作用高效運(yùn)轉(zhuǎn)的限制因素。實(shí)際上，田間光合作用的磷限制常發(fā)生在抽穗灌漿階段、需要光合作用高效運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)期。葉片(源)與種子(庫)之間的Pi分配對(duì)作物籽粒灌漿有重要影響，然而，Pi在源庫之間如何分配調(diào)控及其對(duì)葉片光合效率的影響尚需解析，有效的遺傳解決方案仍有待建立。

2024年8月13日， PNAS在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子植物科學(xué)卓越創(chuàng)新中心王鵬課題組與何祖華課題組合作完成的題為Genetic improvement of phosphate-limited photosynthesis for high yield in rice的研究論文，發(fā)現(xiàn)水稻OsPHO1;2磷轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白能夠向葉片分配無機(jī)磷，其表達(dá)量與葉片Pi含量、凈光合速率以及產(chǎn)量的增高呈正相關(guān)。

圖注：OsPHO1;2 將 Pi 分配給葉片并促進(jìn)光合作用。

何祖華課題組之前的研究發(fā)現(xiàn)OsPHO1;2控制籽粒中磷的再分配從而影響其灌漿(Ma et al., 2021)。本研究發(fā)現(xiàn)，OsPHO1;2功能缺失突變導(dǎo)致葉片Pi缺乏，光合電子傳遞活性及CO₂同化速率降低，光合作用Pi限制提前發(fā)生；過量表達(dá)OsPHO1;2有效地延長了高光合速率的持續(xù)時(shí)間，從而提高了產(chǎn)量潛力。本研究為OsPHO1;2調(diào)節(jié)葉片中Pi的穩(wěn)態(tài)、TP-Pi反向交換轉(zhuǎn)運(yùn)效率、光合作用的Pi限制等提供了遺傳、生理和生化證據(jù)。此外，對(duì)核心水稻種質(zhì)資源的分析表明，與低表達(dá)OsPHO1;2的水稻相比，高表達(dá)OsPHO1;2的水稻與更高的葉片Pi含量、光合作用和產(chǎn)量潛力相關(guān)。更重要的是，對(duì)水稻灌漿期葉面噴施磷肥補(bǔ)充Pi，提高了劍葉光合速率，延長了劍葉光合有效期，對(duì)籽粒產(chǎn)量的提高有較大貢獻(xiàn)；與葉面施用磷酸鹽相比，OsPHO1;2相關(guān)的遺傳改造策略被證明在調(diào)節(jié)葉片Pi以實(shí)現(xiàn)高效光合生產(chǎn)方面是同樣有效的。

圖注：OsPHO1;2缺失會(huì)導(dǎo)致光合電子傳遞活性和跨類囊體膜質(zhì)子動(dòng)力勢下降。

這些發(fā)現(xiàn)表明，光合作用的磷限制可以通過遺傳途徑解除或減緩，OsPHO1;2基因可以用于加強(qiáng)作物的育種策略，以獲得更高的磷利用效率及光合驅(qū)動(dòng)力。因此，本研究不僅揭示了葉片磷分配、光合作用與糧食產(chǎn)量之間關(guān)聯(lián)的新機(jī)制，而且為在有限磷投入的情況下提高作物產(chǎn)量提供了新路徑。

隨著全球氣候變暖，極端天氣增加，植物經(jīng)常會(huì)面臨各種各樣的脅迫，嚴(yán)重影響其生長發(fā)育。低溫是一種主要脅迫，限制了許多作物的品質(zhì)和產(chǎn)量。而番茄作為一種喜溫性蔬菜，低溫會(huì)導(dǎo)致其生長發(fā)育停滯，花期延遲，坐果率顯著降低。在整個(gè)進(jìn)化過程中，植物已經(jīng)發(fā)展出多種抵御寒冷的機(jī)制，其中植物激素調(diào)節(jié)起著至關(guān)重要的作用。同時(shí)，自噬參與蛋白質(zhì)降解和氨基酸循環(huán)，在植物發(fā)育和逆境反應(yīng)中起著關(guān)鍵作用。然而，自噬與植物激素之間的關(guān)系尚不清楚。2024年8月19日，New Phytologist在線發(fā)表浙江大學(xué)周杰教授和北京大學(xué)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究院趙珺博士聯(lián)合署名標(biāo)題為Strigolactones positively regulate HY5-dependent autophagy and the degradation of ubiquitinated proteins in response to cold stress in tomato的研究論文。

文章探討了低溫脅迫下獨(dú)腳金內(nèi)酯調(diào)節(jié)番茄自噬和泛素化蛋白降解的分子機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)低溫誘導(dǎo)了泛素化蛋白的積累，獨(dú)腳金內(nèi)酯生物合成缺失突變體對(duì)低溫更加敏感，伴隨著更多的泛素化蛋白積累。相反，人工合成的獨(dú)腳金內(nèi)酯類似物GR24^5DS增強(qiáng)了番茄的低溫抗性、自噬體形成和自噬相關(guān)基因ATGs的轉(zhuǎn)錄水平，降低了泛素化蛋白的積累。與此同時(shí)，低溫和獨(dú)腳金內(nèi)酯誘導(dǎo)HY5的積累，HY5進(jìn)一步激活ATG18a的轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而誘導(dǎo)自噬。ATG18a突變降低了獨(dú)腳金內(nèi)酯誘導(dǎo)的低溫抗性，導(dǎo)致自噬體形成減少和泛素化蛋白積累增加。這些結(jié)果表明，在低溫條件下，獨(dú)腳金內(nèi)酯以HY5依賴的方式正向調(diào)節(jié)番茄自噬和促進(jìn)泛素化蛋白的降解。

圖注：番茄通過HYPOCOTYL 5 (HY5)依賴方式激活自噬誘導(dǎo)抗寒性的可能模型。

葉綠體編碼的多種跨類囊體膜蛋白質(zhì)對(duì)光合作用復(fù)合物至關(guān)重要，但人們對(duì)其生物發(fā)生的協(xié)調(diào)過程仍然知之甚少。2024年8月27日，The EMBO Journal在線發(fā)表德國魯爾大學(xué)Danja Schünemann課題組標(biāo)題為STIC2 selectively binds ribosome-nascent chain complexes in the cotranslational sorting of Arabidopsis thylakoid proteins的研究論文。文章將STIC2 確定為一種新的核糖體相關(guān)因子，并提出STIC2與cpSRP54合作，將D1和潛在的其他葉綠體編碼的光合亞基共翻譯遞送至類囊體膜。

為了確定特異性支持光合系統(tǒng)(PS)II反應(yīng)中心蛋白D1共翻譯生物發(fā)生的因子，研究人員生成并親和純化了帶有D1新生鏈的停滯核糖體-新生鏈復(fù)合物(RNCs)。翻譯可溶性核糖體亞基uS2c的停滯RNCs被用來進(jìn)行比較。對(duì)純化的RNCs進(jìn)行定量串聯(lián)質(zhì)譜分析，發(fā)現(xiàn)了約140個(gè)與D1 RNCs有特異性關(guān)聯(lián)的蛋白質(zhì)，這些蛋白質(zhì)主要參與蛋白質(zhì)和輔助因子的生物生成，包括葉綠素的生物合成和其他代謝途徑。對(duì)新發(fā)現(xiàn)的D1 RNC相互因子STIC2的功能分析顯示，它與葉綠體蛋白SRP54合作參與了D1以及PSII和PSI的其他潛在共翻譯靶向反應(yīng)中心亞基的從頭生物生成和修復(fù)。STIC2與類葉綠體插入酶Alb3及其同源物Alb4之間的主要結(jié)合界面被繪制到了STIC2的β片區(qū)以及Alb3/4 C端區(qū)的保守Motif III上。

 

圖注：STIC2和cpSRP54的共同缺失導(dǎo)致擬南芥高光敏感性和D1積累降低。

長余輝材料展現(xiàn)出持久的發(fā)光性和高信噪比特性，使它們成為具有新功能屬性的創(chuàng)新發(fā)光植物標(biāo)簽的有前景的候選材料。在眾多發(fā)光材料中，SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺(SAO)作為一種領(lǐng)先的長余輝材料脫穎而出，以其強(qiáng)烈且長壽命的余輝發(fā)光以及出色的紫外線抗性而聞名。盡管已有大量研究集中在稀土離子摻雜的鍶鋁酸鹽材料和性能提升上，但SAO的耐水性差仍是限制其實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。水的強(qiáng)極性使得SAO容易受到水解的影響，因此需要有效的封裝方法來保護(hù)其相結(jié)構(gòu)。雖然已經(jīng)探索了各種封裝措施，如SiO₂、TiO₂、MgF₂和聚合物封裝層，但許多措施犧牲了發(fā)光性能，阻礙了材料的應(yīng)用潛力。因此，探索既能增強(qiáng)耐水性又能提高發(fā)光性能的封裝技術(shù)對(duì)于確立SAO作為構(gòu)建植物標(biāo)簽的優(yōu)異發(fā)光材料至關(guān)重要。

利用植物發(fā)光標(biāo)簽構(gòu)建植物信息云平臺(tái)的示意圖在先前報(bào)道的工作中，將材料送入植物的常用方法包括葉面噴霧、根部吸收和樹干/葉柄注射。然而，這些方法在將微米級(jí)顆粒送入植物方面存在局限性。雖然樹干/葉柄注射方法可以通過機(jī)械損傷角質(zhì)層和表皮等屏障直接進(jìn)入維管系統(tǒng)，但其侵入性使其只適合某些大型木本植物。近年來，微針貼片因其最小的侵入性、安全性和效率，在藥物輸送應(yīng)用中被使用，呈現(xiàn)出一種有前景的替代方案。在先前的報(bào)告中，近紅外發(fā)光顆粒通過微針貼片注入皮膚，以記錄疫苗接種的長期信息。從醫(yī)療領(lǐng)域的微針貼片中汲取靈感，研究人員采用它們將長余輝材料送入植物葉片，實(shí)現(xiàn)信息記錄和編碼。為了構(gòu)建植物中的信息記錄平臺(tái)，首先將SAO與H₃PO₄封裝以增強(qiáng)耐水性，并在植物復(fù)雜的內(nèi)部環(huán)境中保持穩(wěn)定的發(fā)光。然后，將微針貼片的尖端裝載SAO@H₃PO₄，創(chuàng)建排列良好的發(fā)光陣列，為植物提供特定的編碼信息。這些信息的匯編旨在建立一個(gè)智能農(nóng)業(yè)平臺(tái)，其中植物發(fā)光標(biāo)簽作為通往云平臺(tái)的門戶，用于存儲(chǔ)各種生理信息，并實(shí)現(xiàn)基于物聯(lián)網(wǎng)的精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)系統(tǒng)。

H₃PO₄的封裝賦予了SrAl₂O₄:Eu²⁺,Dy³⁺(SAO)穩(wěn)定性和更強(qiáng)的發(fā)光能力。利用SAO@H₃PO₄作為低損傷發(fā)光標(biāo)簽，研究人員通過微針貼片將其輸送到植物體內(nèi)。嵌入植物體內(nèi)的SAO@H₃PO₄顯示出持續(xù)且無變化的高信噪比余輝發(fā)射，27天內(nèi)發(fā)光強(qiáng)度保持在原來的78% 左右。為了滿足不同的信息記錄需求，研究人員設(shè)計(jì)了各種幾何形狀的微針貼片來裝載SAO@H₃PO₄，通過設(shè)計(jì)的程序可以準(zhǔn)確識(shí)別不同形狀的發(fā)光信號(hào)，并可以方便地在計(jì)算機(jī)上查看相應(yīng)的信息。此外，受二進(jìn)制信息概念的啟發(fā)，還創(chuàng)建了發(fā)光點(diǎn)和非發(fā)光點(diǎn)特定排列的微針貼片，從而在葉片上形成了不同的發(fā)光微針貼片陣列。先進(jìn)的照相系統(tǒng)配合量身定制的程序，能準(zhǔn)確識(shí)別標(biāo)簽并將其映射到相應(yīng)的記錄信息中。這些發(fā)現(xiàn)展示了植物體內(nèi)低損傷發(fā)光標(biāo)簽的潛力，為方便、廣泛地存儲(chǔ)植物生長信息鋪平了道路。

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