摘要
植物激素是指植物体内产生的一些微量但能调节自身生理过程的有机化合物。它们结构虽然简单，但生理效应却非常复杂多样，包括植物细胞的分裂分化到植物的生根发芽、开花结实、脱落死亡等。植物激素在极低的水平下即可触发对植物生长发育的调节，因此实现植物激素的含量分析工作是十分必要的。目前基于有机小分子探针的植物激素荧光分析法主要集中在需要额外提取步骤的植物体外分析方面，而利用荧光成像技术对植物体内激素含量的监测分析工作却很少。这主要源于复杂的植物组织环境易使有机小分子荧光探针发生失活以及传统有机小分子自身常伴随的聚集诱导猝灭效应。基于此背景，本论文拟从封装基质外部保护和有机小分子自身结构优化两种策略入手来对有机小分子荧光探针进行改善与提升，使其在保证高灵敏度和选择性的前提下完成对植物体内激素的荧光监测及成像解析。 论文的主要研究内容如下： （1）针对复杂的植物组织环境易使有机小分子荧光探针失活问题，本论文首先选择植物激素乙烯为实验研究对象。围绕乙烯的结构特点制备了芘基有机小分子荧光探针，并使用生物相容性的牛血清白蛋白作为封装基质进行外部保护。这种策略下的有机小分子荧光探针展现出对植物激素乙烯仅为1.17ppm检出限的高灵敏度和4-250ppm的良好线性范围。而且封装基质外部保护的策略避免了有机小分子荧光探针在植物组织环境中失活，完成了对植物体内激素荧光成像的可行性探究。在此基础上，选择植物激素吲哚-3-乙酸为实验研究对象，围绕酶促吲哚-3-乙酸可产生单线态氧的特性制备了罗丹明基有机小分子探针。封装基质牛血清白蛋白保护下的罗丹明基有机小分子荧光探针对吲哚-3-乙酸的检出限仅为0.03μM。更为重要的是，建立在高灵敏度和选择性前提下的传感体系可通过荧光成像完成激素吲哚-3-乙酸对植物的顶端优势、胚芽鞘的向光性、根的向地性等多种生理行为调控的监测。 （2）针对传统有机小分子在高浓度时自身常出现的聚集诱导猝灭问题，本论文首先选择了植物激素脱落酸作为实验研究对象。使用聚集诱导发射（AIE）基元接枝以优化传统有机小分子结构的策略来避免自身猝灭问题。并通过牛血清白蛋白作为主体分子来使AIE基元产生荧光发射的特性制备了用于脱落酸检测的AIE有机小分子探针。该策略下脱落酸的线性范围为0.3-30nM，检出限为0.098nM。这种策略下的AIE有机小分子探针避免了在植物组织环境中发生自身猝灭，完成了对植物体内激素荧光成像的可行性探究。在此基础上，以植物激素反式玉米素为实验研究对象，选择尺寸更小的β-环糊精作为主体分子来使AIE基元聚集诱导发光。所制备的AIE有机小分子探针对反式玉米素的线性范围为10-300nM，检出限为3nM。这种AIE基元接枝策略下所构筑的传感体系可完成干旱、盐度、重金属三种非生物胁迫下植物体内反式玉米素响应的荧光成像监测。 （3）在封装基质外部保护和有机结构自身优化策略可有效提升有机小分子荧光探针对植物体内激素荧光成像的基础上，利用Java编程对荧光成像的呈现方式进行了伪色彩技术提升。选择植物激素水杨酸为实验研究对象，以水杨酸长链适配体为主体来使AIE基元聚集诱导发光。所制备的AIE有机小分子探针对水杨酸的线性范围为0.3-70μM，检出限为0.09μM。且该策略可完成植物体内水杨酸的荧光成像，以及其与植物多种生理行为之间关系的研究。在此基础上，通过Java编程对传统荧光成像的单色呈现方式进行了伪色彩映射转换。这使图像更具视觉冲击力，从而节省了研究人员的图像解析时间。 本论文围绕目标植物激素特点制备了多种有机小分子探针，并通过外部的封装基质保护和内部的有机结构优化策略改善了有机小分子的生物相容性。所制备的有机小分子荧光传感体系可有效完成对植物激素的高选择性和灵敏度检测，并可通过荧光成像及伪色彩辅助成像完成对植物体内激素含量和分布信号的监测。这对于了解植物生长状态、研究植物抗逆性、育种及作物改良、推动植物生理学研究以及指导农业生产实践具有重要的意义。
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