检测植物Pb制造技术

本发明专利技术公开了一种检测植物Pb

Detect plant PB

【技术实现步骤摘要】
检测植物Pb
2+
的DNAzyme荧光传感器


[0001]本专利技术属于生物检测传感器
，具体涉及一种检测植物Pb
2+
的DNAzyme荧光传感器。

技术介绍

[0002]铅离子(Pb
2+
)是一种威胁人类健康的普遍存在的污染物。当重金属铅被排放到土壤环境中，在土壤中生长的植物会吸收铅，从而影响植物健康；铅污染植物后，通过食物链进入人体，从而影响人体健康。当人食用了铅污染的植物，铅就会进入人体内影响人的健康。过量的铅会对人的肾脏、胃肠道、血液系统、心血管系统、生殖系统和神经系统造成伤害，容易造成肾衰竭、食欲不振、高血压、心脏病、抑郁症、贫血和骨质疏松等病症。
[0003]对于Pb
2+
的检测方法，传统上主要依赖于一些复杂的分析检测技术，如原子吸收光谱(AAS)，原子发射光谱(AES)，电感耦合等离子体质谱(ICP
‑
MS)，毛细管电泳(CE)、X射线荧光光谱(XFS)和伏安法等。尽管这些技术可以精确测定样品中的铅浓度，但目前主要用于实验室分析，且大部分的传统检测方法均受到一些限制。例如，ICP
‑
MS的方法检出限低，线性范围广，但是对检测技术人员要求较高，而设备运行成本也相当高。AAS的铅检测方法获得的数据准确，但是需要的样品量较多，分析时间较长，而且样品制备处理步骤繁琐。XFS受组件性能的限制检出限较高，数据处理与校正数学模型多采用经验系数，适用范围不够广泛。伏安法的电化学铅检测方法受到准确度低、特异性低、检测范围窄的限制等等。这些限制使得这些方法用于现场检测的难度非常大。因此研发满足特异性高、灵敏便捷、样品制备简单的Pb
2+
检测方法就显得非常迫切。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种检测植物Pb
2+
的DNAzyme荧光传感器。
[0005]一种检测植物Pb
2+
的DNAzyme荧光传感器，所述传感器是由四条碱基互补配对的DNA链组成的DNA四面体，其中一条链或者四条链上带有DNAzyme，DNAzyme链与带有单RNA位点的底物链互补配对。
[0006]所述底物链的5
’
端设有荧光素基团，3
’
端设有或者不设有淬灭基团。
[0007]优选的，所述荧光素基团为Alexa488基团。
[0008]所述带有DNAzyme的DNA链3
’
端设有淬灭基团。
[0009]所述四条碱基的核苷酸序列如序列表SEQ ID No：1
‑
4所示。
[0010]所述底物链的序列为：GGAATCACTrAGGCACTCAGG。
[0011]所述DNAzyme的核苷酸序列如序列表SEQ ID No：5所示。
[0012]所述DNA四面体与底物链摩尔比例为2:1，检测反应体系pH为6.5。
[0013]所述检测植物Pb
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的DNAzyme荧光传感器在检测植物提取物或植物体内Pb
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浓度中的应用。
[0014]本专利技术的有益效果：本专利技术通过融合DNAzyme和DNA四面体纳米结构，开发了一系
列的Pb
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荧光生物传感器，并证明了这些生物传感器对植物提取物中Pb
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的检测能力。专利技术人在DNA四面体的A探针上设计融合一条DNAzyme链，在与DNAzyme链互补配对的底物链中心设计了一个核糖核苷酸(rA)，在传感器与Pb
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结合时底物链被“切割”，造成底物链断裂，释放出游离的标记有荧光基团的底物链，从而产生荧光信号。对该生物传感器进行了设计优化，通过将四条DNAzyme融合到DNA四面体中并使用量子产率显著高于FAM的Alexa488作为荧光基团，进一步提高了生物传感器的灵敏度，改进的生物传感器能够检测植物提取物中的Pb
2+
。因此，本专利技术研发的Pb
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生物传感器在通过快速检测植物体内Pb
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水平来识别和跟踪污染区域方面具有巨大的潜力。本专利技术的传感器的最低检测限可达到4.24nM，灵敏度远高于一般的Pb
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检测方法，改良后的Pb
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生物传感器可以将土壤中生长的Pb
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污染植物区分出来，简单的样品制备步骤也为在土壤生长的含Pb
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植物中Pb
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的检测提供快速简便的方法。本专利技术为为实现植物细胞内Pb
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的原位检测奠定基础，由于DNA四面体作为一种新兴的纳米材料，可以进入植物体内。本研究实现了将DNA四面体和DNAzyme组合的荧光传感器传递进入植物体细胞内。这也是首次将荧光标记的Pb
2+
传感器在植物细胞内可视化，该方法为实现植物细胞内Pb
2+
的原位检测提供了技术支撑。
附图说明
[0015]图1为Pb
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生物传感器设计示意图；
[0016]图中，a，b为DNAzyme结合到四面体DNA纳米结构的A链上，在Pb
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结合后，底物链在核糖核苷酸位点(rA)处被DNAzyme切割，FAM荧光基团被释放；Pb
‑
SUB
‑
1仅在其5'末端用FAM进行了修饰，而Pb SUB
‑
2在其5'和3'末端分别用FAM和BHQ1进行了修饰；c显示DNAzyme和底物链的序列。
[0017]图2为DNAzyme链与底物链的比例优化。
[0018]图3为反应体系pH的优化。
[0019]图4为V1生物传感器的Pb
2+
梯度光谱图。生物传感器在0
‑
1000nM Pb
2+
的荧光光谱。
[0020]图5为V1生物传感器的Pb
2+
梯度线性关系图，显示Pb
2+
浓度和荧光信号之间相关性的图。
[0021]图6为V1传感器的金属离子特异性。
[0022]图7为优化后传感器的设计。
[0023]图8为Pb
2+
生物传感器的优化前后比较。
[0024]图9为V3生物传感器的Pb
2+
梯度光谱图。
[0025]图10为V3生物传感器的Pb
2+
梯度线性关系图，显示Pb
2+
浓度和荧光信号之间相关性的图。
[0026]图11为烟草提取物与反应体系的比例条件探索。
[0027]图12为烟草提取物与传感器的孵育时间条件探索。
[0028]图13为V3传感器检测在不同的含Pb
2+
培养基上生长的烟草Pb
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含量的荧光信号对比。图14为V3传感器检测在不本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种检测植物Pb
2+
的DNAzyme荧光传感器，其特征在于，所述传感器是由四条碱基互补配对的DNA链组成的DNA四面体，其中一条链或者四条链上带有DNAzyme，DNAzyme链与带有单RNA位点的底物链互补配对。2.根据权利要求1所述检测植物Pb
2+
的DNAzyme荧光传感器，其特征在于，所述底物链的5
’
端设有荧光素基团，3
’
端设有或者不设有淬灭基团。3.根据权利要求2所述检测植物Pb
2+
的DNAzyme荧光传感器，其特征在于，所述荧光素基团为Alexa488基团。4.根据权利要求1所述检测植物Pb
2+
的DNAzyme荧光传感器，其特征在于，所述带有DNAzyme的DNA链3
’
端设有淬灭基团。5.根据权利要求1所述检测植物Pb
2+
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴庆钰，薛琴琴，刘刚，闻艳丽，郭瑞妍，
申请(专利权)人：中国农业科学院农业资源与农业区划研究所，
类型：发明
国别省市：