[发明专利]一种检测农作物线粒体中二氧化硫衍生物的比率型近红外荧光探针及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了一种检测农作物线粒体中SO₂衍生物的比率型近红外荧光探针及其制备方法和用途，制备步骤如下：首先，将4,6‑二甲基嘧啶和1,4‑二溴甲基苯溶解于乙腈，搅拌后的混合物回流加热反应，待冷却至室温后，经处理，得到白色固体即中间产物；然后，将7‑(二乙氨基)香豆素醛和中间产物加入到无水乙醇中，将混合物加热搅拌并且回流5～6小时，将混合物冷却至室温后，经纯化，得到蓝紫色固体为检测农作物线粒体中SO₂衍生物的比率型近红外荧光探针Q‑1。本发明开发出了一种新型高性能的比率型近红外荧光探针，并成功应用于检测农作物线粒体中SO₂衍生物。

技术领域

本发明涉及荧光检测技术领域，尤其涉及一种用于检测农作物线粒体中二氧化硫衍生物的比率型近红外荧光探针及其制备方法与应用。

背景技术

SO₂是一种众所周知的大气污染物。随着工业的发展和煤、石油的燃烧，SO₂的过度排放仍然是大气污染的主要问题。作物叶片吸收较高浓度的SO₂(高于12.2ppm)时会引起植物毒性，可导致作物的光合作用抑制、生长缓慢、作物形态改变、产量下降、叶片黄化过早脱落甚至死亡。

剖析SO₂对作物的植物毒性机制，有助于预防其对作物造成不良影响。目前已有关于SO₂衍生物亲核攻击作物蛋白官能团的研究。活性氧(ROS)的形成也被认为是SO₂植物毒性的一个因素。此外，SO₂酸化对作物功能的干扰可能是植物毒性的另一种机制。虽然SO₂的作用机制已被提出，但其在植物毒性中的作用仍不清楚。线粒体与农作物多种重要的细胞反应过程有关，包括ATP的产生、细胞程序性死亡、应激反应、ROS的产生以及抗微生物防御等。但是，高浓度的SO₂会导致线粒体中膜电位的损失。因此，推测SO₂与作物线粒体的相互作用可能是SO₂植物毒性的另一途径。所以，当作物遭受SO₂植物毒性时，检测线粒体中的SO₂是非常必要的。

到目前为止，检测SO₂的方法多种多样，有分光光度法、电化学分析法、色谱法和化学发光法等多种检测方法。这些方法通常需要处理或破坏样品组织，因此不适合在植物样品中实时检测。而荧光探针具有特异性、灵敏度高和高分辨率等优点，特别是通过连接靶向基团，荧光探针能够以非侵入性的方式聚集到线粒体中，实现对线粒体的检测。荧光探针已被公认为生物学、药物发现和临床诊断等众多领域的高效分子工具。到目前为止，很少有用于检测线粒体中SO₂含量的荧光探针被报道。由于线粒体膜电位是负的，所以已知报道的能够积累到线粒体的探针都是以带正电荷的基团作为靶向组。商业化的线粒体跟踪剂包括米托跟踪剂系列、罗丹明衍生物、碳菁衍生物、苯乙烯基衍生物和胂啶染料，这些探针都是以传统阳离子染料为基础的，具有带正电荷的季铵盐部分。由于高浓度的SO₂可能导致线粒体膜电位的丧失^[64]，报道的探针会向线粒体外扩散，因此不适合追踪作物线粒体中高浓度的SO₂。

为此，合理构建了一种新型线粒体靶向和固定化近红外比率荧光探针Q-1，用于检测作物线粒体中SO₂衍生物。探针Q-1本身在近红外区表现出强烈的荧光。该探针对SO₂衍生物显示出比率荧光响应。荧光成像表明，探针不仅可以靶向线粒体，而且在线粒体膜电位消失后，探针还可以留在线粒体内继续检测SO₂衍生物。重要的是，对作物组织线粒体中SO₂衍生物进行了荧光成像。证明了高浓度SO₂可引起作物组织线粒体膜电位的异常，这与SO₂的植物毒性密切相关。

发明内容