陈苗苗教授在植物过氧化氢监测领域取得新进展

过氧化氢作为植物体内关键的活性氧信号分子，参与调控生长发育、胁迫应答等生理过程，准确监测其含量对解析植物抗逆机制与作物健康管理至关重要。现有植物过氧化氢检测方法主要为荧光成像与电化学技术，但植物组织的自发荧光易产生背景干扰，电化学检测则会受到抗坏血酸、多巴胺等内源电活性物质的干扰，导致检测准确性下降。基于此，yl9193永利集团陈苗苗教授与武汉大学黄卫华教授团队合作，在《Advanced Functional Materials》上发表了植物H₂O₂光电传感检测新方法，为解决植物应激信号分子检测提供了思路。

阴极光电化学传感以 p 型半导体为活性材料，利用空穴作为多数载流子，可避免还原性物质干扰，适配复杂植物基质检测。石墨烯量子点具备可调带隙与良好光电性能，是理想的光电活性材料，但其单独使用时光生载流子复合率高、信号强度不足。在这项研究中，研究人员通过 π-π 堆积自组装策略，将富 π 电子的四苯乙烯分子与 p 型石墨烯量子点结合，制备出四苯乙烯修饰石墨烯量子点异质结构，构建了用于过氧化氢检测的阴极光电化学传感器。该异质结构形成快速电子传输通道，显著抑制载流子复合，实现阴极光电流信号增强；同时继承石墨烯量子点的类过氧化物酶活性，可催化过氧化氢氧化 4-氯-1-萘酚生成不溶性沉淀，实现光电流信号off型检测。实验结果表明，传感器对过氧化氢的检测限低至 70.2 nM，具备优异选择性与抗干扰能力，可抵御多种植物内源分子干扰。结合微创微针萃取技术，该传感器成功实现番茄植株叶片在生物胁迫与高温、机械损伤等非生物胁迫下过氧化氢含量波动的精准检测，检测结果与比色法高度一致。

图 1 微针辅助下番茄植株过氧化氢光电化学传感检测示意图及性能

本研究成功开发四苯乙烯修饰石墨烯量子点异质结构光电化学传感器，实现植物体内过氧化氢的高灵敏、高选择性检测，为植物胁迫信号研究提供可靠分析工具。该异质结构通过供体-受体协同作用，有效提升阴极光电化学信号，解决单一石墨烯量子点载流子复合严重的问题，同时依托类酶催化反应实现信号特异性响应，大幅降低植物复杂基质干扰，可无损、快速检测植物在不同胁迫条件下的过氧化氢含量变化，验证了在多种植物样品中的适用性。该工作不仅提出异质结构设计新策略，拓展了光电化学传感在植物生理分析中的应用，还为智慧农业领域作物健康实时监测、逆境胁迫早期预警提供了新技术方案，具备良好的实际应用潜力。

原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.75424.

（审稿：文为 终审：张修华）