Zn2? SC-μ-ISE的表征

通過測量電極在系列ZnCl?溶液（10?? 至 10?2 M）中的電位響應(yīng)來評估SC-μ-ISE的性能。所有測量均在恒定離子強度（0.1 M NaCl）和pH（5.5， 用2-嗎啉乙磺酸緩沖液調(diào)節(jié)）下進行。使用高阻抗毫伏計記錄電位，采樣頻率為1 Hz。校準曲線通過電位（E）對Zn2?活度（a_Zn2+）的對數(shù)作圖繪制。Zn2?活度使用戴維斯方程計算。從校準曲線的線性部分確定能斯特斜率（mV/decade）和檢測限（LOD）。LOD定義為線性區(qū)域外推線與基線上方3倍標準偏差線的交點。

通過分別溶液法評估SC-μ-ISE對競爭性陽離子（K?， Na?， Ca2?， Mg2?， NH??， Cu2?）的選擇性。選擇性系數(shù)（K_Zn2+,j^pot）根據(jù)尼科爾斯基-艾森曼方程計算：

E = E0 + (RT/zF) ln(a_Zn2+ + Σ K_Zn2+,j^pot * (a_j)^(z_Zn2+/z_j))

其中E0是標準電位，R是氣體常數(shù)，T是溫度，F(xiàn)是法拉第常數(shù)，z是離子電荷，a是離子活度，j是干擾離子。

通過測量電極在pH 3至9（用HCl或NaOH調(diào)節(jié)）的10?3 M ZnCl?溶液中的電位響應(yīng)來評估pH效應(yīng)。所有測量均在恒定離子強度（0.1 M NaCl）下進行。

通過測量電極在pH 3至9（用HCl或NaOH調(diào)節(jié)）的10?3 M ZnCl?溶液中的電位響應(yīng)來評估pH效應(yīng)。所有測量均在恒定離子強度（0.1 M NaCl）下進行。

離子通量的測定

SC-μ-ISE 2的電位使用微電極萬用表（Unisense A/S，丹麥）在室溫下于持續(xù)攪拌狀態(tài)下進行監(jiān)測。所有葉面吸收測量均使用Ag/AgCl參比電極。凈離子通量實驗在葉片/根暴露于Zn2+溶液30分鐘后進行。如圖2所示，將一個定制流動池（5 mL）附著于約100 cm高的酸橙幼苗的葉片上。使用0.5 ml/min的流速通入濃度范圍為0至15.3 mM的Zn2+溶液，以使系統(tǒng)保持平衡。使用三維微操作器（UNISENSE A/S，丹麥）定位所開發(fā)的Zn2+ SC-μ-ISE 2，并利用帶CCD相機的立體顯微鏡（World Precision Instruments, Sarasota, FL）進行觀察。Ag/AgCl參比電極通過一個“助手”夾具固定在流動池中。使用數(shù)據(jù)采集軟件（Sensor Trace Pro, Unisense A/S, Denmark）控制和記錄微剖面。實驗在法拉第籠中進行，以最小化電干擾。將微電極尖端沿垂直于葉片表面的方向移動，并在葉片表面上方的1,000 μm至50 μm范圍內(nèi)（以避免損壞電極尖端），以50 μm為間隔進行微剖面測量。單個剖面在3分鐘內(nèi)完成（響應(yīng)時間<10秒）。

圖2：用于測定鋅葉面/根部吸收通量的微剖面測量裝置示意圖。

使用非侵入性微電極離子流估計（MIFE）技術(shù)測定鋅在酸橙幼苗葉片和根部的吸收通量。酸橙種子在蛭石中發(fā)芽，幼苗在溫室中生長6-8周，然后用于實驗。實驗前，將幼苗從蛭石中小心取出，用去離子水輕輕沖洗根部，以去除殘留顆粒。

對于葉片通量測量，將一片完全展開的葉片安裝在定制流動池中，上表面朝上。流動池以2 mL/min的速率灌注含有不同濃度ZnCl?（0, 0.2, 1.3, 6.0, 15.2 mM）的測試溶液。所有測試溶液均用0.1 mM CaCl?補充以維持膜完整性，并用2-嗎啉乙磺酸緩沖至pH 5.5。對于根部通量測量，將幼苗根部浸泡在含有不同濃度ZnCl?（6.3, 13.0 mM）的類似測試溶液中。

將Zn2? SC-μ-ISE和參比電極安裝在三維微操作器上，并定位在葉片上表面或根表面前方約50微米處。然后以30微米步長將電極從初始位置向組織表面移動100微米，在每個位置記錄電位5秒。每個濃度進行三次重復(fù)測量。使用菲克第一定律從測量的濃度梯度計算Zn2?通量（J_Zn2+）：

J_Zn2+ = -D_Zn2+ * (dc/dx)

其中D_Zn2+是Zn2?在水中的擴散系數(shù)（7.0 x 10?? cm2/s），dc/dx是垂直于組織表面的濃度梯度。濃度梯度從距離組織表面0-100微米范圍內(nèi)測量的濃度分布圖的線性回歸確定。