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PH青年编委动态 | 湖南农业大学苏招红团队解析便携柔性电化学传感器同时测定多种富电子植物激素的可视化作用机制

2026-10-23 08:51:27

2026年4月30日，湖南农业大学化学与材料科学学院苏招红团队在Journal of Hazardous Materials 期刊上在线发表了题为“Mechanism elucidation for electrochemical simultaneous detection of multiple electron-rich phytohormones on a portable flexible sensor and virtual visualization”的研究成果。该研究构建了便携柔性电化学传感器同时检测三种植物激素的方法，在实验基础上结合理论计算，揭示了界面机制与电子传递路径，展现了植物激素电化学行为的差异，推动检测从经验走向理性设计。

【研究背景】

农业发展对提高作物生产力和保障全球粮食安全至关重要，而实时监测植物生理状态、精确调控生长参数是推进可持续农业发展的核心关键。植物激素参与调节植物生长发育全过程，在干旱、极端温度和盐碱化等环境胁迫下呈现动态响应，可作为评估植物生长状况的可靠生物标志物。植物生长调节剂是调控植物生命活动的重要物质，代表性外源植物激素如吲哚-3-乙酸(IAA)、水杨酸(SA)和萘乙酸(NAA)——能够调控植物细胞分裂与分化。在低浓度条件下，它们能精细调节植物发育，并直接影响作物产量与品质，但当植物生长调节剂滥用时，便成为新型农药残留。不当或过量使用可通过食物链进入人体，进而影响人类健康。因此，建立农产品中外源植物激素残留的精准检测方法，已成为当前农业与食品安全领域亟待解决的重要课题。

【核心成果】

本研究报道了在便携式柔性传感器上实现多种富电子植物激素(IAA、SA、NAA)的电化学同步检测及虚拟可视化技术（图1）。研究建立了检测多种富电子小分子的标准传感方案，并在0.1 M BR（Britton Robinson）溶液(pH=4.5)中阐明了三种植物激素在传感器上的电氧化机制。结合密度泛函理论计算，该方法从理论上揭示了目标分析物与传感界面之间的相互作用，从而确定了氧化峰的顺序并识别了检测过程中涉及的相应反应位点。与传统方法需消除其他植物激素干扰才能检测单一植物激素不同，所提出的传感器具有良好的兼容性，仅需适度纯化即可实现多种植物激素的同步定量分析。该方法有效克服了多目标检测固有的挑战（如复杂的反应机制和信号重叠等问题）。此外，所开发的传感器具有良好的抗干扰能力、长期稳定性和可重复性。在实际样品分析中，三种植物激素的加标回收率介于90.4%至102.7%之间，相对标准偏差(RSD)低于5%。本研究建立了一个适用于多种植物激素检测的实用平台，克服了单一分析物检测的局限性。此外，它推动了该领域从经验性优化向理性设计的范式转变，从而为复杂系统高性能传感器的研发提供了新思路，并为食品安全、食品质量及精准农业监测领域提供现场可靠传感器奠定了坚实的理论与实践基础。

图1 便携柔性电化学传感器同时测定多种富电子植物激素

湖南农业大学博士研究生胡诗于为本研究的第一作者，硕士研究生王晓莉为共同第一作者。湖南农业大学苏招红副教授、易镇邪教授，湖南文理学院张松柏教授为论文通讯作者。本研究得到湖南省自然科学基金，岳麓山实验室种业专项项目、湖南早熟油菜优势特色产业集群项目，湖南省教育厅项目，湖南省研究生科研创新项目，国家大学生创新创业训练项目的资助。

PH青年编委简介

苏招红，湖南农业大学化学与材料科学学院副教授/校聘教授，博士生导师/硕士生导师。Plant Hormones 期刊首届青年编委。

研究方向与成果：主要从事生物传感与智能原位检测、农业信息感知机理与方法。致力于为快速检测行业提供综合解决方案、检测试剂及智能装备。担任深度机器学习国际会议-机器学习与传感器分会主席，多本国际期刊青年编委，Biosens. Bioelectron., Food Chem.,Chem. Eng. J.等期刊特邀审稿专家，以第一或通讯作者在Adv. Sci., J. Hazard. Mater., Biosens. Bioelectron., Chem. Eng. J.等期刊上发表论文43篇。