结合X射线技术为超积累植物植物提供强大的见解

新植物学家刚刚发表的一篇新的封面文章强调了结合多种X射线技术以了解超积累植物的不寻常特性的互补力量。澳大利亚同步加速器的X射线荧光显微镜(XFM)已被昆士兰大学矿业土地恢复中心的Antony van der Ent博士领导的国际研究人员联合会与Peter Kopittke教授联合使用昆士兰大学农业与食品科学学院也是如此。

XFM技术生成元素图，显示在植物组织，幼苗或单个细胞中发现感兴趣的元素的位置。

在4月份的新植物学家的封面上，视觉上引人注目的图像(在XFM光束线上获得)显示了各种超积累植物。在图像中，每个元素以不同的颜色描绘，构成红 - 绿 - 蓝(RGB)图像。

“超富集植物具有在其活组织中积累极端浓度的金属和类金属的不寻常能力，”van der Ent说。

“超富集植物具有科学价值，因为虽然金属通常对植物有毒，即使浓度很低，但这些植物能够积累大量浓度而没有任何毒性作用，”他补充说。

“问题是'他们如何能够做到这一点以及使他们能够容忍如此高浓度金属的机制是什么?'在试图了解正常植物中的金属毒性方面，我们可以从中学到什么 - 特别是在我们农业中使用的那些?

“超积累植物的研究也用于植物培养的应用(一种新方法，包括将超积累植物培养为”金属作物“以生产有价值的金属)，”van der Ent说。

XFM光束线科学家Martin de Jonge博士是David Paterson博士的论文的共同作者，他说该技术用于研究金属如何在根部吸收并在“栩栩如生”的条件下分布在整个植物中。

在本文评估的不同X射线技术中，每种技术都有其自身的优势。Kopittke说，出于这个原因，他是XFM的强力支持者。

“因为不需要真空，你可以在环境条件下进行实验。植物含有90%以上的水，如果你必须将它们脱水以便像其他X射线技术那样将它们放在真空中，你总是会这样做移动你正在分析的元素。通过XFM，我们可以分析处于自然状态的活植物，这是非常有利的。你不能用任何其他技术来做到这一点，“Kopittke说。

作者指出，由于XFM可探测从几百微米到几毫米的深度，因此它非常适合解决植物科学问题。“它的高灵敏度和大容量样品的使用能力使它非常通用，”de Jonge说。

XFM光束线的独特之处在于使用革命性的X射线探测器Maia，这是一种极快的探测器系统。Maia可以在几小时内获得数百万像素(百万像素)的元素图。因此，没有明显的证据表明辐射对活植物的损害。

XFM可以同时绘制超积累的金属(如镍)，重要的营养元素(如钾)和通常以低得多的浓度存在的微量元素(如铜)。

“你可以用一种能量照亮，你可以从所有物体获得荧光，称为光谱轴，”de Jonge说。“但你也可以修改入射能量，并观察光谱轴的变化。这有助于你探测原子的电子结构。”

本文综合评述的其他技术包括质子诱发X射线发射(PIXE)。这种技术可以在冷冻样品上进行;从而可以研究植物组织的横截面，以阐明元素的内部细胞水平分布。PIXE也非常适合测量非常轻的元素，例如铝。

“X射线元素映射技术的互补性提供了一种回答各个层面关于植物如何吸收金属并维持其生理功能的问题的方法，”Kopittke说。