2021年11月，西南民族大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)在環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)期刊《Journal of Hazardous Materials》發(fā)表了題為《Toxicity and photosynthetic inhibition of metal-organic framework MOF-199 to pea seedlings》的研究成果。該研究第一次揭示了金屬有機(jī)框架（MOF-199）材料對(duì)豌豆植物(Pisum sativum L.)的毒性及光合抑制機(jī)制，而實(shí)驗(yàn)中關(guān)鍵的光合作用參數(shù)測量正是通過我司的Yaxin-1102便攜式光合作用儀（現(xiàn)已全面升級(jí)為Yaxin-1102G便攜式光合作用儀）完成！

金屬有機(jī)框架（MOF）材料是具有特殊結(jié)構(gòu)和特性的明星材料，由金屬離子和具有代表性的結(jié)構(gòu)和性能的有機(jī)配體構(gòu)成。由于制備簡便、生產(chǎn)成本低、表面積和孔體積大以及具有良好的穩(wěn)定性，MOF材料被認(rèn)為是在各種領(lǐng)域中最有希望廣泛應(yīng)用的新材料。在研究、生產(chǎn)、輸送、應(yīng)用和排放過程中，MOF材料可能會(huì)釋放到環(huán)境中。在大規(guī)模生產(chǎn)和應(yīng)用MOF材料之前，為確保其安全生產(chǎn)和應(yīng)用，必須系統(tǒng)地研究MOF材料對(duì)環(huán)境的危害和風(fēng)險(xiǎn)。

該研究中的MOF-199是通過水熱法合成的，并在使用前進(jìn)行了系統(tǒng)表征。MOF-199加速了豌豆種子的發(fā)芽，但總發(fā)芽率沒有變化。MOF-199在高濃度下抑制幼苗生長。MOF-199導(dǎo)致凈光合速率增加，而總光合能力下降。葉綠素?zé)晒鉁y定證實(shí)了MOF-199對(duì)光系統(tǒng)II受體側(cè)的損害。從機(jī)理上講，MOF-199在營養(yǎng)液中釋放出Cu2+，導(dǎo)致Cu2+在幼苗中積累，并引起氧化應(yīng)激。此外，在等當(dāng)量濃度下，MOF-199的光合作用抑制作用強(qiáng)于Cu(NO3)2，這表明MOF-199顆粒同樣貢獻(xiàn)了環(huán)境危害作用。這項(xiàng)研究結(jié)果提供了MOF材料的植物毒性數(shù)據(jù)，揭示了MOF材料對(duì)植物光合作用和碳固定的潛在威脅。

在探討MOF-199對(duì)豌豆幼苗光合作用的影響這一關(guān)鍵問題時(shí)，研究人員面臨著精確測量多個(gè)光合參數(shù)的挑戰(zhàn)。豌豆幼苗的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和胞間二氧化碳濃度等參數(shù)，對(duì)于判斷MOF-199對(duì)光合作用的影響方向與程度極為關(guān)鍵。Yaxin-1102G便攜式光合作用儀憑借其優(yōu)異的性能，成功幫助研究人員解決了這一難題。

研究人員利用Yaxin-1102G，對(duì)不同濃度MOF-199處理下的豌豆幼苗進(jìn)行了細(xì)致檢測。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在10 - 100mg/L濃度范圍內(nèi)，MOF-199刺激了葉片的凈光合速率，而在1000mg/L時(shí)，這種刺激作用消失；同時(shí)，10 - 1000mg/L濃度的MOF-199增強(qiáng)了葉片的蒸騰速率，氣孔導(dǎo)度在0.1和1mg/L時(shí)略有抑制，在10mg/L時(shí)有所增加，100和1000mg/L時(shí)胞間二氧化碳濃度急劇上升。這些精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)為研究MOF-199對(duì)豌豆幼苗光合作用的影響提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

此外，通過Yaxin-1102G測得的數(shù)據(jù)還表明，考慮到葉片面積的減小，MOF-199處理組的總光合作用實(shí)際上遠(yuǎn)低于對(duì)照組。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)于深入理解MOF-199對(duì)植物光合作用的影響機(jī)制至關(guān)重要，揭示了MOF-199對(duì)植物光合作用的復(fù)雜影響，不僅僅是簡單的促進(jìn)或抑制，而是在不同濃度下有著不同的表現(xiàn)。

為什么選擇Yaxin-1102G？

1. 精準(zhǔn)捕捉動(dòng)態(tài)變化：MOF-199對(duì)光合作用的影響具有濃度依賴性，Yaxin-1102的高靈敏度確保了細(xì)微變化的可靠捕捉。  

2. 野外與實(shí)驗(yàn)室通用：便攜設(shè)計(jì)支持多種環(huán)境下的快速測量，適應(yīng)植物生理研究的復(fù)雜場景。  

3. 多參數(shù)同步分析：一站式獲取光合、蒸騰、氣孔等多維度數(shù)據(jù)，提升實(shí)驗(yàn)效率。  

科學(xué)問題如何被解決？  

研究發(fā)現(xiàn)，MOF-199雖在低濃度下短暫促進(jìn)光合速率，但高濃度會(huì)通過銅離子釋放和顆粒物理損傷雙重機(jī)制抑制植物生長。Yaxin-1102G提供的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，不僅驗(yàn)證了“總光合能力下降的矛盾現(xiàn)象，還幫助團(tuán)隊(duì)定位到光合系統(tǒng)II的損傷位點(diǎn)，為評(píng)估MOF材料的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)提供了重要依據(jù)。  

Yaxin-1102G：植物生理研究的得力工具  

此項(xiàng)研究再次彰顯了Yaxin-1102G在環(huán)境毒理學(xué)和植物生理學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用價(jià)值。無論是納米材料生態(tài)效應(yīng)評(píng)估，還是作物抗逆性研究，Yaxin-1102G都能為科研人員提供：  

- 可靠的數(shù)據(jù)支撐  

- 高效的操作體驗(yàn)

- 靈活的場域適應(yīng)性  

本文數(shù)據(jù)來源：Guan X, Li Q, Maimaiti T, et al.Toxicity and photosynthetic inhibition of metal-organic framework MOF-199 to pea seedlings[J].Journal of Hazardous Materials, 2021, 409: 124521.