Колориметрический метод измерения содержания железа в растениях

Железо (Fe) является важным микроэлементов во всех живых организмах. В растениях это важнейших микроэлементов¹ из-за его участия в основных процессов, таких как биосинтеза хлорофилла, дыхание и фотосинтез. Высокое накопление ионов свободного железа вредно для растительных клеток за счет реакции, ведущие к освобождению свободных радикалов, вызывая оксидативного стресса. Для поддержания гомеостаза железа в растительной клетке, ионы хранятся в вакуоли и поглощенных внутри ferritins, белок клеток, непосредственно участвующих в Железный гомеостаза² и структуры основного хранения железа во всех живых организмах. В то же время железо дефицитной анемии затрагивает значительную долю населения, привело растущую потребность растений рекомендовавшая Fe. Благодаря уникальным свойствам растений ферритина обогащение пищи с ферритина железом предлагает перспективные стратегии для борьбы с этой проблемой недоедания³.

Ионы железа, главным образом в двух окисления, а именно черных (двухвалентной Fe^{2 +} или железа (II)) и железа (Fe трехвалентного^{3 +} или железа (III)) формы. Несколько других форм железа, например кластеров железа⁴, также находятся в клетках. FE хранится в виде оксида железа в клетки и естественно форм hematites (Fe₂O₃) и ferryhidrites ((Fe)^{3 +}₂O₃•0.5 H₂O) при физиологических условиях⁵. Гидроксиды, сформированные в этих реакциях, особенно железа форме, имеют очень низкую растворимость. Удержание железа поэтому зависит от рН раствора и в значительной степени в твердом состоянии выше рН 5-⁶.

Учитывая плохая растворимость и высокая реакционная способность Fe ее передачи среди растительных тканей и органов должен быть связан с подходящим хелатирующий молекул. Кроме того необходимо контролировать его редокс государств между черной и железа формы¹ . В листьях около 80% железа находится в фотосинтезирующих клеток, из-за ее существенную роль в транспортная система электронов, в биосинтезе цитохромов, хлорофилл и других молекул гема и в формировании Fe-S⁷кластеров. В случае железа избыток в ячейке излишек является перемещен в вакуоль, где Металл хранится в ферритина молекул⁸.

Железо может измеряться в тканях растений на несколько методов, включая пламени атомной абсорбционной спектроскопии⁹ (ФААС) или колориметрический анализов¹⁰, бывший, будучи гораздо более точным, чем последний. ФААС это очень точная техника, которая позволяет одному определить химический состав выборки на основе электромагнитного излучения отдельных элементов. ФААС преобразует ионов металлов в атомной государствам, пламя Отопление образца, привело к Ион возбуждения и выбросов определенной длины волны, когда данный Ион возвращается в состояние земли. Выбросы из различных ионов разделенных монохроматора и обнаружен датчик поглощения¹¹. ФААС таким образом служит для непосредственно количественного определения концентрации железа. Другие методы для визуализации железа в биологических тканях доступны, однако. Индуктивно связанная плазма масс-спектрометрия (ИСП-МС)¹² является очень точный метод измерения железа и других микроэлементов, но отсутствие оборудования, как для ФААС и ИСП-МС, является общей проблемой. С другой стороны измерения железа тиоцианат колориметрии¹³ недостает точности и не удается обнаружить небольшие вариации между выборками. Прусский синий окрашивание^,14,,151617 это косвенный метод, основанный на реакции железа Ферроцианид калия (K₄Fe(CN)₆) с катионов Fe, производство сильный синий цвет и используется для обнаружения качественной железа в гистологических срезах тканей животных и растений.

Металлические (нулевой Валент) железо является редким в литосфере. Доминирующей не complexed ионной форме железа в окружающей среде основном диктуется количество кислорода в окрестностях, с будучи относительно более обильные в анаэробной среде черных и железа чугуна, преобладающая в аэробных сайтов. Эта последняя форма также является доминирующей в крайне-кислых средах, хотя возбудители черных железа окисления часто отличаются в анаэробных и кислой окрестности¹⁸. Когда железа солюбилизирован в 4% HCl (рН 0) в аэробных условиях, большая часть разреженных железа существует как железа (Fe)^{3 +19,20}.

Реакции между ионами Fe и K₄Fe(CN)₆ являются следующие:

FE^{3 +}: FeCl K₄Fe(CN)₆ +₃ = KFe(III)Fe(II)(CN)₆¯ + 3KCl

FE^{2 +}: 4 FeCl₂ + 2 K₄Fe(CN)₆ =₄(Fe(CN)₆) Fe₂ + 8 KCl

В настоящем исследовании мы спросили ли Прусский голубой окраски может быть полезен для измерения уровня железа в растворе.

Первоначально мы проверили корреляции между концентрацией Fe в водном растворе и прусского синего окрашивания. Концентрация в водных растворах Fe (как FeCl₂, FeCl₃ или 1:1 смесь двух) был измерен атомной спектроскопии и поглощения (OD) после добавления лазурь. Рисунок 1 показывает кривые линейной регрессии для измерений, полученных каждым методом. Мы пришли к выводу, что Прусский синий метод может использоваться для количественного анализа концентрации железа в растворе.

Рисунок 1: линейной регрессии между Fe концентрация измеряется ФААС и поглощения света (OD, 715 Нм) получены методом Прусский синий. Синие квадраты и линии представляют собой Fe^{2 +} решение, красные квадраты и линии представляют собой решение^{3 +} Fe и черные квадраты и линии представляют собой смесь 1:1 между Fe^{2 +} и Fe^{3 +}. Были получены следующие регрессии: [Fe^{2 +}] = 3 + 123 x ОД, r = 0.996, R² = 0.989; [Fe^{3 +}] = 1 + 292 x ОД, r = 0,999, R² = 0,997; и [Fe^{2 +/ 3 +}] = 11 + 146 x ОД, r = 0.983, R² = 0.956. Fe^{2 +} доноров был FeCl₂ и Fe^{3 +} доноров был FeCl₃. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

Адаптировать колориметрические Прусский синий метод для анализа количественных железа растительных тканей, содержание железа табачных листьев пепел был измерен пламени атомной абсорбционной спектроскопии и Прусский синий окрашивания. Там была хорошая корреляция между результаты из двух методов.