Name: 토양의 2차원 시각화 및 래빌, 무기 식물 영양소 및 오염 물질의 정량화 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-09-01T14:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 3 s
Description: 배우세요 토양에서 래빌 무기 영양소 및 오염 물질의 2차원 시각화와 정량화 방법을 DGT 질량 분석 영상 기술을 활용하여. 이 프로토콜은 식물 뿌리의 영양소 흡수 메커니즘을 연구하는 데 효과적입니다.

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이 연구는 오스트리아 과학 기금 (FWF)에 의해 공동 투자되었다 : P30085-N28 (토마스 프로하스카) 오스트리아 과학 기금 (FWF) 및 낮은 오스트리아의 연방 상태: P27571-BBL (야콥 산트너).

저자는 공개 할 것이 없습니다.

여기에 제시 된 솔루트 이미징 프로토콜은 토양 식물 환경에서 2D 영양소와 오염 물질 플럭스를 시각화하고 정량화하는 다목적 방법입니다. 토양 뿌리 인터페이스에서 음순 솔루트 종의 서브mm 스케일 다원지 이미지를 생성하는 능력에서 독특하며, 뿌리 줄기권에서 유족 그라데이션을 측정하기 위한 대체 방법의 달성 가능한 공간 해상도를 초과하여 실질적으로4. DGT의 현장 샘플링 접근법을 표적으로 하는 것은 LA-ICP-MS와 같은 고감도 화학 분석 방법과 결합하여 토양 또는 이와 유사한 기판에서 자란 개별 식물 뿌리 주변의 용성 플럭스 역학에 대한 상세한 조사를 용이하게 합니다. 싱크 대 샘플링 프로세스로 인해 얻어진 이미지는 시각화된 솔루트의 가용성을 반영하므로 식물가용성(10)을추정합니다. 솔루트 플럭스의 방법 내재 측정은 식물이 이용 가능한 영양소 분획으로 해석가능성과 같은 상당한 이점을 지니고 있지만, 플럭스 측정은 모공수 농도 측정보다 이해하기가 훨씬 적습니다. 표준 DGT 샘플링 지오메트리(특히 해당 설정에 사용되는 0.8mm 두께의 확산 젤)은 실제 모공수 농도, csoln및 시간 평균 모공수 농도 추정치를 대량 DGT 측정,cGT,및 소르테 종의 재공급 역학에 관한 이러한 파라미터의 해석을 가능하게 한다. 그러나, 이러한 비교는 매우 얇은 확산 층을 가진 이미징 DGT 응용 프로그램에 기초하여 수행 할 수 없습니다, 파생 된 cDGT 값은 비현실적으로 작은34. 따라서 DGT 이미징 결과는 항상 간단하고 빠르게 해석되는 것은 아니며 종종 기존의 모공수 농도 측정과 직접적으로 비교할 수 없습니다.
이 방법을 적용할 때, 주로 뿌리 줄기트론 성장 용기를 채우고 급수하는 데 관련된 몇 가지 중요한 단계를 신중하게 고려해야 합니다. 뿌리 줄기로 토양을 채우는 동안, 식물 뿌리가 강하게 압축 토양을 관통 할 수 없기 때문에 토양을 너무 많이 압축하지 않도록하는 것이 매우 중요하다 뿌리 성장이 억제될 것이다. 우리는 토양이 일반적으로 덜 압축되는 뿌리가 강하게 압축 된 토양을 피하고 뿌리 줄기 성자 성장 용기의 내부 가장자리를 따라 성장하는 것을 관찰했습니다. 이 경우, DGT 젤을 편리하게 적용할 수 있는 뿌리줄기의 중심에 위치한 개별 뿌리는 전혀 개발되지 않을 수 있어 성공적인 겔 적용을 효과적으로 저해할 수 있다. 우리의 실험실에서, 경험은 1.0-1.4 gcm-3의 건조한 토양 벌크 밀도가 방해받지 않는 뿌리 발달을 허용한다는 것을 보여주었습니다. 더욱이, 과도한 토양 다짐은 또한 레독스에 민감한 원소 및 생화학적으로 연관된 종의 용해도에 관한 유물의 잠재적인 원천이다. 총 기공 부피가 감소하고 모공 직경 분포가 고압축 토양에서 낮은 직경으로 이동함에 따라 공기가 채워진 더 큰 직경의 모공 부피가 사용되어 현지에서 환원 조건으로 이어질 수 있습니다. 따라서 MnIII/IV및 Fe III-산화물이 감소하여 Mn 2+ 및 Fe2+ 플럭스가 증가할 수 있습니다. 인산염 및 미량 영양소의 경우 중요한 소취 부위인 페-옥사이드의 용해는 소베드 및/또는 공동 침전된 종을 해방시켜 생지질화학관련 종의 인위적으로 상승된 유류를 유발할 수 있다. 성장 용기에 너무 많이 물을 주면 비슷한 문제가 발생할 수 있습니다. 성장 컨테이너의 상단에 있는 작은 토양 표면적을 통한 증발은 낮으며 토양은 심기 후 최대 몇 주 동안 수포화 상태로 유지될 수 있으며, 이는 또한 레독스 유물을 유발할 수 있다.
또 다른 중요한 고려 사항은 제조 된 HR-DGT 결합 젤의 화학 적 기능입니다. 프로토콜을 따르면 결합 단계의 균일한 분포를 가진 얇은 젤이 얻어집니다. 겔에 불균성 물질 분포 영역(예를 들어, 젤내의 구멍 또는 결합 상응골)이 있는 경우 이러한 영역을 제거하거나, 너무 광범위하면 겔 제조 프로토콜을 반복해야 합니다. 올바르게 준비되면, 겔은 분석특정 젤 결합 용량에 의해 결정되는 즉시 및 정량적으로27으로확산되는 표적 솔루트 종을 결합할 수 있어야 한다. 겔 용량을 초과하는 것은 오염되지 않은 토양에서 문제가 되지 않지만 금속 오염 토양 및 식염수 토양 환경에서 고려해야 합니다. 젤 결합 단계의 포화는 정량적 솔루트 샘플링을 손상시킬 뿐만 아니라 젤의 결합 단계 사이에 소LUT의 측면 확산을 초래하여 소규모 솔루트 플럭스 피처의 무기한 국소화로 이어집니다. 따라서, 표적 토양 환경에서 매우 많은 양의 음순 영양소/오염물질이 예상되는 경우 예비 검사를 실시해야 한다. 예상 DGT 로딩을 추정하기 위해, 벌크 토양 DGT 피스톤 샘플링 다음에 겔 용출 및 습식 화학 적 분석을 적용할 수 있다15,49. 필요한 경우, DGT 배포 시간은 젤 접점 시간을 단축하고 따라서 용량 임계값 이상의 젤 포화를 피하기 위해 조정될 수 있다. 반대로, 예비 시험은 매우 낮은 솔루트 로딩이 예상되는 경우 필요한 젤 접촉 시간 및/또는 LA-ICP-MS 민감도를 식별하는 데 도움이 될 수 있으며, 이는 자연 토양 배경수준(15)에서미량 원소 솔루트를 매핑하는 데 중요할 수 있다. 게다가, 정확한 DGT 젤 기능은 DGT LA-ICP-MS 교정 표준의 제조에 있는 젤의 통제된 로딩을 통해 그것의 실험 적인 적용 전에 확인되어야 합니다. 상기 겔 표준은 LA-ICP-MS에 의해 결정된 시료 젤 로딩이 예상 범위 내에 있는지 평가하는 데 사용될 수 있는 매트릭스 일치 기준 젤 단량 하중을 제공한다. 가스 및 방법 빈 배경 잡음과 다른 신호를 얻을 수 없는 경우 작업자는 추적 요소 분석을 위한 실험실 절차가 구현되고 모든 프로토콜 단계가 올바르게 수행되었는지 확인해야 합니다. 때때로 DGT 젤은 레이저 빔이 아닌 유리 판을 향한 토양 노출, 로드 된 면으로 경질 샘플링 후 실수로 뒤집혀 최종 솔트 플럭스 이미지에서 낮은 신호 강도와 잘못 뒤집힌 특징을 초래합니다.
LA-ICP-MS 분석 중에 대량의 데이터가 생성되어 평가하는 데 상당한 시간이 걸립니다. 랩에서 표준 스프레드시트 소프트웨어를 사용하여 대상 데이터 출력 형식에 맞게 조정된 사내 데이터 평가 스크립트를 사용합니다. 반자동 정렬 및 교정 후, 이미지 플로팅은 오픈 소스, 오픈 액세스 이미지 분석 도구 (ImageJ, 피지50)를사용하여 수행됩니다. 이 방법을 사용하면 수집된 데이터가 직사각형에 해당하며 생성된 솔루트 맵에 제대로 표시해야 하는 이차 픽셀이 아니라 직사각형에 해당하기 때문에 데이터 정렬, 평가 및 프레젠테이션을 완전히 제어할 수 있습니다. 또한 데이터 처리 중에 픽셀 보간을 주의 깊게 피해야 합니다. 픽셀 보간은 화학 이미지의 매끄러운 그라데이션으로 이어지므로 순환 요소 분포 기능이 부드러워지므로 원래 데이터를 바람직하지 않게 변경합니다. 픽셀 보간은 많은 이미지 처리 소프트웨어 제품에서 작업을 다시 확장하고 다시 포맷하는 표준 절차이지만 일반적으로 선택 해제할 수 있습니다.
결론적으로, 상기 기술된 방법은 천연 토양-뿌리부-식물 시스템에서 영양소와 오염물질 역학을 이해하기 위한 중요한 발전이다. DGT 전용 응용 분야 이외에, 이 방법은 평면 검소3,33,42,43,48,51 및 zymography20,21,22,23,24와같은 다른 확산 기반 이미징 기술과 결합될 수 있으며, 추가 원소 및 토양 파라미터를 포함하는 추가적인 개발될 수 있다.

작물 식물에 의한 영양소 획득은 작물 생산성을 결정하는 핵심 요소입니다. 작물에 의한 영양소의 효율적인 섭취를 지배하는 프로세스는 특히 토양 뿌리 인터페이스인 뿌리뿌리에서 식물 뿌리에 의한 영양 가용성과 영양 내산화를 제어하는 메커니즘을 집중적으로 연구해 왔으며, 작물 영양소 획득에 대한 역할을 인정받고 있습니다. 식물 영양소 섭취에 대 한 중요 한 프로세스 포함: 루트를 향해 영양 수송; 토양 모공수에 용해된 종과 고체 토양 표면에 결합된 종 들 사이의 동적 흡기 평형; 영양소에 대한 미생물 경쟁; 토양 유기체에 함유된 영양소의 미생물 미네랄화; 그리고 뿌리 교막으로 영양 내부화. 무기 미량 금속(oid) 오염물질의 섭취는 대체로 동일한 메커니즘에 의해 제어됩니다.
영양소와 오염 물질 가용성에 따라, 식물 수요 와 토양에서 확산, 뿌리 줄기 권에서 차동 영양소 패턴을 관찰 할 수 있습니다. 비교적 높은 내재율(예: P, Fe, Mn, Zn, Cd, Pb)을 가진 강하게 흡착하는 원소의 경우, 벌크 토양에 비해 비순기(즉, 가역적으로 흡착됨) 요소 분수의 고갈이 발견되며, 고갈 영역 폭은 종종 ≤1mm, NO3등의 이동성 영양소를 위해1인치까지확장될 수 있습니다. 또한, 가용성이 식물 의 섭취량률2,3을초과할 때 Al 및 Cd와 같은 요소의 축적이 관찰되었습니다.
영양소 및 오염 물질 사이클링에서 뿌리 줄기권 공정의 중요성을 감안할 때, 높은 공간 해상도에서 식물이 이용 가능한 원소 분수를 측정하기 위한 몇 가지 기술이개발되었다 4,5. 그러나 소규모 음순 솔루트 분포를 측정하는 것은 여러 가지 이유로 어려운 것으로 입증되었습니다. 주요 어려움은 뿌리권내의 가파른 영양 그라데이션을 해결하기 위해 살아있는 식물 뿌리에 인접한 정의된 위치에서 토양 및/또는 모공수의 매우 작은(낮은 μL 범위) 양을 샘플링하는 것입니다. 이 문제를 해결하기 위한 한 가지 접근법은 모공물 샘플6의추출을 위해 마이크로 흡입 컵을 사용하는 것입니다. 이 방법으로, A. 괴틀린, A. 하임 과 E. 마츠너7 은 ~ 1cm의 공간 해상도로 퀘르쿠스 로버 L. 뿌리 부근의 토양 모공수 영양소 농도를 측정했다. 토양 또는 토양 용액의 μL 양을 분석하는 어려움은, 이러한 작은 샘플 볼륨이 주요 영양소 종을 제외한 모든 의 낮은 농도와 함께 매우 민감한 화학 적 분석 기술을 필요로한다는 것입니다.
~0.5mm까지 해상도로 영양그라데이션을 해결할 수 있는 대체 시스템은 토양 블록 표면에 뿌리 매트를 성장시키고, 토양으로부터 토양을 분리하는 얇은 친성막 층을갖는다8,9. 이 구성에서, 솔루트는 막을 통과 할 수 있으며 뿌리는 토양에서 영양분과 오염 물질을 취할 수 있으며 뿌리 는 토양으로 확산 될 수 있습니다. 조밀한 뿌리 층을 확립한 후, 토양 블록을 샘플링하여 배분의 후속 추출을 위해 토양 샘플을 구할 수 있다. 이러한 방식으로, 1차원 영양소 및 오염 물질 그라데이션은 상대적으로 넓은 면적(~100cm2)을가로질러 평균을 분석할 수 있다.
또 다른 과제는 대부분의 화학 토양 추출 기술이 식물이 영양소와 오염 물질을 차지하는 메커니즘과 비교하여 매우 다르게 작동하기 때문에 식물이 이용 가능한 소자 분획의 샘플을 얻는 것입니다. 많은 토양 추출 프로토콜에서 토양은 용해된 요소 분획과 소베드 원소 분획 사이의 (의사)평형을 확립하는 것을 목표로 추출용액과 혼합된다. 그러나 식물은 지속적으로 영양분을 내면화하고, 따라서, 종종 점진적으로 뿌리 줄기 권 토양을 고갈. 평형 추출 프로토콜은 구현하기 쉽기 때문에 토양 검사로서 널리 채택되었지만, 추출된 영양소 분획은 종종 식물성 분수 웰10,11,12,13을나타내지 않는다. 영양분을 위해 샘플링된 토양을 지속적으로 고갈시키는 싱크 방법은 유리한 방법으로 제안되었으며 뿌리 섭취량 공정10,11,14,15를모방하여 기본 영양소 섭취메커니즘과더 잘 유사할 수 있다.
상술한 방법 외에도, 수cm2의 시야에 걸쳐 ≤100 μm의 해상도로 연속 파라미터 맵을 측정할 수 있는 정품 이미징 응용 분야는 특정 원소 및 토양(bio)화학 파라미터5를위해 개발되었다. 자동 방사선 사진은 적절한 방사성 동위원소가 사용할 수 있는 경우 뿌리 부속체내의 요소 분포를 이미지화하는 데 사용할 수있다(16). 평면 광막은 pH 및 pO217,18,19와 같은 중요한 토양 화학 파라미터의 시각화를 가능하게 하고, 효소 활성 또는 총 단백질 분포는 토양 zymography20,21,22,23 및/또는 루트 블로팅방법(24)과같은 형광 지표 이미징 기술을 사용하여 매핑될 수 있다. zymography 및 사방사선 사진은 한 번에 단일 매개 변수의 측정으로 제한되지만, 평면 검정을 이용한 pH 및 pO2 이미징은 동시에 수행될 수 있다. 보다 전통적인 루트 매트 기술은 1D 정보만 제공하지만 마이크로 흡입 컵은 포인트 측정 또는 저해상도 2D 정보를 제공하지만 두 가지 접근 방식을 모두 통해 다중 요소 분석을 허용합니다. 최근에는, P.D.Ilhardt, 외. 25는 레이저 유도 고장 분광법(LIBS)을 사용하여 토양 뿌리 코어 샘플에서 ~100 μm의 해상도로 2D 총 다중 요소 분포를 매핑하여 신중한 시료 준비에 의해 자연적인 원소 분포를 보존하는 새로운 접근법을 제시하였다.
높은 공간 해상도에서 다중 영양소와 오염 물질 솔루트의 2D 샘플링을 대상으로 할 수 있는 유일한 기술은 얇은 필름(DGT) 기술의 확산 그라데이션이며, 하이드로겔층에내장된 결합 물질에 현장에서 음순 미량 금속(loid) 종을 고정시키는 싱크 기반 샘플링방법입니다. DGT는 퇴적물과 물에서 음순 솔루트를 측정하기 위한 화학적 분기 기술로 도입되었으며, 곧 토양28에서사용하기 위해 채택되었다. 하천퇴적물(29)에서처음 시연된 서브mm 스케일 다원단 단원 단조 이미징을 가능하게 하고, 식물뿌리줄기30,31,32,33에대한 적용을 위해 더욱 개발되었다.
DGT 샘플링의 경우, 약 3cm x 5cm 크기의 젤 시트가 토양 블록의 표면 층에서 자라는 단일 식물 뿌리에 적용되며, 토양으로부터 젤을 분리하는 친수성 멤브레인이 있습니다. 접촉 시간 동안, 음순 영양소 및/또는 오염물질이 젤쪽으로 확산되고 겔에 통합된 결합 물질에 의해 즉시 결합된다. 이러한 방식으로, 농도 그라데이션, 따라서 겔을 향한 연속 순 플럭스가 확립되고 샘플링 시간 동안 우세된다. 샘플링 후, 하이드로겔을 제거하고 분석할 수 있는 분석 화학 기법을 사용하여 공간적으로 해석된 분석을 가능하게 한다. 이러한 목적을 위해 고도로 전문화되고 자주 사용되는 기술은 레이저 절제 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(LA-ICP-MS)입니다. 일부 초기 연구에서는 마이크로 입자 유도X선 방출(PIXE)도29를사용하였다. LA-ICP-MS 분석과 결합된 DGT 샘플링을 통해 ~100 μm의 공간 해상도로 다중 원소 화학 이미징을 허용합니다. 매우 민감한 ICP-MS 기술(예: 섹터 필드 ICP-MS)이 사용되는 경우 매우 낮은 검출 제한을 달성할 수 있습니다. 옥수수(15)에의한 Zn 및 Cd 조리에 대한 리밍의 효과에 대한 연구에서, 우리는 젤 면적당 Cd의 검출 한계와 함께 오염되지 않은 토양에서 옥수수 뿌리 줄기권에 있는 음순 CD를 매핑할 수 있었다. DGT, 평면 검소 및 zymography는 토양에서 젤 층으로 표적 원소의 확산에 의존하며, 이는 이러한 방법의 결합된 적용을 위해 동시에, 또는 연속적으로 식물 영양소 및 오염 물질 섭취와 관련된 많은 수의 파라미터를 이미지화하기 위해 악용될 수 있다. DGT 이미징의 분석 화학 적 측면에 대한 자세한 정보, DGT 및 기타 이미징 방법을 결합할 수 있는 잠재력에 대한 자세한 내용은34,35에서종합적으로 검토된다.
본 기사에서는 식물 재배, 젤 제조, 젤 응용, 젤 분석 및 이미지 생성을 포함하여 불포화 토양 환경에서 지상식물의 뿌리에 대한 DGT 기술을 사용하여 독단적 이미징 실험을 수행하는 방법을 설명합니다. 중요한 단계와 실험적 대안에 대한 메모를 포함하여 모든 단계는 자세히 설명되어 있습니다.

<table><tbody><tr><td>(NH4)2S2O8(과황산암모늄; APS)</td><td>VWR</td><td>21300.260</td><td>&ge; 98.0 %, 분석 시약</td></tr><tr><td>2- (N- 모르 폴리 노) - 에탄 술폰산 (MES)</td> <td>시그마 - 알드리치</td><td>M8250-100G</td> <td>&ge; 99.5%</td></tr>아크릴<tr><td>아미드 용액</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A4058-100ML</td><td>40%, 전기영동용</td></tr><tr><td>분석물 염</td><td>n/a</td> 해당 <td>없음</td><td>분석 등급 이상의 수용성 분석물염</td></tr><tr><td>사용 Buechner 깔때기</td><td>VWR</td><td>511-0065</td><td>13cm 플레이트 직경</td></tr><tr><td>화학 평형 모델링 소프트웨어</td><td>KTH 스웨덴</td><td>n/a</td><td>Visual MINTEQ</td></tr><tr><td>클램프</td><td>현지 창고</td><td>해당 없음</td><td></td></tr><tr><td>탁상출판 소프트웨어</td><td>Adobe Inc.</td><td>해당 없음</td><td>InDesign CS6</td></tr><tr><td>DGT cross-linker</td><td>DGT Research Ltd</td><td>해당 없음</td><td>2%, 아가로스 파생 DGT</td></tr><tr><td>피스톤 샘플러</td><td>DGT Research Ltd</td><td>해당 없음</td><td>2cm 직경 노출 창</td></tr><tr><td>디지털 일안 반사식(DSLR) 카메라</td><td>Canon Inc.</td><td>해당 사항 없음</td>: <td>Canon EOS 1000D</td></tr><tr><td>분산 장치</td>, <td>IKA</td><td>3737000</td>, <td>Ultra-Turrax T10, 기본</td></tr><tr><td>양면 접착 테이프</td>, <td>Tesa</td><td>56171</td><td></td></tr>, <tr><td>에탄올</td><td>, Sigma-Aldrich,</td><td>34923</td>, <td>Puriss. p.a., absolute, &ge; 99.8%</td></tr><tr><td>젤 블로팅 페이</td>퍼 <td>Whatman</td><td>10426981</td><td>블로팅 페이퍼, 등급 GB005, 20 &times; 20 cm, 1.5 mm 두께</td></tr><tr><td>의 젤 건조기</td><td>UniEquip</td><td>n/a</td><td>UNIGELDRYER 3545</td></tr><tr><td>고압 마이크로파 시스템</td><td>Anton Paar</td><td>n/a</td><td>Multiwave 3000</td></tr><tr><td>HNO3</td><td>VWR</td><td>1.00456.2500P</td><td>65%, ISO 분석용</td></tr><tr><td>수평 셰이커</td><td>GFL</td><td>305</td><td></td></tr><tr><td>HydroMed D4</td><td>AdvanSource Biomaterials Corp.</td><td>해당 없음</td><td>에테르 기반 친수성 우레탄</td></tr><tr><td>ICP-MS 소프트웨어</td><td>Perkin Elmer</td><td>해당 없음</td><td>Syngistix</td></tr><tr><td>이미지 분석 소프트웨어</td><td>NIH(National Institutes of Health)</td><td>해당 없음</td><td>ImageJ Fiji, https://fiji.sc/</td></tr> <tr><td>나이프 코팅 장치</td><td>BYK</td><td>5561</td><td>Single Bar 6&Prime;, 0.5 mils</td></tr><tr><td>LA 소프트웨어</td><td>Elemental Scientific Lasers</td><td>해당 없음</td><td>ActiveView</td></tr><tr><td>LA 시스템</td><td>Elemental Scientific Lasers</td><td>해당 사항 없음</td><td>NWR193</td></tr><tr><td>층류 벤치</td><td>Telstar 실험실 장비 변환기</td><td>N/A</td><td>클래스 II 생물 안전 캐비닛</td></tr><tr><td>자석 교반기</td><td>IKA</td><td>0003582400</td><td>C-MAG MS 7</td></tr><tr><td>수분 유지 필름</td><td>Bemis Company, Inc.</td><td>PM999</td><td>파라필름 M, 4" x 250'N,N,N</td></tr><tr><td>',N'-테트라메틸에틸렌디아민(TEMED)</td><td>시그마-알드리치</td><td>T9281-50ML</td><td>바이오시약, 전기영동에 적합, ~99%</td></tr><tr><td>NaNO3</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>229938-10G</td><td>99.995% 미량 금속 기준</td></tr><tr><td>NaOH</td><td></td><td></td><td></td></tr> <tr><td>시그마-알드리치 1064980500 분석용 펠릿오버헤드 쉐이커</td><td>GFL</td><td>3040</td><td></td></tr><tr><td>퍼플루오로알콕시 알칸(PFA) 바이알</td><td>Savillex</td><td>200-015-20</td><td>15 mL 표준 바이알, 둥근 내부</td></tr><tr><td>pH 측정기</td><td>Thermo Scientific</td><td>13-644-928</td><td>Orion 3-Star 탁상용 pH 측정기</td></tr><tr><td>pH 프로브</td><td>Thermo Scientific</td><td>8157BNUMD</td><td>Orion ROSS Ultra pH/ATC Triode</td></tr><tr><td>플라스틱 절단기</td><td>DGT Research Ltd</td><td>해당 없음</td><td>DGT research Ltd의 빈 가교 바이알 사용</td></tr><tr><td>플라스틱 핀셋</td><td>Semadeni</td><td>602</td><td></td></tr><tr><td>Plasticine</td><td>Local stationary shop</td><td>n/a</td><td>파라핀 왁스와 벌킹제를 기반으로 한 비건조 플라스틱 모델링 질량</td></tr><tr><td>폴리카보네이트 멤브레인 디스크</td><td>Whatman</td><td>110606</td><td>Nuclepore 친수성 멤브레인, 25mm 직경, 0.2 &마이크로; M 기공 크기, 10 & 마이크로; m 간격</td></tr><tr><td>폴리탄산염 막 장</td><td>Whatman</td><td>113506</td><td>Nuclepore 친수성 막, 8 &times; 10 in, 0.2 &micro; M 기공 크기, 10 & 마이크로; m 두께</td></tr><tr><td>폴리 에테르 설폰 멤브레인 디스크</td><td>Pall Corporation</td><td>60172</td><td>Supor 450 멤브레인 디스크 필터, 25mm 직경, 0.45 &마이크로; m 기공 크기, 0.14mm 두께</td></tr><tr><td>폴리 에테르 설폰 멤브레인 시트</td><td>Pall Corporation</td><td>60179</td><td>Supor 450 멤브레인 디스크 필터, 293mm 직경, 0.45 &마이크로; m 기공 크기, 0.14 mm 두께</td></tr><tr><td>PTFE 호일</td><td>Haberkorn</td><td>n / a</td><td>50 &micro; m 두께</td></tr><tr><td>PTFE 스페이서</td><td>Haberkorn</td><td>n/a</td><td>다양한 두께 사용 가능</td></tr><tr><td>PTFE 코팅 면도날</td><td>Personna GEM</td><td>62-0178</td><td>스테인리스강 단일면 면도날(코팅)</td></tr><tr><td>PTFE 코팅 Tygon 튜빙</td><td>S-prep GmbH</td><td>SP8180</td><td>0.32 cm 내경</td></tr><tr><td>사중극자 ICP-MS</td><td>Perkin Elmer</td><td>N8150044</td><td>NexION 2000B</td></tr><tr><td>정량적 여과지, 454</td><td>VWR</td><td>516-0854</td><td>입자 보유 12-15 &micro; m</td></tr><tr><td>스프레드시트 소프트웨어</td><td>Microsoft Corporation</td><td>n/a</td><td>Microsoft Excel 2016 (v16.0)</td></tr><tr><td>스테인리스 스틸 커터</td><td>로컬 자물쇠 제작</td><td>n/a</td><td>직경 2.5cm</td></tr><tr><td>부유 미립자 시약-이미노디아세테이트(SPR-IDA)</td><td>Teledyne CETAC Technologies</td><td>n/a</td><td>10 &micro; m 직경 폴리스티렌 비드, 10 % (w/v) 비드 서스펜션</td></tr><tr><td>트랜지스터-트랜지스터 로직(TTL) 케이블</td><td>해당</td><td>사항 없음</td><td>특정 기기에 적합한 TTL 케이블을 식별하려면 ICP-MS 기술자에게 문의하십시오.</td></tr><tr><td>2 볼륨 셀</td><td>Elemental Scientific Lasers</td><td>해당 없음</td><td>2 볼륨 셀 1</td></tr><tr><td>비닐 전기 테이프</td><td>3M</td><td>해당 없음</td><td>Scotch Super 33+</td></tr><tr><td>정수 시스템</td><td>Termo Electron LED GmbH</td><td>n/a</td><td>TKA-GenPure</td></tr><tr><td>ZrOCl2 &times; 8H2O</td><td>Alfa Aesar</td><td>86108.30</td><td>99.9 %, 금속 기초</td></tr></tbody></table>

토양의 2차원 시각화 및 래빌, 무기 식물 영양소 및 오염 물질의 정량화

Two-Dimensional Visualization and Quantification of Labile, Inorganic Plant Nutrients and Contaminants in Soil

우리는 2차원(2D) 비질(즉, 가역흡착) 무기 영양소(예를 들어, P, Fe, Mn) 및 오염물질(예를 들어, P, Fe, Mn) 및 오염물질(예를 들어, Cd, Pb) 식물 뿌리(1μg)에 인접한 토양에서 균주종의 2차원(2D)의 시각화 및 정량화를 위한 방법을 설명한다. 이 방법은 박막(DGT) 기술의 확산 그라데이션에 의한 싱크기반 솔루트 샘플링과 레이저 절제에 의한 공간적으로 해결된 화학적 분석을 결합하여 결합된 플라즈마 질량 분석법(LA-ICP-MS)을 결합한다. DGT 기술은 균일하게 분산된 분산 된 분산 결합 단계를 가진 얇은 하이드로겔을 기반으로합니다. 사용 가능한 결합 단계의 다양성은 간단한 젤 제조 절차에 따라 다른 DGT 젤 유형의 준비를 할 수 있습니다. 뿌리 줄기권에 DGT 젤 배치의 경우 식물은 토양 재배 루트 시스템에 대한 최소 침습적 접근을 가능하게하는 평평하고 투명한 성장 용기 (rhizotrons)에서 재배됩니다. 성장 전 기간 후, DGT 젤은 뿌리 부각에서 시투 솔루트 샘플링에 대한 관심의 선택된 영역에 적용됩니다. 그 후, DGT 젤은 LA-ICP-MS 라인 스캔 이미징을 사용하여 바운드 솔루트의 후속 화학 분석을 위해 회수및 제조됩니다. 매트릭스 일치 젤 표준을 사용하여 13C 및 외부 교정을 사용하여 내부 정규화를 적용하면 2D 솔루트 플럭스의 정량화를 더욱 가능하게 합니다. 이 방법은 토양 식물 환경에서 다원 극체 유종의 정량적, 하위 mm 스케일 2D 이미지를 생성하여 뿌리 줄기권에서 솔루트 그라데이션을 측정하기 위한 다른 방법의 달성 가능한 공간 해상도를 초과하는 기능에서 독특합니다. 우리는 지상식물의 뿌리부에서 다중 양이온 및 음이온 성 졸음종을 이미징하는 방법의 적용 및 평가를 제시하고 보완적인 솔루트 이미징 기술과 이 방법을 결합할 가능성을 강조한다.

DGT 이미징 방법의 기능 및 데이터 세부사항을 입증하기 위해, 파고피럼 에스컬렌툼과 살릭스 스미티아나(그림 7)의뿌리에 인접한 토양에서 다중 음순 영양분 및 오염 물질 솔루트 종의 서브mm, 2D 플럭스 분포를 컴파일하였다. 프로토콜의 일반적인 절차 단계에 대한 대략적인 시간은 표 1에제시된다.
도 7의 솔루트 이미지는 HR-MBG 또는 HR-CBG 결합 젤을 사용하여 세 가지 다른 연구에서 생성되었다. 화학 적 이미지는 사용되는 LA-ICP-MS 매개 변수에 따라 x 축을 따라 82-120 μm및 y축을 따라 300-400 μm의 공간 해상도로 2D 솔루트 플럭스 분포를 보여줍니다. 이미지 보정 및 크기 조정 중에 보간이 적용되지 않으므로 단일 픽셀은 측정된 데이터 점을 나타냅니다. ROI의 사진 이미지와 솔루트 이미지의 정렬은 다른 요소의 서브 mm, 2D 솔루트 플럭스 분포가 토양 구조 및 뿌리 형태에 따라 매우 가변적임을 알 수 있습니다. 이는 토양-뿌리권-식물 계통의 원소들의 차동 적인 생체지질화학적 거동, 토양 매트릭스 및 식물 뿌리와의 상호 작용에 기인할 수 있다.
도 7A 비열성 무기 Mg, Al, P, Mn 및 Fe solute 플럭스는 NH4NO3로수정된 탄산염 없는 토양에서 자란 젊은 F. 에스컬럼 루트 를 중심으로 시각화하였다. 서브mm 솔루트 분포는 루트 섭취량으로 인해 구형 루트 섹션과 함께 감소된 알, P 및 Fe 플럭스의 영역을 보여주었으며, F. 에스컬럼 루트의 국소화된 P 동원 공정으로 인해 뿌리 정점에 Mg, Al, P, Mn 및 Fe 플럭스가 크게 증가하였다. 루트 팁은 토양 표면 뒤에 다소 위치하므로 사진 이미지에서는 거의 볼 수 없습니다. 도 7B는 젠, Cd 및 Pb로 적당히 오염된 토양에서 자란 금속 내성 S. 스미티아나 의 뿌리 주위에 Mn, Fe, Zn, Cd 및 Pb를 포함한 음순 미량 금속의 분포를 나타낸다. 솔루트 이미지는 특히 Zn, Cd 및 Pb의 뚜렷한 고갈을 즉각적인 루트 위치에서 시각화하여 S. 스미티아나 뿌리가 오염 된 토양의 음순 미량 금속에 대한 국소싱크 역할을한다는 것을 보여 주었습니다. 게다가, 국소화된 Zn, Cd 및 Pb 플럭스 증가를 관찰할 수 있고, 이는 즉각적인 토양 뿌리 인터페이스에서 이러한 미량 금속의 축적을 나타낸다.
다원소 솔루트 이미징 외에도, 제시된 방법은 평면광막(34)과같은 보완적인 확산 기반 이미징 기술과 결합될 수 있다. 이는 도 7C에서입증되며, S. 스미티아나 의 뿌리 줄기권내의 비순 미량 금속의 분포가 결합된 단일 층 평면 광막-DGT 양이온 결합겔(33)을사용하여 pH의 분포와 공동 국화되었다. 토양 기판은 (NH4)2SO4로수정되어 대량 토양에 비해 루트 축을 따라 pH가 감소하도록 이끌었다. pH 감소는 Mn, Fe, Co, Ni, Cu 및 Pb의 증가된 솔루트 플럭스와 함께 공동 국화되어 pH 유도 금속 용윤화를 시사했습니다.
더욱이, 이러한 예제 결과는 얻을 수 있는 잠재적인 화상 진찰 유물의 일부를 보여줍니다. 예를 들어, 구조적 토양 불동성, 예를 들어, 도 7A의ROI 이미지의 하부 3분의 1에서 수평선으로 관찰된, 토양 겔 접촉 불연속성을 일으켜 결합 겔내로 이 위치에서 제한된 확산을 초래할 수 있다. 반대로, 뿌리 줄기중의 과도한 토양 압축은 무산소증을 향한 토양 레독스 상태의 인위적인 변화로 인해 다공성이 저하될 수 있다. 이는 ROI 이미지의 조밀한 토양 층과 시각적으로 일치하는 솔리우트 이미지에서 높은 Mn 및 Fe 플럭스의 광범위한 영역이 시각적으로 일치하는 그림 7B에설명되어 있습니다. 이것은 높은 토양 압축으로 인한 토양 레독스 잠재력이 감소하여 백곡에 민감한 원소의 환원 용해 및 용해성 생성을 제안합니다. 따라서 충진 후 토양 표면의 신중한 뿌리 줄기 및 육안 검사가 권장됩니다.
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/61661/61661fig07.jpg"> 그림 7: 다른 토양 뿌리 인터페이스에 걸쳐 음순 영양소와 오염 물질 solute 종의 하위 mm 2D 분포. (A)음이온 P및 양이온 Mg, 알, Mn 및 Fe 솔루트의 분포는 젊은 F. 에스컬럼 루트 주위로 한다. 음이온 및 양이온 솔루트의 공동 국소화 샘플링은 ~75% WHC의 토양 수도에서 24시간 동안 HR-MBG를 사용하여 달성하였다. Al, P 및 Mn 이미지는 보정된 fDGT 값(pg cm-2 s-1)으로표시되는 반면, Mg 및 Fe 이미지는 13C정규화 된 강도를 보여줍니다. 스케일 바는 1cm를 나타냅니다. 이 그림은 심판48에서적응됩니다. (B)Zn, Cd 및 Pb로 적당히 오염된 토양에서 자란 S. 스미티아나 뿌리 주위의 Mn, Fe, Zn, Cd 및 Pb의 분포는 ~80% WHC의 토양 수도에서 20시간 동안 HR-CBG를 사용하여 샘플링하였다. 모든 이미지는 보정된 fDGT 값(pg cm -2 s-1)으로표시됩니다. 스케일 바는 0.5cm를 나타냅니다. 이 그림은 심판3에서적용됩니다. (C)Cd와 함께 스파이크된 토양에서 자란 S. 스미지아나 뿌리 주위의 pH 및 다중 양이온 솔루트의 분포는 HR-MBG 프로토콜의 수정을 사용하여 달성되었으며, 동시 솔루트 샘플링 및 평면 검소이미징(33)을가능하게 하였다. Mn, Cu, Zn 및 Cd 이미지는 보정된 fDGT 값(pg cm-2 s-1)으로표시되는 반면 Fe, Co, Ni 및 Pb 이미지는 13C정규화 강도를 표시합니다. 스케일 바는 1cm를 나타냅니다. 이 그림은 심판33에서적응됩니다. 제시된 수치는 CC BY에따라 라이선스가 부여된 인용 기사3,33,48개에서 재현됩니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61661/61661fig07large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>
보충 파일 1. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/61661/JoVE61661_Supporting%20Information_Updated%202021_.pdf" target="_blank">이 파일을 다운로드하려면 여기를 클릭하십시오.</a>

이 프로토콜은 대량 분광화상 이미징과 결합된 박막(DGT)의 확산 그라데이션을 사용하여 다중 음순 무기 영양소 및 오염 물질 용성 종의 하위 mm 2D 시각화를 위한 워크플로우를 제공합니다. 솔루트 샘플링 및 고해상도 화학 분석은 지상 식물의 뿌리 부피에서 솔틸테의 정량적 매핑을 위해 자세히 설명된다.

We describe a method for two-dimensional (2D) visualization and quantification of the distribution of labile (i.e., reversibly adsorbed) inorganic ...

토양 내 원소의 바이오 대 화학적 순환은 환경 시스템에서 중요한 역할을 합니다. 이 프로토콜을 사용하면 DGT 질량 분석 이미징을 사용하여 식물 사용 가능한 원소 분획의 분포를 2D로 이미지화할 수 있습니다. 이 방법은 용질 계면에서 여러 무기 용질 종의 초미량 수준을 시각화하고 정량화하는 능력이 독특하여 대체 방법의 공간 분해능을 크게 초과합니다.토양과 퇴적물에서 노동 및 용질 플럭스를 조사하는 것 외에도 이 방법은 식물 뿌리가 영양분 및 오염 요소를 어떻게 흡수하는지 조사하는 데 적용할 수 있습니다. DGT 젤 제조를 위해, 첫째로 유리판에 폴리우레탄 기초를 두는 혼합 음이온 및 양이온 결합 젤 현탁액의 박막을 입히고, 용매 증발에 의하여 젤 대형을 시작하기 위하여 오븐으로 판을 두십시오. 적용과 증발을 세 번 반복한 후, 생성된 삼중 코팅 유리판을 수조에서 수화하여 0.1mm 두께의 찢어짐 방지, 혼합 음이온 및 양이온 결합 젤을 얻습니다.rhizotron을 조립하려면 두 개의 클램프를 사용하여 rhizotron 프레임에 향하는 클램프의 압력으로 rhizotron 상승 바닥에 하나의 작은 아크릴 블레이드를 부착하여 플레이트가 안쪽으로 구부러지지 않도록 합니다. 뿌리 줄기를 작은 플라스틱 판 쪽으로 약간 기울이고 미리 적신 흙으로 뿌리 줄기를 약 4cm 높이까지 채웁니다. 뿌리 줄기를 약간 교반하여 토양을 고르게 분포시키고 압축 도구를 사용하여 토양을 몇 밀리미터 부드럽게 압축합니다.뿌리 줄기가 흙으로 채워질 때까지 채우기와 압축을 반복하여 상단에 3cm의 간격을 남겨 둡니다. 테이프를 사용하여 13 x 22cm 크기의 PTFE 호일 조각을 한 번에 한 모서리씩 리조트론 프레임에 조심스럽게 고정하고 장력을 가하여 평평한 호일 표면을 확보합니다. PTFE 호일이 평평하고 토양 표면과 인접 할 때, 같은 방식으로 상부 PTFE 호일 조각을 1cm 겹치게하여 뿌리 줄기의 하단에 두 번째 호일 조각을 부착합니다.두 번째 부품이 고정되면 보호용 플라스틱 호일 덮개를 적용합니다. 흙으로 채워지고 호일로 덮인 뿌리 줄기 위에 전면 플레이트를 놓고 뿌리 줄기의 각 측면에 하나의 레일을 놓습니다. 그런 다음 나사를 손으로 조여 전면 플레이트의 레일을 리조트론에 고정하고 나사 위치가 리조트론의 닫힌 면을 향하도록 합니다.토양에 물을 주려면 피펫 팁을 급수 구멍에 밀어 넣고 물이 중력에 의해 토양으로 흐르도록 합니다. 식물을 키우려면 뿌리 줄기에 최대 2 개의 묘목을 심고 묘목에 직접 5ml의 물을 추가하여 성장을 지원합니다. 심은 후 처음 이틀 동안은 뿌리 줄기의 상단 개구부를 투명 수분 유지 필름으로 덮고 뿌리 줄기 기둥을 알루미늄 호일로 싸서 미생물 성장을 방지합니다.그런 다음 심은 뿌리 줄기를 특정 식물 요구 사항에 맞게 환경 조건으로 설정된 성장실에 놓고 뿌리 줄기를 25-35도 기울여 중력을 통해 전면 플레이트를 따라 뿌리가 자랄 수 있도록합니다. 제작된 DGT 젤을 적용하기 위해는, 0.2 미크론 기공 크기를 가진 10 미크론 두께의 폴리카보네이트 멤브레인을 겔 각 측면의 폭 및 길이 1cm 이상으로 자르고 멤브레인을 겔에 놓습니다. 물을 뿌려 스택에서 기포를 제거하고 비닐 전기 테이프를 사용하여 젤의 네 가장자리를 따라 멤브레인을 플레이트에 고정합니다.전면 플레이트와 보호 호일을 제거한 후 매크로 렌즈가 장착된 디지털 일안 리플렉스 카메라의 뷰파인더를 젤의 관심 영역 중앙에 정렬하고 이미지에 눈금 막대를 포함하여 관심 영역의 직교 사진을 획득합니다. 그런 다음 겔 멤브레인 스택이 장착된 플레이트의 한쪽 가장자리를 열린 뿌리 줄기의 가장자리와 정렬합니다. 플레이트를 흙 쪽으로 부드럽게 구부리고 레일과 나사를 사용하여 플레이트를 뿌리 줄기에 부착합니다.고독 샘플링 기간이 끝나면 겔 멤브레인 스택 면이 위를 향하도록 하여 리조트론에서 전면 플레이트를 층류 후드로 옮기고 겔을 덮고 있는 테이프와 폴리카보네이트 멤브레인을 조심스럽게 제거합니다. 토양 접촉면이 위를 향하도록 플레이트의 얇은 물막에 겔이 자유롭게 떠다닐 수 있도록 물을 바르고 0.45미크론 공극 크기와 압지 지지체가 있는 폴리에테르설폰 멤브레인으로 겔을 옮깁니다. 젤 스택을 보호 호일로 덮은 후 스택을 진공 젤 건조기에 넣습니다.젤이 완전히 건조되면 양면 접착 테이프를 사용하여 드라이 젤을 다른 젤 샘플과 함께 유리판에 고정합니다. 건조 DGT 겔의 레이저 절제 유도 결합 플라즈마 질량 분석 라인 스캔 분석을 수행하려면 먼저 샘플 블랭크와 표준물질을 레이저 절제 시료 스테이지에 고정하고 레이저 스테이지를 레이저 절제 시스템의 절제 셀에 고정합니다. 레이저 어블레이션 소프트웨어에서 겔 표면의 관심 영역을 이동하고 겔 표준물질 표면을 가로질러 약 1ml 길이의 단일 선을 그립니다.스캔 패턴 창에서 선을 마우스 오른쪽 버튼으로 튕겨 레이저 절제 매개변수가 설정 및 채택되었는지 확인하고 중복 스캔 도구를 사용하여 스폿 직경보다 큰 인터라인 거리로 이 라인을 4번 복제합니다. 각 겔 표준물질 검량 블랭크 및 분석법 블랭크에 대해 이 선을 반복한 후, 분석할 겔 샘플의 직사각형 영역의 상단 가장자리를 따라 단일 선을 그리고 300 - 400 마이크로미터의 인터라인 거리를 사용하여 시연된 대로 전체 샘플 영역에 대한 평행선을 만들기 위해 선을 복제합니다. 각 라인의 각 시작점과 끝점이 겔 표면에 적절하게 초점이 맞춰져 있는지 확인하고 배치 분석을 클릭하여 유도 결합 플라즈마 질량 분석기에서 샘플 염기서열을 시작합니다.레이저 에너지 창에서 방출을 클릭하여 레이저 헤드를 재충전합니다. 실행을 클릭하여 실험 실행 창을 열고 선택한 패턴만 선택합니다. 세척 지연을 20-30초로 설정합니다.스캔 중 활성화된 레이저를 선택하고 레이저 예열 시간을 10초로 설정합니다. 그런 다음 Run and OK(실행 및 확인)를 클릭하여 라인 스캔 분석을 시작하고 유도 결합 플라즈마 질량 분석기에서 각 동위원소에 대한 원시 신호 강도를 초당 카운트로 실시간으로 모니터링합니다. 각 라인은 가스 블랭크로 시작하고 끝나야 합니다.분석 후 절제된 각 라인에 대한 원시 데이터 파일을 스프레드시트로 가져옵니다. 원시 데이터 테이블은 각 동위원소에 대한 유도 결합 플라즈마 질량 분석 판독값을 초당 카운트 단위로 보여주고, 해당 시점을 초 단위로 보여줍니다. 서로 다른 열에서 나란히 있는 모든 줄을 나열합니다.라인 절제 전에 기록된 모든 가스 블랭크 값에서 각 동위원소에 대한 평균 가스 블랭크를 계산하고 각 동위원소에 대한 해당 원시 강도에서 평균 가스 블랭크를 빼서 백그라운드 신호를 보정합니다. 내부 정규화를 적용하려면 각 동위원소의 기체 블랭크 보정 신호 강도를 각 데이터 포인트에 대한 내부 표준 탄소 13의 기체 블랭크 보정 신호 강도로 나누어 절제된 물질의 양과 기기 드리프트의 변동을 보정합니다. 각 절제 라인의 시작 전과 후 데이터를 잘라 가스 블랭크 배경 신호를 제거하고, 데이터 테이블을 전치하여 각 행이 절제된 선에 해당하고 각 열이 정규화된 동위원소 강도 값에 해당하는 그리드 행렬을 얻습니다.그런 다음 겔 표준물질 분석에서 얻은 보정 기능을 적용하고 보정된 데이터 매트릭스를 텍스트 파일로 저장합니다. 이미지를 생성하려면 보정된 샘플 데이터 매트릭스를 이미지 분석 소프트웨어에 텍스트 이미지로 가져오고 종횡비 보정 계수와 룩업 테이블을 적용하여 용질 이미지의 화학적 기울기를 시각화합니다. 이미지 색상 균형을 조정하여 디스플레이 범위의 하한과 상한을 제어하고, 보정 막대를 추가하고, 용질 이미지를 TIF 파일로 저장합니다.시스템에 복사 명령을 사용하여 솔리드 이미지를 복사하고 탁상 출판 소프트웨어에 붙여 넣습니다. 그런 다음 확장 일치, 정렬 및 관심 영역의 사진과 다른 용질 이미지로 솔리드 이미지를 구성합니다. 용질 이미지를 관심 영역의 사진 이미지와 정렬하면 서로 다른 원소의 밀리미터 미만의 2D 고체 플럭스 분포가 토양 구조와 뿌리 형태에 따라 매우 다양하다는 것을 알 수 있습니다.예를 들어, 탄산염이 없는 토양에서 자란 어린 메밀 뿌리에 대한 이 분석에서 질산암모늄으로 비옥하게 만든 이 분석에서 밀리미터 미만의 용질 분포는 뿌리 흡수로 인해 오래된 뿌리 부분과 함께 알루미늄, 인 및 철 플럭스가 감소한 영역을 보여주었고, 영양분 동원 과정의 국부화로 인해 뿌리 정점에서 마그네슘, 알루미늄, 인, 망간 및 철 플럭스가 크게 증가했음을 보여주었습니다. 이 분석에서 아연, 카드뮴 및 납의 뚜렷한 고갈이 바로 뿌리 위치에서 관찰될 수 있으며, 이는 금속에 내성이 있는 버드나무 종인 Salix smithiana의 뿌리가 오염된 토양에서 불안정한 미량 금속의 국부적인 흡수원 역할을 한다는 것을 보여줍니다. 이 분석에서 Salix smithiana의 뿌리와 함께 불안정한 미량 금속의 분포는 결합된 단층 평면 optode-DGT 양이온 결합 겔을 사용하여 pH 분포와 함께 국소화되었습니다.이 방법 조합은 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리 및 납의 용질 플럭스 증가가 pH 감소와 약 1단위 감소와 관련이 있음을 밝혀 pH 유도 금속 가용화를 시사합니다. 분석 아티팩트를 방지하기 위해 DGT 도구와 고체 표면 사이의 긴밀하고 안정적인 접촉을 보장하는 것이 중요합니다. 의심스러우면 젤 도포 절차를 반복하십시오.이 방법은 평면 옵토데스와 같은 다른 확산 기반 고체 이미징 기술과 결합하여 식물 요소 흡수와 관련된 다양한 매개변수를 동시에 평가할 수 있습니다.

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Research

연구

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환경

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