研究纳米农药在植物细胞中的吸收机理和分布规律,有助于明确它们在植物共质体中的运输方式。本课题组前期合成了不同单糖与Au纳米颗粒(Au NPs)的偶合物,并且通过研究表明植物中单糖转运蛋白对D–葡萄糖的识别能力强于D–半乳糖和D–甘露糖,继而合成了D–葡萄糖(Glc)和鱼藤酮(R)双配体保护的纳米农药(Au NPs–Glc、Au NPs–R和Au NPs–R–Glc)用于研究植物细胞对纳米导向农药的吸收机理;随后合成了异硫氰酸荧光素(FITC)标记的Glc和R双配体保护的Au NPs纳米农药(Au NPs–Glc–FITC、Au NPS–R–FITC和Au NPs–R–Glc–FITC)从可视化的角度研究植物细胞对纳米农药吸收分布;最后本文合成了L–半胱氨酸(Cys)和R保护的Au纳米簇(Au NCs)纳米农药(Au NCs–Cys和Au NCs–Cys–R)用以研究Cys对植物细胞吸收纳米农药的影响。本实验主旨在考察或研究单糖和氨基酸对鱼藤酮纳米农药在植物细胞中的吸收、分布和可视化。以膜电位敏感探针DiBAC4(3)为指示,通过流式细胞仪检测50μg/mL(Au的浓度)的Au NPs–Glc、Au NPs–R和Au NPs–R–Glc以及Au NCs–Cys和Au NCs–Cys–R对烟草BY–2细胞原生质体膜电位的影响。结果显示以上导向纳米农药对烟草BY–2细胞原生质体膜电位无明显去极化作用,由此表明,试验浓度导向纳米农药对烟草BY–2细胞无潜在细胞毒性,可以采用该植物细胞作为供试材料。为了考察D–葡萄糖对烟草BY–2细胞吸收纳米农药的影响,采用ICP-OES分别对Au NPs–Glc、Au NPs–R和Au NPs–R–Glc进行每克细胞(干重)吸收定量检测,其结果如下:Au NPs–Glc(33.23μg/g),Au NPs–R–Glc(21.34μg/g)、Au NPs–R(12.16μg/g)、Au NPs(11.49μg/g)。由此表明葡萄糖基的引入可以明显提高鱼藤酮纳米农药的细胞吸收效率;采用激光扫描共聚焦显微镜对FITC标记的D–葡萄糖和鱼藤酮双配体保护的Au纳米颗粒在烟草BY–2细胞中的分布进行可视化观察,发现纳米农药在细胞质和液泡中均有分布,但Au NPs–Glc–FITC处理的细胞荧光强度最强,其次为Au NPs–R–Glc–FITC、Au NPs–R–FITC,结果发现葡萄糖作为偶联基团可以促进纳米农药在烟草BY–2细胞中的积累;通过抑制剂试验进一步探索了烟草BY–2细胞对糖基纳米农药的吸收机制,研究发现底物葡萄糖、能量抑制剂CCCP均可抑制糖基纳米农药Au NPs–R–Glc的吸收,抑制率分别为48.36%和31.14%,证明了Au NPs–R–Glc的吸收存在载体介导的过程。依据导向农药的理念,为借助植物细胞中氨基酸转运蛋白对纳米农药的吸收,合成了Cys保护的Au NCs(AuNCs–Cys)作为纳米荧光探针用以标记农药分子,构筑了Au NCs–Cys和Au NCs–Cys–R,其平均尺寸分别为2.33 nm和5.81 nm。采用TEM、FTIR、UV–vis、荧光光谱仪和Zeta电位测量仪等对其表面结构进行表征和光谱归属。将Au NCs–Cys和Au NCs–Cys–R在烟草BY–2细胞中培养6 h,其吸收率分别为32.58μg/g和20.88μg/g,表明纳米金簇Au NCs表面修饰更多的L-半胱氨酸有利于烟草细胞对纳米农药的吸收;可视化研究发现,Au NCs–Cys处理的烟草BY–2细胞内荧光强度较强,并且蓝色荧光分布在细胞质中,表明Au NCs–Cys可以作为纳米荧光探针标记鱼藤酮。本文研究了Glc和Cys修饰的纳米农药在烟草BY-2细胞中的吸收机理、分布规律和可视化情况,证明了纳米导向农药能够借助植物细胞中的转运蛋白进入植物细胞中;同时证明Au纳米粒子能够作为农药分子的荧光标记。该研究为明确纳米农药的吸收机理和发展纳米导向农药提供了一定科学依据,为导向农药的可视化方法奠定了良好的实验基础。