用DESI质谱成像技术进行植物激素可视化检测，你会了吗？

沃特世

2018.8.16

作者沃特世

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去年荣登Science期刊的DESI — 植物激素可视化检测技术不知道大家还有没有印象呢？小编来带大家回顾一下，希望可以在小分子检测方面帮助到大家。

质谱成像技术（IMS）是用于生物组织代谢物可视化分析的有利工具。其中，辅助解析电离技术（MALDI）在作为常用质谱成像手段分析小分子代谢物时，容易受到背景基质干扰。而解吸电喷雾电离（DESI）样品前处理简单，无需引入新的基质成分。相比MALDI，DESI在小分子代谢物检测方面更具优势。

植物激素脱落酸（ABA）与12-氧-植物二烯酸（OPDA）在种子生长过程中起着至关重要的作用。按传统分析方法，如运用LC-MS/MS检测这两种物质，需要先从植物组织提取目标化合物，过程复杂且难以探究代谢物分布情况。而解吸电喷雾电离（DESI）无需繁杂的样品基质前处理，是进行生物组织代谢物可视化分析的有利工具。

我们以菜豆种子为模型进行实验，并采用DESI-IMS质谱成像技术对未成熟种子中ABA和OPDA的分布情况进行分析。结果发现ABA高分布于胚的胚根与子叶中，OPDA高分布于外部结构如种脐和种皮中。随后，我们用LC-MS/MS进一步确认，其结果与DESI-IMS数据相吻合。

实验方法

样品配置

将未成熟种子浸入CMC（Carboxymethyl cellulose）液氮冷冻，在冷冻切片机上以20 μm厚度进行切片，切片置于玻璃载片在真空干燥器干燥10 min后放置在15 mL含有硅胶的离心管干燥，于-80℃冰箱存储。分析前样品恢复室温即可。

实验条件

Waters DESI-IMS成像系统，质谱数据采集使用Waters Xevo G2-XS Q-TOF。采用95%甲醇作为喷雾溶剂，流速3 μL/min，喷雾电压3 kV，雾化气N2的压力为0.4 MPa，空间分辨率为200 μm。

数据处理软件为高清成像软件HDI（High Definition Imaging）。

实验结果

DESI-IMS成像质谱图

对种子切片（图1b）进行DESI-IMS质谱成像分析。在质谱图中可明显看到ABA（m/z 263.128, [M-H]-）以及OPDA (m/z 291.196, [M-H]-)的信号峰（图1a）。质谱成像结果显示ABA高分布于胚内部，包括胚根与子叶（图1c）；OPDA高分布于外部结构如种脐和种皮中（图1d）。

此外，HDI能便捷地实现多通道离子的叠加，如ABA和OPDA的叠加成像图（图1e）能明显观察到两个离子在样品中的分布情况。

图1. 未成熟菜豆种子的DESI-IMS成像图

（a）种子切片的质谱图；（b）种子切片光学图像；（c）ABA（m/z 263.128, [M-H]-）离子成像图；（d）OPDA (m/z 291.196, [M-H]-)离子成像图；(e) c与d叠加成像图

DESI-MS/MS成像质谱图

为增加实验精准度，进一步用DESI-MS/MS成像方法对ABA与OPDA的分布情况进行探究。ABA标准品具有两个主要特征碎片m/z 153.092和m/z 219.139 (图2a)，种子切片的碎片离子信息（图2b）与标准品基本一致，此外还检测到m/z 153.069峰。

成像结果显示，ABA的两个主要碎片离子与其母离子具有相似的分布模式（图2d-f），而m/z 153.069具有不同分布（图2g），说明m/z 153.069不是ABA的碎片，很可能是来源于样品的干扰峰。此外，DESI-MS/MS得到的ABA分布情况与DESI-IMS一致，确证了ABA在菜豆种子内的分布情况。