In Situ Dynamic Molecular Monitoring of Single Seed Exudates by

Induced Electrospray Ionization Mass Spectrometry

Jin Han, Duo-Jian Fan, Liu-Cheng Jiang, Ziyang Lu, Tiantian Ye, Zhenwei Wei, and Yu-Qi Feng

https://doi.org/10.1021/acs.analchem.5c01437

通过诱导电喷雾电离质谱法对单粒种子分泌物进行原位动态分子监测

种子渗出物是种子萌发和微生物组形成的关键因素，但其低体积和复杂性使得传统方法难以实现单个种子渗出物的原位分析。研究针对这一问题，旨在开发一种高灵敏度、实时和直接分析单个种子渗出物的方法，以深入了解种子渗出物与微生物组之间的动态相互作用及其对种子萌发的调控机制。

研究主要挑战在于如何克服单个种子渗出物体积小、异质性强的问题，以及如何在种子萌发的不同阶段实现原位、实时的动态分析。传统方法通常需要合并多个种子进行分析，结果只能反映平均信息，无法准确捕捉个体种子渗出物的变化。此外，现有色谱技术对样品量的要求较高，难以满足单个种子渗出物的分析需求。

该研究通过使用iESI毛细管发射器作为微型培养皿，并结合DC-iESI-MS技术，成功实现了单个种子渗出物的原位培养和分析。研究结果表明，种子可能采用两步防御机制来调节微生物群组成。首先，植物种子渗出氨基酸作为底物，促进周围微生物群的生长；随后，种子渗出有机酸调节土壤pH值，改变微生物栖息地，促进有益微生物的生长。

该研究不仅为理解种子渗出物的组成和动态变化提供了有力工具，还促进了对其与微生物群角色和相互作用的深入探索。这些发现有助于进一步了解种子萌发过程中渗出物的动态调控机制及其在农业中的潜在应用。