微电极是一种能够直接刺入植物细胞的微小探针，通常参考电极置于外部测量溶液中，测量电极既能置于植物表面也能直接刺入单个细胞，离子选择性微电极能用于在体内估计细胞内的钾离子、硝酸根离子活度和pH值[5-7]等。微電极技术能在体内测量细胞内的离子活度，然而绝大多数的测量在根部，因为叶片是相对薄的，并且叶片表面特性更复杂，微电极用于叶片测量的植物主要有大麦和小白菜。


本文主要介绍硝酸盐选择微电极的标定的目的，并用微电极测量了黄瓜叶片的细胞内硝酸盐浓度，以量化温室作物的营养需求并建立精确的温室管理模型。


硝酸盐选择微电极的标定


在使用双阻离子选择性微电极测定膜电位之前应该进行标定，以确保：


（1）硝酸根离子敏感剂对硝酸根离子的敏感性，来验证硝酸根离子敏感剂配制质量的好坏。


（2）硝酸根离子敏感剂对硝酸根离子敏感的程度，用经计算机软件计算得到的3个参数（P1、P2、P3）来表示。P1为微电极参比电位；P2为电位差对-lg（aNO3-）作图所得曲线的斜率，即标定溶液中硝酸根离子活度每改变1个数量级，所产生的电位的差值；P3为选择性离子电极的检出限浓度。理想的P2在48～58 mV之间，P3<1.0 mmol/L。P2大于58 mV，说明电极尖部被破坏；小于48 mV，微电极对硝酸根离子的敏感度不高，检测限较高。


在测定之后，也应该对微电极进行标定，以证实在测定过程中没有破坏微电极的尖部和所充灌形成的[JP3]硝酸根离子敏感膜。测定前后所计算得到相近的P1、P2、P3才作为可靠的数据保留。测定之后将不能进行标定的电极弃掉。


微电极的标定


硝酸根离子选择性电极在刺入植物叶片细胞前后都应该对微电极进行标定，以证实在测定过程中微电极的尖部和所充灌形成的硝酸根离子敏感膜没有受到破坏。测定前后所计算得到相近的P1、P2、P3才作为可靠的数据保留，测定之后不能进行标定的电极及其数据放弃。


硝酸根离子选择性电极的测定点电位及标定曲线在测定前后的重叠性都很高，测定前标定所得到的P1=-77.8 mV，P2=-54.0 mV，P3=0.000 122 1 mmol/L，测定后标定所得到的P1=-78.6 mV，P2=-53.3 mV，P3=0.000 148 4 mmol/L。P1为微电极参比电位，本研究中所制备硝酸根离子选择性电极的参比电位在-78 mV左右，P2为标定溶液中硝酸根离子活度每改变1个数量级，所产生的电位的差值。理想的P2绝对值在48～58 mV之间，P2大于58 mV，说明电极尖部被破坏；小于48 mV，说明微电极对硝酸根离子的敏感度不高，检测限较高。本研究中所制备硝酸根离子选择性电极的P2绝对值在53～54 mV之间，说明微电极对硝酸根离子的敏感度很好，满足使用的要求。P3为选择性离子电极的检出限浓度，P3<1.0 mmol/L。本研究中所制备硝酸根离子选择性电极的检出限浓度在10-4 mmol/L量级，检出限精度非常高。本研究标定前后3个参数值相近，说明硝酸根离子选择性微电极对硝酸根离子有很好的敏感性，且在整个测定过程中一直保持良好的选择性，没有因为插入叶片而被影响。