近日，化学领域的国际顶级期刊Angewandte Chemie International Edition以Hot Paper形式在线发表了我校植保学院叶永浩教授团队完成的题为“An Activity-Based Sensing Fluorogenic Probe for Monitoring Ethylene in Living Cells and Plants”的研究论文。该研究报道了一种可快速、灵敏地监测植物内源性乙烯的新型香豆素乙烯荧光探针（coumarin-ethylene probe, CEP），为开展乙烯生物学研究提供了一种新的工具。

乙烯是一种重要的气态植物激素，不仅参与种子萌发、细胞伸长、果实成熟、种子传播等多种植物生长发育过程，还在抵御病原物等外界胁迫因子的免疫反应中起着重要作用。尽管乙烯生物合成及信号转导已被广泛研究，但许多生化机制仍不清楚。目前，检测乙烯常用的气相色谱法、光声光谱法、电化学法等成本较高，且缺乏实时监测能力。因此，开发一种快速实时监测乙烯的方法，对于乙烯生物学研究具有重要意义。

研究团队基于金属铑与苯氧乙酰胺配位活化邻位碳氢键的反应原理，首次发现了在醇溶剂参与的条件下，苯氧乙酰胺可与乙烯发生碳氢活化反应。作者首先对该反应的条件和底物进行了探索和优化，进一步利用反应中间体，引入香豆素发色团，设计了一种含Rh(III) 配合物的乙烯荧光探针（CEP-1）。探针中铑的存在可以淬灭香豆素的荧光，在10%乙二醇溶液中与乙烯反应后生成CEP-ET，可重新恢复荧光。反应产物具有较好的水溶性和稳定性，可用于生物体内乙烯的检测。

CEP-1探针对乙烯响应速度快（< 2 min），检测限低（LOD = 52 ppb），背景干扰小（Stokes shift = 95 nm），选择性高，且具有良好的细胞膜通透性。利用CEP-1探针，对乙烯前体ACC处理的拟南芥，以及敲除乙烯合成通路关键基因的突变体进行检测，表明该探针具有实时监测植物体内乙烯含量的能力。

已有研究表明，植物细胞膜上的模式识别受体（PRRs）在感知到病原菌相关分子模式（PAMPs）后，激活促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联反应，从而调控下游乙烯合成途径相关基因的表达，最终产生大量乙烯抵御病原菌的侵染。该研究选择了两种病原菌经典的PAMPs - flg22和nlp24分别处理植物叶片，利用CEP-1探针进行乙烯的检测，结果显示CEP-1可以快速、灵敏的检测植物在识别PAMPs后产生的乙烯，并进行相对定量，表明CEP-1探针可作为植物免疫反应的感受器，应用于植物与微生物互作过程中乙烯产生的检测和评估。

论文的第一署名单位为南京农业大学，植保学院博士生陈议亮为第一作者，叶永浩教授为通讯作者。植保学院严威副教授、于娜副教授、景茂峰副教授以及南京大学赵劲教授等参与了该研究。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金和江苏省自然科学基金等项目的资助。

论文链接：https://doi.org/10.1002/anie.202108335.