Spurenelement-Analyse in Pflanzen mittels XRF

Ein großes Forschungsfeld innerhalb der Pflanzenforschung ist die Stei­ge­rung der Ertragsrate über die geneti­sche Modifizierung des Saatgutes. Ziel ist es dabei die Pflanzen so zu modifizieren, dass sie Spurenelemente wie Kupfer, Eisen oder Zink besser aufnehmen können, was einen erhöhten Ertrag verspricht. Profitieren würden dabei die Anbauregionen, in denen ein Mangel an diesen Spurenelementen herrscht. Die Untersuchung der Spu­ren­elementaufnahme der Pflanzen geschieht auf Zellebene und wird während verschiedener Wachstums­pha­sen der Pflanze durchgeführt. Um die Signalwege und die Trans­port­mechanismen innerhalb der Pflan­zen zu untersuchen, müssen die Spu­renelemente mit einer hohen Sen­sitivität im Femtogramm-Bereich und einer hohen Ortsauflösung (subzellular) detektiert werden. Die Rönt­genfluoreszenzanalyse (µXRF) ist eine etablierte Technik dafür. Allerdings werden die benötigten Parameter (Sensitivität und Ortsauflösung) typischerweise nur bei Messungen an einem Synchrotron erreicht.

Wir zeigen in diesem Anwenderbericht, dass das AttoMap µXRF-System un­seres Lieferanten Sigray vergleich­bare Ergebnisse erzielt und Sensiti­vitäten und Ortsauflösungen erreicht, für die man normalerweise ein Syn­chrotron benötigt. Eine beson­dere Herausforderung ist dabei die Unter­suchung von Eisen, da dieses nur in sehr geringer Konzentration (10-12 Pikogramm) vorliegt und eine Messsensitivität im ppm-Bereich (parts per million) voraussetzt.

Abbildung 1 zeigt exemplarisch die Möglichkeiten des AttoMap Systems. Untersucht wurde die Verteilung der Elemente Zink, Kalzium, Eisen und Kalium. Die Messung wurde mit Unterstützung von Cerege, CNRS, Aix-Marseille University durchgeführt.