固态电分析化学及其植物研究

傅力; 张怀伟; 叶玮婷; 叶辰; 林正得

doi:10.7536/PC200738

化学进展 ›› 2021, Vol. 33 ›› Issue (8) :1440-1449 DOI: 10.7536/PC200738

综述

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固态电分析化学及其植物研究

傅力 ¹^,^* ,
张怀伟 ¹ ,
叶玮婷 ¹ ,
叶辰 ² ,
林正得 ²^,^*

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Solid-State Electroanalytical Chemistry and Its Application in Plant Analysis

Li Fu ¹^,^* ,
Huaiwei Zhang ¹ ,
Weiting Ye ¹ ,
Chen Ye ² ,
Cheng-Te Lin ²^,^*

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摘要

固态电分析化学(SSEAC)是一种利用电化学方法对固体物质的信息进行分析的手段,特别适用于分析固态物质的元素成分、相位成分和氧化还原状态。SSEAC技术发展至今已被成功应用于获取天然颜料、植物、矿物和文物的电化学信息,并进行定性和定量分析。基于SSEAC的植物分析研究是近年来电分析化学和植物化学之间兴起的一种交叉分析技术,它在学术上可以对物种的种间关系、变异、分化与适应提出新的认识,同时在药材鉴定、食品安全和经济作物品质控制中拥有着非常直观的现实应用价值。本文详细综述了近年来SSEAC技术在植物鉴定识别、植物系统发生学和植物生理监测的工作。在此基础上,本文还总结了SSEAC技术在植物分析中存在的问题,并分析了其在未来发展中的前景。

Abstract

Solid-state electroanalytical chemistry(SSEAC) is a method to analyze the information of solid materials by electrochemical methods, especially for the analysis of element composition, phase composition and redox state of solid materials. The SSEAC technology has been successfully applied to obtain the electrochemical information of natural pigments, plants, minerals and cultural relics with qualitative and quantitative analysis. SSEAC-based plant analysis is a cross-analysis technique emerging between electroanalytical chemistry and phytochemistry in recent years. SSEAC can provide a new understanding of the interspecific relationship, variation, differentiation and adaptation of species, which has a very intuitive practical value in the identification of medicinal materials, food safety and crop quality control. This article reviews the work of SSEAC technology in plant identification, plant phylogeny and plant physiological monitoring in recent years. This review also summarizes the challenges of SSEAC technology in plant analysis as well as its prospects in future development.

Contents

1 Introduction

2 Background information of SSEAC

2.1 Definition and scope of SSEAC

2.2 Electrochemical method for solid particle analysis

2.3 Type of information obtained by SSEAC technology

3 SSEAC for plant analysis

3.1 Plant identification

3.2 Phylogenetic study

3.3 Plant physiological monitoring

4 Conclusion and outlook

Graphical abstract

关键词

固态电分析化学 / 固载微粒伏安法 / 植物识别 / 系统发生学

Key words

solid-state electroanalytical chemistry / voltammetry of immobilized microparticles / plant identification / phylogenetic

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傅力, 张怀伟, 叶玮婷, 叶辰, 林正得. 固态电分析化学及其植物研究[J]. 化学进展, 2021, 33(8): 1440-1449 DOI:10.7536/PC200738

Li Fu, Huaiwei Zhang, Weiting Ye, Chen Ye, Cheng-Te Lin. Solid-State Electroanalytical Chemistry and Its Application in Plant Analysis[J]. Progress in Chemistry, 2021, 33(8): 1440-1449 DOI:10.7536/PC200738

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1 引言

根据国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的技术标准定义^[1],“固态电分析化学”(solid state electroanalytical chemistry,SSEAC)是一种利用电化学方法对固体物质的信息进行分析的手段,由于电化学活性物质在不同条件下展现的电化学行为差异,该方法特别适用于分析固体微粒的元素成分、相位成分和氧化还原状态。SSEAC技术依赖的手段可以追溯至Scholz等在20世纪80年代末和90年代初的一系列原创性工作^[2⇓⇓~5]。Scholz等提出的固载微粒伏安法(voltammetry of immobilized microparticles, VIMP)实现了对固体微粒快速和有效的电化学分析。由于SSEAC对样品的微量需求、便携性、对指纹图谱的快速获取以及对目标样品在电化学反应中的行为记录,该技术发展至今已被成功应用于获取天然颜料、植物、矿物和文物的电化学信息,并进行定性和定量分析。

其中,将SSEAC技术运用于植物样品的分析始于2015年^[6],是该技术最新的一个应用领域。由于植物组织中富含电化学活性物质,并且不同种类植物的电化学活性物质种类和比例差异性较大,因而拥有不同的电化学行为,这使得SSEAC在植物鉴定、植物系统发生学以及植物生理监测中展现出了潜在应用价值。本文首先简要回顾了SSEAC的发展历程,以及其与分子电化学和固态电化学之间的关系。随后详细综述了近年来SSEAC技术在植物鉴定识别、植物系统发生学和植物生理监测中的工作,并对应用前景和未来的研究方向进行了展望。

2 SSEAC的背景知识

2.1 SSEAC的定义和研究范围

SSEAC研究的是一种通过电化学方法获得固体物质信息(定量元素组成、相组成、结构信息和反应性)的方法。这一专业术语的定义于2013年被IUPAC的报告所采用并确定^[1]。报告中特别指出,固体的电化学表征不仅对材料的电化学应用(例如,电池、燃料电池、防腐和电化学加工)有非常大的价值,同时它也有助于提供固体物质在物理结构和化学成分方面的信息。

SSEAC是固态电化学领域中的分支。在狭义上,固态电化学指的是至少有一个固体离子导体参与的电化学系统。然而,Journal of Solid State Electrochemistry期刊创始人及主编Scholz在1997年的创刊号上提出^[7]从更广泛的意义上讲,固态电化学包括至少一个固相起决定性作用的所有电化学,其研究范围包含固态电化学反应机理、半导体电化学、电化学电池、蓄电池和燃料电池、电化学矿物浸出、电化金属电镀、固态电化学传感器、固体材料和聚合物中的离子和电子传输等。SSEAC则是一个更加细分的领域,指利用电化学方法对固体物质的信息进行分析的手段,主要是指对固载于电极表面微粒的性质分析。

SSEAC技术中固载或内嵌于电极表面的固体物质与常说的“表面修饰电极”并不相同。Bond和Scholz^[8]提出“表面修饰电极(surface-modified electrode,SME)”应严格适用于通过在电极表面涂覆一层特定材料的薄膜以引起特定反应或响应而改变的电极。一般而言,制备SME是为了提高电极对溶液中分析物的分析性能(增加灵敏度、选择性或两者兼而有之),从而使SME充当电位、电导(阻抗)、安培或伏安传感器。但SSEAC技术中电极表面的固载物是为了获得固体物质的信息,而不是利用该固体的性质去获得电解质溶液中分析物的信息。再者,这些固载固体物质并不一定形成一层致密的薄膜。事实上,在SSEAC技术的应用中往往面对的是非均质和尺寸大小随机的固体物质样品。应该认识到,根据参与界面电荷转移过程的实体的大小(以及与基底电极的附着程度),电分析化学存在一种从“分子电化学”到“固态电化学”的转变过程(图1)。在分子电化学中,电极被视为传递电子的手段,以感应或激活在3D溶液空间中分散的物质。在固态电化学中,电极依旧被视为传递电子的手段,但研究物质可以通过吸附、沉积、组装和修饰等手段逐渐以微粒或薄膜的形式固载或包埋在电极表面。

2.2 固体物质的电化学研究方法

由Fritz^[9]提出并由Weisz^[10]扩展的电谱法在早期被零星地用于分析固体物质。直到20世纪60年代,随着Adams^[11]和Kuwana等^[12,13]在电化学研究中开始使用碳糊电极,用电化学方法分析固体物质开始受到一定的关注,特别是在矿物分析领域。到20世纪80年代末,Scholz等^{[2⇓~4,14,15]}提出了“固载微粒伏安法”,克服了先前技术中对接触材料的局限性,将SSEAC的应用范围扩展到了许多领域。

电谱法的原理是将固体试样压在用电解质溶液浸泡的纸上(图2a)。通过对固体试样表面的阳极氧化,反应产物与纸张中的试剂反应,得到有色反应产物,显示了反应元素在试样表面的分布。但是这种方法只局限于一些矿物类样品的测试,并且需要的样品量较大,已经很少在SSEAC研究中使用。

如今SSEAC的分析方法主要分为两类:第一种是将待测固体微粒、碳糊和粘结剂混合一同压制成工作电极^[16](图2b)。这一直是研究固体材料电化学行为的主流方法。粘结剂往往是选择与电解质溶液不相容的有机液体,或者直接用电解质作为粘结剂。这两种方法都有其优点和缺点。有机液体粘结剂可以防止电解质进入浆料,保证了压制电极在电解质溶液中的稳定。但是这类粘结剂,例如石蜡油,可能会扩散到石墨粉和固体微粒的表面。另一方面,利用电解质作为粘结剂有时会使固体微粒溶解。

第二种方法是将待测固体微粒固载于工作电极表面。当样品的粒度在微米范围内时,将微粒固定在石蜡浸渍电极上的最简单的方法是在玻璃板或釉面砖上放置几毫克样品,然后用电极棒进行轻轻摩擦(图2c)。通常情况下这会让固体微粒部分嵌入石墨表面。在一些特定的研究工作中,由于样品的局限,开发出了一些特制的替代方案^[17,18]。甚至在一些情况下,待测固体微粒被均匀分散在电解液中^[19,20]。这种方法的局限在于无法确切知道多少微粒被固载于电极表面,进而难以对研究结果进行定量分析。

要获得固体微粒的电化学响应,需要它们直接与导电电极接触或分散在导电基体中。到目前为止,动态界面电分析技术在SSEAC中使用最为频繁^[4,21,22],特别是循环伏安法和线性电位扫描伏安法,其次是微分脉冲法和方波伏安法。计时库仑法^[23]、计时安培法^[24]、计时电位法^[25]、电化学阻抗谱法(EIS)、电化学噪声(EN)分析^[26]和电化学石英晶体微天平(EQCM)测量^{[27⇓⇓~30]}也被用作补充手段进行固体物质的分析。

2.3 SSEAC技术获取的信息类型

SSEAC可以提供关于固体物质的三类不同信息,包括:(1)元素组成(定性和定量),如Bi、Cu和Pb元素可在Bi_1.8Pb_0.39Sr_1.99Ca_2.06Cu_3.15O_10.5中识别,并且这三种电活性元素的相对数量可以量化^[4]。(2)关于电活性物质氧化还原状态的信息,黏土和陶瓷材料中的Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)氧化还原状态的识别和相对定量^[31]。(3)相组成(也涉及定性相识别和相定量),如对CuS_xSe_1-_x和CuBi_xSb_1-_xS₂混合晶体的相鉴定和定量分析^[32]。图3展示了SSEAC技术主要分析的信息类型。

根据SSEAC所获得的信息类型,可以将相关研究分为定性分析和定量分析两类。定性分析是指用SSEAC技术对微粒中的元素、氧化还原中心、化合物和相进行识别。样品可以由单一化合物(或相)组成,也可以是化合物(相)的混合物。在分析中借助于在合适的电解质中获得待测物不同组分的伏安响应来识别。如对Sebastiano del Piombo在1521~1524年间在罗马蒙托里奥教堂圣彼得大教堂绘制的“La Trasfigurazione”壁画中的一个样本进行分析^[33],发现颜料样本的伏安特性很好地对应了蓝铜矿和铅白的电化学行为,表明该壁画的颜料中含有这两种矿物颜料。此外,结合了VIMP的SSEAC还能够区分和识别矿物或化合物的不同晶型^[2,3,15],或者是位于基质中的单个物质,例如玻璃材料中的色素离子或微孔固体中的客体分子和离子^[34]。

在定量分析中,SSEAC可以通过内标法对固体物质中的成分进行量化分析。内标物质往往是有明确电化学响应的固体物质,将已知比例的该物质添加到样品中,从而产生测量信号。添加的内标可以与分析物的信号相同,也可以是一种可以产生独立信号的辅助内标物。然后可以通过VIMP获得绝对定量^[35]。

此外,SSEAC技术还可用于识别和示踪电活性物质的氧化态及变化。如对正交晶系YBa₂Cu₃O_7-x相中Cu³⁺-Cu²⁺-Cu⁺过渡的研究^[36]、夹杂在沸石中的锰络合物的研究^[37]、鉴定和量化釉面材料中不同铅和锡种类^[38]以及海洋沉积物碳酸盐中锰的形态^[39,40]。

3 基于SSEAC的植物研究

3.1 植物识别

植物和植物产品的鉴定和识别可以对植物资源学和中药资源学领域提供理论指导,同时在药材鉴定、食品安全和经济作物品质控制中有着非常直观的现实应用价值。由于SSEAC技术比常用的色谱和光谱技术快速、低成本,并且可以实地操作,所以它成为了继视觉影像识别以外一种新兴的识别技术。SSEAC如今已被运用在植物各个组织器官中拥有电化学活性物质的研究中。在植物界,如今的研究已经覆盖了大量的草本、藤本和木本植物。

Domínguez等^[41]在2015年率先用SSEAC技术对不同类型的茶叶进行了研究,并对不同品种的红茶、绿茶和乌龙茶进行了识别,样品的所需量可以低至0.01 mg。同年,Martini等^[42]提出了利用SSEAC技术对草药配方的筛选、鉴定和评估。该方法需要微萃取的辅助,用有机溶剂简单提取有电化学活性的多酚化合物。研究表明在植物组织的各种成分中,一些生物活性酚类成分,如花青素和原花青素等,均具有电活性。该方法无需像其他技术那样需要鉴定和量化样品中存在的单个化合物,而是利用整体的伏安数据中进行检测和评价。图4展现了利用伏安特征数据的比值对印度仙人掌(Caralluma adscendens)三个品种的识别。

DomÉnech-CarbÓ等^[44]在2016年开始研究植物不同部位的电化学行为差异,他们选取蚬壳花椒(Zanthoxylum chiloperone)的叶片、树皮、根和果实作为研究对象,观察到了植物在不同器官的巨大电化学信息差异,认为这种差异在植物的快速识别中有着巨大的应用潜力。2017年,他们^[45]进一步把SSEAC技术运用于木制文物原料的鉴定。根据木纤维中残留的电化学活性物质差异,对一系列公元前375~350年的欧洲木制品和17~19世纪的美洲木制品进行了识别和鉴定。

目前基于SSEAC的植物识别主要依靠于指纹谱中特征峰值的差异度进行评判的识别方式,这种以降维思维为主的识别方式需要人为的主观判别。这种方式在植物类型较少的时候还可适用,但在大量植物种类的识别中很难总结出明显的规律,难以用于真实识别应用场景的需求,例如药材真伪的识别。本课题组在2017年开始SSEAC的研究,在植物识别和鉴定方面,不再主张利用特征峰值对不同植物进行识别,而是直接利用不同条件下的SSEAC图谱进行模式和图像识别。

我们^[46]在第一个工作中选取了中国石蒜、安徽石蒜、忽地笑、稻草石蒜和黄长筒石蒜的叶片作为研究对象。通过在磷酸缓冲溶液、Tris缓冲溶液和醋酸缓冲溶液中所获得的电化学指纹图谱进行了人工处理,形成了3D图像(图5a)。在该项工作中,我们初步验证了引入二维材料石墨烯对于植物组织电化学指纹图谱采集的正面作用,并且通过将指纹图的数据进行多维构建,实现了3D模式的呈现。由于这种呈现方式并不适合有效地进行植物种类识别,我们最终选择了视觉效果更为直观的2.5D图^[47](图5b)、2D密度图(图5c)^[48]和RGB色带(图5d)^[49]。利用这种方法可以较为轻易地用肉眼对植物种类进行识别,为后续智能识别打下了基础。

我们不仅对同一属内不同种的植物进行识别,还进一步探讨了同一种植物不同性别的识别。我们特地选择了不同商业价值的雌雄异株植物,包括红豆杉(Taxus × media)、盾叶薯蓣(Dioscorea zingiberensis)和黄独(Dioscorea bulbifera)作为研究对象^[50]。在这项工作中,简单地比较电化学伏安图并不能对植物的性别进行明显区别,必须基于不同溶剂萃取后进行多维图形的构建,通过模式识别才能识别。此外,我们也将SSEAC技术运用到了植物制品的分析和识别,如茶饮料^[51]、海藻肥^[52]、醋^[53]和白酒^[54]。

3.2 植物系统发生学研究

20世纪60年代前后,在植物分类学与植物化学之间出现了一门新的学科,即植物化学分类学,是利用化学的特征,来研究植物各类群间的亲缘关系,探讨植物界演化规律的一门学科。植物形成各种化学成分的遗传变异和植物科、属系统的演化是基本一致的。一定类别的化学成分常分布在一定的植物科属中,可以作为依据来解决种属的亲缘关系^[55]。近20年来,植物化学分类学的发展较快,研究者的兴趣集中在植物的次生成分上,也就是次生代谢的小分子化合物上(如糖类、甙类、黄酮类、植物碱、萜类、挥发油和鞣质等)。因为这些小分子化合物在植物界的分布有明显的间断,这种局限性分布,在研究植物分类和系统演化关系方面,是一种有价值的分类性状。但是由于基于色谱和光谱技术的化学成分分析需要复杂的植物样品处理步骤和大型分析仪器,且往往只依据有限的几种化合物成分作为分类标准,以至于该方法得出的分类学结论往往不具备非常强的解释度,因此发展至今依旧不被作为一种常规技术用于植物分类研究。SSEAC分析技术可以在伏安扫描中呈现植物组织中所有具有电化学活性物质的信息,是一种极其简便且高效获得多种化学成分共同信号的方式。近些年,此方法开始被探索用于不同植物的系统发生学研究。

2015年,DomÉnech-CarbÓ等^[56]将植物叶片修饰于玻碳工作电极表面,尝试着对11目24科37种植物进行了识别和分析,最终利用出峰位置的不同实现了其中对蔷薇目7科16种的识别(图6a),随后利用归一化的伏安数据进行了聚类,对这7科进行了分类学地位的探讨(图6b)。

2016年,巴伦西亚理工大学的Ortiz-Miranda等^[57]进一步研究了该方法在植物识别和分类学中的应用(图6b)。在该研究中,松属(Pinus)中的6种植物的松针的电化学指纹被用于研究单维管束松亚属和双维管束松亚属之间的区别,并利用聚合方法将6种植物的系统树图与之前叶绿体基因组所得结果进行了比较^[58]。Cebrián-TorrejÓn等^[59]2017年报道了针对天门冬属芦笋类种子的SSEAC研究。研究的样本包含了3个亚属20种植物,其结果与APGⅢ分类法的结果基本一致^[60]。这两项工作进一步证明了电化学指纹图谱所呈现的化学组分信息与植物系统发生学之间的联系。

基于电极表面植物组织直接的固载,再进行分析是目前SSEAC的主要运用方式。虽然常用的玻碳电极是一种性能稳定且可重复利用的电极,但是每次使用前的打磨过程以及需要电解池进行插入式组成三电极系统的检测方法不仅需要稳定的实验室操作环境,还需要在植物组织中加入成膜剂来防止植物组织从电极表面脱落(图7a)。再者,由于植物组织中拥有大量导电性不佳的成分,例如木质素、纤维素和蛋白质等,以至于将植物组织直接固载于电极表面难以高灵敏地获取其中电化学活性成分的信号。因此,将植物组织与具有高比表面、高导电性能和良好固载能力的二维材料进行包覆之后,利用二维材料将植物组织在萃取过程中的小分子化合物进行高效吸附,然后把包覆后的植物组织直接固载于集成了三电极系统的印刷电极表面,用于高灵敏的SSEAC采集(图7b)。同时,该方法可以定量控制固载植物组织,克服了传统电极表面微粒固载时无法定量研究的局限性,同时还能保证组织在液相环境的电化学反应中保持稳定。

在我们的研究中,特地选取了石蒜属(Lycoris spp.)的植物作为研究对象。石蒜属是石蒜科的一类具鳞茎的多年生草本植物,全世界分布约20种,主要分布于东亚的我国、韩国和日本。我们通过与两所植物园的紧密科研合作,将该属所有植物进行了引种和栽培。石蒜属植物一个重要特点是种间杂交频繁,不论在自然界还是人工栽培环境下都存在天然的杂交现象,其中原生种的分类地位明确,但杂交种以及与其亲本之间的种间关系在学术界有着很多争论,因此该属物种是研究植物网状进化的理想材料。我们用SSEAC对石蒜植物的不同器官,包括叶片^[46]、鳞茎^[47]、花朵^[61]和花粉^[49]进行了系统发生学的研究(图8)。研究结果肯定了电化学指纹图谱所呈现的信息与植物系统发生地位之间的关系,并且用其结果对石蒜属内种间亲缘关系做了探讨。例如中国石蒜(L. chinensis)和忽地笑(L. aurea)在形态学分析中两者极为相似,但两者出叶期不同。文献中关于这两物种的亲缘关系近疏均有报道,我们的研究结果认为两者之间的亲缘关系较远,与随机扩增多态性DNA标记(RAPD)的研究结果一致。又例如,稻草石蒜(L. straminea)在早先研究中认为很可能起源于自然杂交,而其父母本可能是矮小石蒜(L. radiata var. pumila)和一个具2n=6M+10T核型的种。根据我们的研究结果,稻草石蒜的另一个亲本较有可能为中国石蒜,而中国石蒜的核型正是2n=6M+10T。

最近,我们将已经成熟稳定的SSEAC推广用于腊梅属^[62,63](Chimonanthus spp.)和葛属^[64](Pueraria spp.)的种间亲缘关系探讨。将SSEAC技术用于属层面之上的系统发生学探讨是考验该技术作为一种植物分类学方法学的重要关键,我们已经在石蒜科内属间亲缘关系的工作中得到了一些正面的结果^[48]。

3.3 植物生理监测

植物器官在不同生长阶段中含有的成分是不一样的。如果实中一些化合物的含量在成熟前后会有较大的差异。由于电化学对其中一些化合物,如芦丁、绿原酸、柚皮苷和抗坏血酸均有较好的响应,因此SSEAC技术可以用于植物果实的成熟度检测以及评价在不同农艺条件下种植的果实质量^[6]。

许多植物会对外部压力做出反应,例如对植食性昆虫产生防御。在这种情况下,植物往往会释放化学挥发性有机化合物,以排斥产卵昆虫,或吸引其寄生物和天敌。有趣的是,植物似乎可以区分机械性伤害和植食昆虫的攻击^[65]。从化学的角度来看,植物对外部胁迫产生的化学防御中包含的物质往往是对昆虫具有毒性的生物碱、萜类化合物、生氰苷和酚类化合物^[66]。而且,受损植物释放的挥发性有机化合物可以在邻近植物中诱导防御反应,这种植物之间以及植物与其他生物之间的化学通讯是一种已被证实的生态现象^[67]。SSEAC技术监测了圆叶椒草(Peperomia obtusifolia)被甲虫啃食后产生的与外部胁迫相关的化学物质以及在邻近植物中的通讯过程^[68]。在监测中发现在植食性甲虫的外部胁迫下,圆叶椒草的电化学行为会产生相应的变化,记录到了棉子酚的电化学氧化行为(图9)。

2019年,SSEAC技术被开发应用于幼苗对盐胁迫的响应检测^[69]。原位电化学生成活性氧(reactive oxygen species,ROS)可以和植物多酚成分进行反应并产生电化学活性信号。将基于ROS与多酚组分之间二级反应的简单动力学模型应用于电化学数据,可得出表观速率常数。该速率常数与盐胁迫水平相关,从而揭示被测物种之间的显著差异。将这些结果与种子发芽对盐浓度的响应进行对比分析,验证了SSEAC作为评估植物盐胁迫耐受性的分析工具的潜力。

4 结论与展望

基于SSEAC的植物分析研究是近年来电分析化学和植物化学之间兴起的一种交叉分析技术,它在学术上可以对物种的种间关系、变异、分化与适应提出新的认识,在生物资源学、中药资源学、天然药物化学等领域提供理论指导,同时在药材鉴定、食品安全和经济作物品质控制中拥有非常直观的现实应用价值。SSEAC可以在伏安扫描中呈现植物组织中所有具有电化学活性物质的信息,是一种极其简便且高效的获得多种化学成分共同信号的方式。近些年,在以欧洲学者为主导的研究下,此方法开始被探索用于不同植物的识别、系统发生学研究和植物生理监测。

虽然SSEAC已经开始初步运用于一些实际应用,但其底层技术的迭代和优化较慢。SSEAC的信号识别主要依靠对于伏安图谱中特征峰值的差异度进行评判,这种以降维思维为主的识别方式依旧需要人为主观判别。特别是在系统发生学研究中,以单一伏安图谱的信号作为植物系统发生学探讨的依据会引入较大的误差,难以在一些种间关系较复杂且有争议的植物属中提供信服的证据和指导。未来该领域研究可以整合不同植物器官的SSEAC信号,确定合理的信号采集标准,剔除重复表达,提高指纹图的表达丰度,尽可能表达植物中电化学活性物质的完成信息,以期准确反映不同植物之间的差异。在植物识别和鉴定中,可对不同条件下的SSEAC信号进行标准化处理,利用标准化后的数据构建模式信号以及作为不同彩色模式的通道值构建颜色信号。将已经确定种类植物的模式和色带作为标准图谱构建数据库。将未知种类的植物的SSEAC信号构建相同的模式或色带,通过计算机用数学计算来研究模式和色彩的自动处理和判读,匹配最相近的标准图谱,实现植物的智能识别。

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