木質素作為植物細胞壁核心芳香高分子，主要成分是由C、H、O 組成，不含金屬礦質元素，但大量研究證實Ca、Si、Mn 等礦質元素并非只是被動附著，而是參與木質素生物合成、聚合、微區沉積，二者在微米尺度細胞壁位點發生緊密耦合。因此同步研究木質素成分及礦質元素具有重大的意義。

傳統消解的方法只能獲得木質素組織平均結果。僅靠拉曼只能解析木質素分子結構，僅靠 LIBS 只能獲得元素信息。傳統研究采用兩種方法分別測試，難以實現真正的同微區采樣，會丟失木質素分子與礦質元素原位共定位信息。樣品測量點不同也會造成分子?元素信號空間不匹配等問題。

激光誘導擊穿光譜(LIBS)是一種原子發射光譜技術，用于元素的測量。拉曼散射技術(Raman)是一種非破壞性的分子光譜分析技術，可以對有機物及無機物進行分析，是一種應用于物質分子結構研究的分析方法。EcoChem Pro一體化LIBS + 拉曼系統，同一樣品、同一測點、同步采集木質素拉曼分子指紋與 LIBS 全元素指紋信息，為解析木質素與元素的聯合研究提供了全新的原位分析手段。拉曼告訴我們這個位點是什么木質素；LIBS 告訴我們同一個位點富集哪些礦質元素。

本文的研究針對高粱根內皮層開展系統研究，揭示了硅與木質素的精妙的互作模式。高粱根內皮層細胞壁預先形成斑點狀修飾木質素位點，該特化木質素位點作為二氧化硅（硅）的成核模板；在缺硅環境下，該位點的修飾木質素會充分交聯進入細胞壁，喪失硅成核能力；當環境存在硅酸時，硅酸會在該木質素斑點上聚合沉積形成硅聚集體；硅沉積反過來改變局部木質素聚合程度。文中也指出了現有其他科研方法的不足：消解化學分析雖然可以得到整塊組織平均數據，但是丟失了細胞壁微米微區信息；不同儀器的測試方式無法保證分子信號與元素信號來自同一個微區。

上圖為高粱根內皮層木質素與硅的共定位示意圖。木質素分子位點決定硅在哪里沉積，硅沉積又反過來改造木質素化學結構。

本研究采用多模態成像手段，聯合拉曼等多種技術對高粱葉片切片開展化學成分表征分析。將硅的沉積行為與表皮特定有機組分（尤其是木質素）建立關聯。

上圖為高粱葉片多組織拉曼光譜與 PCA 分類結果圖。說明依靠拉曼光譜可區分高粱葉片表皮、維管束鞘、木質部等不同組織的木質素分子特征，但拉曼本身無法檢測硅等礦質元素，必須搭配 LIBS技術進行元素檢測，才能真正建立木質素與硅沉積的空間關聯。

文中指出，以鈣離子 Ca2?為例，Ca2?作為胞內第二信使，正向調控水楊酸、茉莉酸甲酯等誘抗劑誘導的木質素生物合成；外源施加 Ca2?能夠顯著提升葉片木質素積累；而鈣螯合劑 EGTA、鈣通道抑制劑 LaCl?會顯著抑制木質素合成提升效應。

上圖為鈣對BABA處理番茄誘導葉（A）和非誘導葉（B）中木質素的影響。

這類生理實驗大多采用消解后對整體樣品進行測定，只能得到組織平均含量，無法回答細胞壁哪個微區發生了木質素變化。該位點局部 Ca 元素豐度如何改變，批量消解會丟失微米級空間信息。通過LIBS  + 拉曼復合技術，我們可以得到木質素聚合物的變化情況以及微量元素的豐度。

文中實驗可采用北京澳作生態儀器有限公司自主研發的EcoChem Pro激光光譜元素分析系統。該系統同步采用激光誘導擊穿光譜(LIBS)技術和拉曼散射技術(Raman)，分別用于元素和分子信息的測量。LIBS激光能量200mJ@1064nm，能量輸出0-100%可調。拉曼激光波長785nm，功率≥500mW，波長范圍：250-2700cm-1，可有效的避免熒光的干擾。系統內置高精度全自動三維工作臺；樣品室可通入氦氣或氬氣，排除空氣的干擾、提高實驗效果。

通過本文，我們了解了LIBS與拉曼復合系統的特殊優勢。相對于傳統分開檢測的方案，EcoChem Pro 系統可以同源、同步檢測木質素成分和富集的微量金屬元素，為更多的樣品精準、深度檢測提供了更強有力的手段。LIBS與拉曼技術的結合作為一種新興的、快速的分析模式，有著傳統儀器所不具備的更多功能。隨著這一技術的發展，它必將在元素和分子同步分析領域發揮越來越重要的作用。