大豆是我國重要的經濟作物。大豆的營養成分相對全面，尤其是蛋白質的含量。另外，大豆中的礦質元素含量也十分豐富。不但有人體所需的無機鹽，如Ca，Mg，K，P等，還含有豐富的微量元素，如Cu，Fe，Zn，Na，Mn等。
之前人們對大豆礦質元素的影響研究相對較少，但是礦質元素在人體發育以及新陳代謝中發揮著巨大的作用。針對大豆的成分進行分析可以更好的了解礦質元素對作物的影響。微量元素對人體健康很重要，例如缺少Fe元素人體會貧血。另外，一些重金屬元素含量超標又會產生不良的影響，甚至有致癌的作用。本文針對大豆的主要礦質元素富集情況進行原位分析，以了解大豆種子中元素的分布情況。
近年來激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術作為一種新興的元素檢測和分析技術已經廣泛的應用于生態樣品測量、種質資源鑒定、珠寶、地質及工業等諸多領域。當激光作用于樣品表面時，在極短的時間內誘導產生含有樣品物質信息的等離子體。通過對等離子體發出的光譜進行收集分析，建立光譜與元素一一對應的關系。由此可以檢測出元素周期表中的大部分元素，檢測限可達ppm級。通過標準物質定標后可以進一步得到元素的含量信息。
實驗裝置我們采用EcoChem 激光光譜元素分析系統。激光能量25mJ@266nm，能量輸出0-99%可調；重現率20Hz，脈寬<6n；光斑大小20-200μm連續可調；自動雙光閘，穩定控制激光能量和LIBS信號；檢測器譜寬190-1040nm，光譜精度±0.05nm，門延遲0.5ns-1ms，分辨率0.5ns；樣品自動高度調整的功能；三維全自動工作臺；樣品室可通入氦氣或氬氣。
取籽粒飽滿的轉基因大豆種子，沿中心切開，做內部表面的元素分布掃描。實驗時為了得到更好的信號，我們采用0.3μs為延遲時間，80%能量輸出，光斑100μm，10次脈沖的信號累加。
大豆樣品
大豆主要礦質元素特征譜線
通過元素分布分析，一次性得到了各主要元素的富集分布結果，如下圖所示。暖色部分表示元素含量高，冷色部分表示元素含量低。
K、Na元素主要富集在子葉的芯部和外圍種皮
含量較高，Si元素分布較均勻
C、Ca、Mg元素在胚芽、胚軸處
富集比較明顯，左側遠離種臍處富集相對較多
H、O元素分布不均
左側遠離種臍處富集較多，胚芽、胚軸處也有富集
N元素分布不均，左側遠離種臍處富集較多
重金屬Cd元素的分布不均，主要富集在上半部及胚芽處
通過本實驗，我們對大豆的主要礦質元素富集情況進行了原位分析，了解了大豆種子中不同元素的分布富集情況。我們還可以進一步分析不同大豆種子的元素分布情況，甚至可以結合土壤中的微量元素一起測量，以了解土壤中微量元素與植物體、種子之間元素含量和富集情況的關系。更好的指導精準施肥，改善作物品質等。
激光誘導擊穿光譜技術作為一種新興的、快速的、微損的微區化學分析技術，是目前傳統儀器的一個很好的補充，有著傳統儀器所不具備的更多功能。隨著這一技術的發展，它必將在生態元素分析領域發揮越來越重要的作用。
