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5-羟甲基胞嘧啶（5hmC）是5-甲基胞嘧啶（5mC）经过TET蛋白氧化产生的,是5mC的羟基化形式。研究表明,5hmC在神经元细胞和胚胎干细胞中含量相对较高,表明其在哺乳动物胚胎发育、细胞核重编程、基因表达调控和癌症进展等方面发挥重要作用。作为去甲基化的中间产物,其在动植物的生命活动中发挥着至关重要的作用。因此,5hmC被视为DNA的第六碱基。但是,由于5hmC与5mC结构相似且在动植物中含量很低。因此,实现对其的检测需要较高的灵敏度与特异性。目前常用的检测5hmC的方法有单分子实时测序法、毛细管电泳法、高效液相色谱-质谱联用、薄层色谱法和荧光法等。尽管这些方法可以实现准确检测,但是仍然存在一些问题,比如需要大型精密仪器,操作步骤复杂,成本昂贵等。因此寻找操作简单,成本低廉,检测速度快,灵敏度高的检测是研究热点。本文利用WS2、MoS2/C3N4异质结、C3N4以及功能化的Fe3O4作为基底材料,并通过硼酸功能化碳点（B-CDs）、ZnO、二茂铁羧酸聚合物（PFc）和钌的衍生物（Ru）等实现信号扩增,构建了光电化学传感器和电致化学发光传感器完成对5hmC的检测。而且,我们还将制备的传感器应用于动植物体内5hmC含量的检测,为污染物对植物的生态毒理研究和动物疾病诊断研究提供新的思路和方法。（1）本研究以WS2纳米片为光电活性材料,以硼酸功能化碳点（B-CDs）为信号放大单元,研制了一种用于5hmC检测的新型光电生物传感器。这种生物传感器也可以用来对糖基转移酶（β-GT）活性进行评估。首先,将WS2纳米片和金纳米粒子（AuNPs）固定在ITO电极表面。接着,将探针DNA通过Au-S键固定在电极表面。然后,将含有5hmC的互补DNA杂交至修饰电极表面。随后,β-GT在5hmC的羟甲基位置引入糖基。经过糖基化后,B-CDs可以进一步固定在修饰电极表面,形成强光电流。此生物传感器具有良好的选择性、灵敏度和重现性,对于5hmC和β-GT的最低检出限位分别为0.00340 nM和0.0280 unit/mL。实验结果表明,此传感器不仅可用于5hmC和β-GT活性的检测,而且还可用于β-GT抑制剂的筛选。（2）基于ZnO对MoS2/C3N4异质结的光电流抑制作用,制备了一种新型的光电化学生物传感器实现对5hmC的检测。首先,以MoS2和C3N4为光电材料对ITO电极进行连续修饰,使其具有较强的光电流响应。接下来,5hmC的羟甲基（-CH2OH）被KRuO4氧化生成醛基（-CHO）,其中5hmC转化为5-甲酰基胞嘧啶（5fC）。然后,通过C3N4的氨基（-NH2）和5fC的醛基（-CHO）共价反应,可以在电极表面捕获5fC。最后,ZnO-PAMAM复合物共价连接在固定在电极的5fC磷酸基团上,其可以降低C3N4对MoS2的电子转移,降低光的吸收和消耗电子供体,从而导致光电流降低。在最佳条件下,0.01-200 nM浓度范围内光电流与5hmC浓度的对数呈线性关系,最低检出限为2.60 pM。该方法具有良好的选择性,可用于DNA中5hmC与5-甲基胞嘧啶（5mC）的鉴别。最后,利用光电生物传感器成功地研究了重金属离子(Cd2+)和植物激素（脱落酸、6-苄基嘌呤、3-吲哚乙酸）对水稻幼苗叶片中5hmC表达的影响。（3）本实验利用PFc对C3N4 ECL信号的抑制作用构建了一种用于5hmC检测的电致化学发光传感器。首先,以TiO2/MoS2/C3N4/GCE为基底电极（其中,C3N4为ECL活性材料,MoS2纳米片为助催化剂,TiO2为磷酸基捕获试剂）,在K2S2O8共反应试剂存在的情况下,基底电极获得较强的ECL信号。然后,在甲基转移酶（M.HhaI）的催化作用下,5hmC的-CH2OH与PFc的-SH发生共价反应,合成了5hmC和PFc复合物（5hmC-PFc）。最后,通过基底电极表面的TiO2与5hmC-PFc复合物的磷酸基团的特异性相互作用,5hmC-PFc被捕获在TiO2/MoS2/C3N4/GCE电极表面。在最佳条件下,5hmC在0.01-500 nM范围内,检出限为3.21 pM（S/N=3）。更重要的是,将5hmC与PFc的反应转移到溶液中进行,可以保持酶的高活性,确保5hmC的被捕获效率。此外,该生物传感器还成功应用于马立克氏病病毒感染的鸡胚成纤维细胞基因组DNA中5hmC的检测,为鸡马立克氏病的诊断提供新的方法。（4）本实验构建了一种基于巯基化的Fe3O4磁珠和5hmC特有的-CH2OH的共价化学反应的电致化学发光传感器用于5hmC的检测。首先制备了Fe3O4磁珠,并对其进行了改性引入-SH。然后,在M.HhaI的催化下,5hmC的-CH2OH与巯基化Fe3O4的-SH反应,在磁珠表面捕获5hmC。之后,通过一系列反应,钌的衍生物（Ru（bpy）2（phen-5-NH2）（PF6）2）（Ru）进一步固定在磁珠表面。而且,这些反应都转移到溶液中进行,保证生物分子活性,从而确保反应的充分进行。最后,通过Ru的引入产生ECL信号。5hmC浓度与ECL信号强度在0.01-500 nM范围内呈良好的线性关系,检出限为2.86 pM（S/N=3）。此外,我们还用该方法研究了J亚型禽白血病病毒感染的鸡胚成纤维细胞基因组DNA中5hmC含量的变化。