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 一、植物學(xué)

植物在我們身邊無(wú)處不在，綠色植物光合作用產(chǎn)生的氧氣供養維系著(zhù)人類(lèi)的生存，人類(lèi)的衣食住行也隨處可見(jiàn)植物的身影，從開(kāi)始對植物形態(tài)上的簡(jiǎn)單認識，隨著(zhù)后來(lái)顯微工具和理論認識的發(fā)展，逐漸開(kāi)始了植物解剖學(xué)、植物生理學(xué)、植物胚胎學(xué)、植物遺傳學(xué)等不同的研究，使人類(lèi)對植物的認識更加深刻。

二、顯微成像技術(shù)在植物學(xué)研究中的應用

（1）顯微鏡下的植物型態(tài)植物解剖

從解剖學(xué)特點(diǎn)去研究植物個(gè)體構造、發(fā)育等特點(diǎn)，通常是借助體式顯微鏡或常規的生物顯微鏡，從比較宏觀(guān)（相對于細胞大小而言）的角度對活體植物或切片植物組織進(jìn)行觀(guān)測，從而研究植物的器官、形態(tài)構造和發(fā)育特點(diǎn)。

體視顯微鏡下的葉子

體式顯微鏡下的花房，黃色為花粉

 

花萼組織切片顯微觀(guān)察

花芽切片觀(guān)察

（2）顯微鏡下的植物生理

包括呼吸生理、光合生理等，如觀(guān)測樹(shù)葉的氣孔結構去研究呼吸生理，氣孔是吸收外界CO₂并吐出O₂的重要通道，同時(shí)影響著(zhù)光合作用和蒸騰作用，一般白天開(kāi)，晚上閉。其開(kāi)閉受保衛細胞失水吸水控制，一般吸水后保衛細胞膨脹彎曲，氣孔打開(kāi)；失水后保衛細胞重新伸直，氣孔關(guān)閉。 

葉子的氣孔

此外，這一方向還包括對植物細胞的研究，觀(guān)察外界因素對植物細胞形態(tài)的影響等。

MF23+MSX2拍攝的明場(chǎng)狀態(tài)下的植物根須切片，可見(jiàn)植物細胞

（3）顯微鏡下的植物基因學(xué)

植物細胞有自發(fā)熒光現象，包括細胞壁纖維素和木質(zhì)素的淡綠色自發(fā)熒光（約540nm），以及葉綠體的藍色和紅色自發(fā)熒光（兩種激發(fā)波段）。

MF23+MSX2拍攝的熒光狀態(tài)下的植物根須切片（自發(fā)熒光）

目也可應用外來(lái)的植物病毒表達載體（如GFP等），通過(guò)農桿菌侵染植株，使植株細胞可以表達GFP，使用特定波長(cháng)的激發(fā)光，可以觀(guān)察到相應的熒光蛋白，此種方式可用于活體檢測，無(wú)需預處理，且植物本身不含此種綠色熒光，可避免假陽(yáng)性。這種方式，可以應用與篩選出高基因表達的植物，可提高農作物產(chǎn)量、質(zhì)量，并不斷適應人們對糧食的更高需求。

GFP熒光和自發(fā)熒光同時(shí)激發(fā)

在植物學(xué)研究中，有一類(lèi)植物可稱(chēng)為植物界中的“果蠅"，就是擬南芥，它是一種模式生物，具有發(fā)育快、個(gè)體小、可大量繁殖、結構簡(jiǎn)單、易于觀(guān)察內部結構和細胞、嚴格的閉花自花傳粉、穩定遺傳等優(yōu)點(diǎn)。擬南芥基因幫助水稻增產(chǎn)；有助于人類(lèi)疾病的原理研究，擬南芥中生長(cháng)素信號傳導途徑對認識人類(lèi)某些疾病的發(fā)病機理提供幫助。它在糧食增產(chǎn)、農作物耐逆、環(huán)境保護等域做出了重要貢獻。

在異源染色質(zhì)鑒定、染色體物理圖譜構建、染色體RNA和基因組進(jìn)化研究等域，還會(huì )使用FISH熒光原位雜交技術(shù)對植物基因進(jìn)行標記，但相關(guān)技術(shù)和儀器要求較高，目還不算一種普遍的研究手段。

植物的FISH熒光原位雜交

三、顯微成像技術(shù)在植物學(xué)中的挑戰

（1）成像目標尺寸變化大

和模式生物研究類(lèi)似，植物學(xué)研究很多時(shí)候會(huì )需要對植物宏觀(guān)型態(tài)和微觀(guān)型態(tài)進(jìn)行成像，比如GFP標記在莖葉中的分布就需要比較低倍、宏觀(guān)的成像，需要用到體視熒光顯微鏡或類(lèi)似解決方案，而細致到細胞層面則需要用到切片搭配生物顯微鏡，因此視乎需要，可能需要1臺或2臺顯微鏡。

（2）觀(guān)察植物熒光時(shí)減少自發(fā)熒光的干擾

在觀(guān)察植物等多細胞生物時(shí)，一般利用熒光蛋白選擇性地標示目標細胞或結構，在植物熒光觀(guān)察中，若作為觀(guān)察目標的細胞或蛋白質(zhì)的信號微弱時(shí)，自身熒光會(huì )干擾識別，尤其在觀(guān)察植物細胞時(shí)，細胞壁、葉綠體等發(fā)出自身熒光的物質(zhì)是造成熒光模糊、重疊干擾的典型因素。使用合適的濾光片對于改善自發(fā)熒光干擾很有幫助，而且比較簡(jiǎn)單容易實(shí)現，例如在植物細胞觀(guān)察中，可以使用帶通發(fā)射濾光片過(guò)濾細胞壁形成的黃色熒光，從而在抑制熒光模糊等自身熒光影響的情況下進(jìn)行熒光觀(guān)察。

（3）活體觀(guān)察時(shí)紫外光對樣本和儀器的損傷

在觀(guān)察GFP熒光現象時(shí)，通常會(huì )使用紫外波段的光進(jìn)行激發(fā)，但是這一波長(cháng)的光長(cháng)時(shí)間照射對細胞損傷較大，同時(shí)對顯微鏡的光學(xué)鍍膜也有一定的損傷，尤其對落射熒光的體視顯微鏡有巨大傷害。一種應對思路是將紫外波段的激發(fā)光作為單獨的外置光源，可以進(jìn)行獨立調節控制，避免高強度長(cháng)時(shí)間的照射造成樣本和光學(xué)鍍膜損傷，另一種思路是使用紫色V波段取代紫外線(xiàn)作為激發(fā)光源。

四、推薦

（1）宏觀(guān)明場(chǎng)和熒光觀(guān)察方案

推薦：體視顯微鏡MZ62/MZ101/MZX100/MZX81 + 高色彩還原相機MS60/MSX1

? 長(cháng)工作距離物鏡，靈活變倍，滿(mǎn)足對活體植物或植物器官等的放大觀(guān)察

? 采用高亮白光LED照明，支持透射、反射、透反射照明，可根據樣本靈活選擇

? MS60/MSX1滿(mǎn)足有限預算下的高質(zhì)量明場(chǎng)觀(guān)察需要，色彩還原好，細節豐富

? MZ62和MZ101可搭配簡(jiǎn)易體視熒光實(shí)現熒光觀(guān)察

? MZX100可升級數顯LED熒光模塊，實(shí)現更多通道熒光觀(guān)察

? MZX81一步到位滿(mǎn)足高質(zhì)量明場(chǎng)和熒光成像需要

（2）植物切片觀(guān)察和組織培養觀(guān)察方案

推薦：MI52-N/MF52-N/MF23 + 高色彩還原顯微鏡相機或高靈敏顯微鏡相機

? MI52-N倒置顯微鏡可觀(guān)察植物切片和植物組織培養，方便易用

? 搭配MS60/MSX1等高色彩還原顯微鏡相機可滿(mǎn)足明場(chǎng)成像需要

? MF52-N/MF23自帶數顯熒光模塊，可滿(mǎn)足熒光成像需要

? 熒光成像推薦搭配MC50-S/MS23等高靈敏度相機

（3）FISH熒光原位雜交觀(guān)察方案

推薦：MF43-N + MG100/MG120 + 高靈敏度相機MC50-S/MS23

? 研究級熒光顯微鏡機身，具備更好的熒光效果和更強的擴展性能，應對各種需求

? 6孔轉盤(pán)式熒光附件，可按需自主選擇激發(fā)塊，實(shí)現對多種熒光染料觀(guān)測

? 可定制雙通等特殊濾光片組，實(shí)現效率更高的FISH觀(guān)察需求

? LED激發(fā)光源，大功率寬光譜激發(fā)效果好，即開(kāi)即用使用便捷，壽命長(cháng)性?xún)r(jià)比高

? 高靈敏度相機，效率更高實(shí)時(shí)反饋動(dòng)態(tài)圖像，搭配軟件可實(shí)現FISH等應用

（4）四大各品牌普通顯微鏡升級熒光觀(guān)察

推薦：數顯熒光模塊，或批量定制熒光模塊

? 可適配四大各品牌大部分無(wú)限遠光學(xué)顯微鏡，高性?xún)r(jià)比升級熒光觀(guān)察

? 數顯屏幕，直觀(guān)顯示當前波段和亮度，方便定量分析

? 內置LED熒光光源，可選單色或BGU等三色激發(fā)，可選電動(dòng)切換或四色激發(fā)

? 可選V紫色通道激發(fā)取代紫外激發(fā)，避免長(cháng)時(shí)間紫外線(xiàn)觀(guān)察損傷體視顯微鏡變倍體

（5）四大各品牌熒光顯微鏡升級LED熒光光源或定制熒光激發(fā)塊

推薦：寬光譜大功率熒光光源MG-120，四通道光源MG-120

? 可匹配四大各品牌主流熒光顯微鏡，覆蓋可見(jiàn)光激發(fā)光譜，激發(fā)效果穩定

? 觸屏控制器，直觀(guān)易用的操作體驗，可加入人走燈滅等智能功能

? 壽命長(cháng)，即開(kāi)即用，1個(gè)LED光源頂50個(gè)汞燈，無(wú)需預熱

? 光強調節高度線(xiàn)性，MG-120支持軟件觸發(fā)和TTL電平脈沖模式觸發(fā)