花粉不僅是植物遺傳、育種、進化、生殖的重要研究對象,也是孢粉分析、蜂群培育、藥物制造、醫療及生理實驗的重要材料。在農業生產及常規雜交育種中,花粉質量直接關系著后期結籽率及作物的產量,因此研究花粉的活性和育性成為不可缺少的基礎性工作。花粉活力是花粉具有的生長、萌發、或發育的能力。掌握快速、精準分析花粉活力的測定方法,對于提高育種效率具有重要的作用和意義。
圖1.傳統染色鏡檢法(fa)
目前,花粉活(huo)力檢測(ce)主要的研究方(fang)法有(you)基(ji)于熒光染色的流(liu)式細胞分析(xi)法、顯微鏡觀察法、萌發(fa)率測(ce)定等。這(zhe)些方(fang)法往往操作復雜,需要有(you)專業人員(yuan)花費較長(chang)的時間進行預處理、需使用染色劑、測(ce)量通(tong)量低(di)(di)且重復性(xing)(xing)差,實(shi)驗(yan)結果(guo)受人為因(yin)素影響(xiang)較大(da)。如圖(tu)1,當使用基(ji)于熒光信(xin)號的流(liu)式細胞分析(xi)方(fang)法時,預處理時間長(chang),實(shi)驗(yan)結果(guo)可(ke)重復性(xing)(xing)低(di)(di);當在(zai)顯微鏡下觀察時,我們可(ke)以觀察花粉的形(xing)態(tai)特征、但卻不能得到(dao)量化的形(xing)態(tai)參數。
針對這些情(qing)況,瑞士Amphasys公司基(ji)于傳統流(liu)式細胞法和庫(ku)爾特計(ji)數法,研(yan)發出一款利用阻抗微(wei)流(liu)式細胞分(fen)析(xi)技術測量(liang)花粉(fen)活(huo)力的新(xin)設備—Ampha Z32,揭開了花粉(fen)活(huo)力研(yan)究的新(xin)篇章。該方法無需染色標(biao)記、操作簡(jian)單,可實(shi)現花粉(fen)大小(xiao)、活(huo)性的實(shi)時、高通(tong)量(liang)、快(kuai)速、精準(zhun)測量(liang),大大節(jie)省了科研(yan)工作者(zhe)的時間和勞動支出。
圖2. 傳統染(ran)色鏡檢法(FDA/PI)和阻抗微流式細胞法(IFC)測(ce)量結果(guo)對比&相關性分析
右圖甜椒花粉為傳統染色法與花粉活(huo)力分(fen)析儀(yi)測定的結果相(xiang)關性(xing),發現兩者的相(xiang)關性(xing)非常(chang)好(hao)R2 =0.9951。
采(cai)集甜椒花粉(fen)分別用傳(chuan)統染色鏡檢(jian)法(fa)(fa)和阻(zu)抗微(wei)流(liu)式細胞法(fa)(fa)測(ce)量(liang)花粉(fen)活力,結(jie)(jie)果表明(ming)兩種方(fang)法(fa)(fa)測(ce)量(liang)結(jie)(jie)果具有非常好(hao)的(de)(de)相關性,R2=0.9951(如圖2)。其中,使(shi)用阻(zu)抗微(wei)流(liu)式細胞法(fa)(fa)進行4次測(ce)量(liang),總共僅需不到15分鐘(zhong),且測(ce)量(liang)標準(zhun)差<1%;而使(shi)用傳(chuan)統染色鏡檢(jian)法(fa)(fa),4次測(ce)量(liang)結(jie)(jie)果卻要耗費近(jin)20個小時(shi),測(ce)量(liang)標準(zhun)差小于10%。由此可(ke)見,阻(zu)抗微(wei)流(liu)式細胞法(fa)(fa)不僅節約(yue)了大量(liang)的(de)(de)測(ce)量(liang)時(shi)間,還可(ke)以(yi)得(de)到與傳(chuan)統方(fang)法(fa)(fa)一致甚(shen)至是(shi)優(you)于傳(chuan)統方(fang)法(fa)(fa)的(de)(de)測(ce)量(liang)結(jie)(jie)果。
工作原理(li)
花粉活力(li)分析儀Ampha Z32的測量核心是內置微電(dian)極(ji)的微流控芯片。細(xi)胞(bao)(或(huo)顆(ke)粒)在注入(ru)區(qu)(qu)(qu)(圖(tu)3綠色框所示區(qu)(qu)(qu)域,通(tong)道尺寸為(wei)20×200mm)雙向電(dian)泳作(zuo)用(yong)下,自動排成一列并依次(ci)通(tong)過檢測區(qu)(qu)(qu)域(紅色框區(qu)(qu)(qu)域,通(tong)道尺寸10×10mm~40×40mm),此區(qu)(qu)(qu)域內有兩個不(bu)同(tong)的電(dian)場,當細(xi)胞(bao)(或(huo)顆(ke)粒)的大小、形(xing)狀(zhuang)(zhuang)甚至是細(xi)胞(bao)活力(li)狀(zhuang)(zhuang)況不(bu)同(tong)時,就(jiu)會產生不(bu)同(tong)信號差(cha)(圖(tu)3中b、c),從而得到(dao)細(xi)胞(bao)(或(huo)顆(ke)粒)的數量、活性(xing)等(deng)參數,檢測完的細(xi)胞(bao)
(或顆粒(li))隨流體介質沿(yan)管道排出。
AmphaChip專(zhuan)利芯片 單細(xi)胞(bao)分析可重復多(duo)次使用
圖3. 工作(zuo)原理
主要功能
檢測(ce)花粉等(deng)非生物(wu)顆粒以及細菌(jun),酵母菌(jun)(含(han)孢子),動植(zhi)物(wu)細胞(bao),及藻類等(deng)的生物(wu)細胞(bao)的大小、細胞(bao)形態、樣品(pin)濃度、細胞(bao)活性、細胞(bao)凋亡、細胞(bao)分化等(deng)指標。
應(ying)用領(ling)域
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