FluorCam多光譜熒光成像技術應用案例——高通量環(huán)境毒性生物標記檢測

捷克全球變化研究所與丹麥哥本哈根大學長期合作研究開發(fā)一種環(huán)境毒性物質如除草劑、重金屬等的高通量生物標記篩選方法。他們使用高等植物的光自養(yǎng)細胞懸液，結合FluorCam葉綠素熒光成像系統(tǒng)、FMT150藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)、AlgaeTron AG230藻類培養(yǎng)箱等儀器開展了大量相關研究。實驗結果表明光自養(yǎng)細胞懸液結合FluorCam葉綠素熒光成像技術就是一種非常好的環(huán)境毒性生物標記。

圖1. 左：番茄細胞懸液添加不同濃度敵草隆后的FluorCam高通量葉綠素熒光成像檢測；右：在FMT150和AG230中培養(yǎng)的紅葉藜細胞懸液，準備后續(xù)的FluorCam葉綠素熒光成像分析（Segečová，2017, 2018）

在最新的研究中，他們分別對擬南芥植株和細胞懸液施加了敵草隆、草甘膦和重金屬鉻，使用FluorCam多光譜熒光成像系統(tǒng)對其進行了葉綠素熒光成像和多光譜熒光成像分析。數(shù)據(jù)經(jīng)過主成分分析，證明擬南芥細胞懸液結合葉綠素熒光成像和多光譜熒光成像分析是一種非常有效的植物毒性脅迫高通量預篩系統(tǒng)。這兩種成像檢測技術分別檢測毒性物質對光合系統(tǒng)和次生代謝的影響，使檢測結果更加全面和準確。比起使用植株來進行類似篩選，這一生物標記系統(tǒng)在高通量數(shù)據(jù)獲取、快速脅迫檢測、高靈敏度、同質脅迫響應、減少培養(yǎng)空間、節(jié)省材料與毒性物質等方面都有很大優(yōu)勢（Segečová，2019）。

圖2. 左：葉綠素熒光成像和多光譜熒光成像數(shù)據(jù)的主成分分析；中：敵草隆、草甘膦和鉻處理后的擬南芥細胞懸液；右：敵草隆處理后的擬南芥植株

參考文獻：

1. Segečová A, et al. 2017. Stress Response Monitoring of Photoautotrophic Higher Plant Suspension Cultures by Fluorescence Imaging for High-Throughput Toxic Compound Screening. Journal of Environmental Protection 8, 678-692

2. Segečová A, et al. 2018. Advancement of the cultivation and upscaling of photoautotrophic suspension cultures using Chenopodium rubrum as a case study. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. doi: 10.1007/s11240-018-1441-6

3. Segečová A, et al. 2019. Noninvasive determination of toxic stress biomarkers by high-throughput screening of photoautotrophic cell suspension cultures with multicolor fluorescence imaging. Plant Methods 15:100 

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