非損傷微測技術應用于擬南花粉管Ca2+流速檢測

植物雖然缺少很多在哺乳動物中調(diào)節(jié)細胞內(nèi)鈣離子濃度的機制，但是它們?nèi)匀焕�用鈣離子信號來幫助完成多種生理功能，這其中仍有許多Ca²⁺調(diào)控機制還無法準確解釋清楚。

2018年5月4日，馬里蘭大學學者在Science上發(fā)表了一篇文章，題目為“CORNICHON sorting and regulation of GLR channels underlie pollen tube Ca²⁺ homeostasis”，主要研究花粉管Ca²⁺穩(wěn)態(tài)的調(diào)控機制。

研究中利用非損傷微測技術（Non-invasive Micro-test Technology, NMT），檢測了野生型（Col-0）和不同種類突變體的擬南芥花粉管尖端Ca²⁺吸收速率。

花粉管尖Ca²⁺流檢測圖

結(jié)果顯示，谷氨酸類受體通道（GLRs）的排布與激活與CNIH蛋白相關�；ǚ酃鼙磉_單突變體擬南芥GLRs（AtGLRs）表現(xiàn)出生長、花粉管質(zhì)膜Ca²⁺通道顯示的Ca²⁺流速；但是，高階突變體AtGLR3.3表現(xiàn)出與假設相反的現(xiàn)象：這些差異可以通過亞細胞AtGLR定位來解釋，研究人員同樣探討了這樣的排序中AtCNIHs的意義。他們發(fā)現(xiàn)AtGLRs與AtCNIH對的互作產(chǎn)生了特定的胞內(nèi)定位點。在不含配體的哺乳動物細胞中，AtCNIHs進一步觸發(fā)了AtGLR活性。這些數(shù)據(jù)結(jié)果共同揭示了一種機制，即AtCNIHs引發(fā)AtGLRs的排布和活性變化，從而調(diào)控Ca²⁺穩(wěn)態(tài)。

野生型及不同類型突變體擬南花粉管Ca²⁺流速檢測。正值表示吸收

NMT花粉管研究案例

（1）NO調(diào)節(jié)花粉管生長過程中胞內(nèi)外Ca2+的變化和細胞壁構(gòu)

（2）Science展望：離子流與花粉管尖端生長

（3）煙草花粉管作為離子動力學研究的模型

（4）花粉管是研究植物細胞陰離子轉(zhuǎn)運的模式材料

（5）肌醇鹽和Cl-流調(diào)控花粉管的生長和細胞的體積

（6）硼影響花粉管生長的機制

（7）離子流在花粉管生長中的作用

大到植物組織，小到單細胞，非損傷憑借其可測樣品尺寸廣的特點，其可應用領域覆蓋醫(yī)學生理學、植物科學、動物科學、微生物學、環(huán)境科學等。

1、抗菌性能

細菌的尺寸雖然小到無法檢測單個個體，但是可以提供富集等方法，檢測細菌層的信號（下圖）。非損傷微測系統(tǒng)通過檢測細菌的代謝、鈣信號等信息，直接反映細菌生理狀態(tài)，評價各類材料的抗菌性能。

細菌的離子動態(tài)平衡

《科學》美國重啟噬菌體抗菌臨床試驗---如何避免又入狼群？

2、生物降解性能

如何提升材料的生物降解性能？生物降解性能與降解過程中微生物的生理狀態(tài)密切相關。利用非損傷微測系統(tǒng)，可以快速、精細了解細菌的各項生理狀態(tài)，從而得知具備哪些化學、物理特性的材料，才有更好的生物降解性能。

3、仿生智能界面材料

非損傷微測系統(tǒng)的獨特之處，不僅在于其檢測對象尺寸范圍廣，甚至連沒有生物活性的金屬、涂層等材料，也同樣可以檢測！

只要有離子、分子流動（擴散）的地方，無論信號來源于生物/非生物樣品，非損傷微測系統(tǒng)都可以檢測到。目前，在合金、涂層、仿生材料領域，均有應用，并發(fā)表了相關成果。

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