FluorCam多光譜熒光成像技術(shù)應(yīng)用案例——高通量環(huán)境毒性生物標(biāo)記檢測

捷克全球變化研究所與丹麥哥本哈根大學(xué)長期合作研究開發(fā)一種環(huán)境毒性物質(zhì)如除草劑、重金屬等的高通量生物標(biāo)記篩選方法。他們使用高等植物的光自養(yǎng)細(xì)胞懸液，結(jié)合FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(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(guān)研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明光自養(yǎng)細(xì)胞懸液結(jié)合FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)就是一種非常好的環(huán)境毒性生物標(biāo)記。

圖1. 左：番茄細(xì)胞懸液添加不同濃度敵草隆后的FluorCam高通量葉綠素?zé)晒獬上駲z測；右：在FMT150和AG230中培養(yǎng)的紅葉藜細(xì)胞懸液，準(zhǔn)備后續(xù)的FluorCam葉綠素?zé)晒獬上穹治觯⊿egečová，2017, 2018）

在最新的研究中，他們分別對擬南芥植株和細(xì)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(jìn)行了葉綠素?zé)晒獬上窈投喙庾V熒光成像分析。數(shù)據(jù)經(jīng)過主成分分析，證明擬南芥細(xì)胞懸液結(jié)合葉綠素?zé)晒獬上窈投喙庾V熒光成像分析是一種非常有效的植物毒性脅迫高通量預(yù)篩系統(tǒng)。這兩種成像檢測技術(shù)分別檢測毒性物質(zhì)對光合系統(tǒng)和次生代謝的影響，使檢測結(jié)果更加全面和準(zhǔn)確。比起使用植株來進(jìn)行類似篩選，這一生物標(biāo)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(zhì)脅迫響應(yīng)、減少培養(yǎng)空間、節(jié)省材料與毒性物質(zhì)等方面都有很大優(yōu)勢（Segečová，2019）。

圖2. 左：葉綠素?zé)晒獬上窈投喙庾V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(xì)胞懸液；右：敵草隆處理后的擬南芥植株

參考文獻(xiàn)：

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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