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3D观察花细胞:无需电子显微镜

 

总结:科学家需要高分辨率的植物细胞图像,以便于研究关于植物的课题。扫描电子显微镜的冷冻干燥、电子束以及真空等都会对细胞造成损坏,这都会影响细胞的形状、尺寸和发展等。此外,准备扫描电子显微镜样品需要特殊的设备,这也为实验室增加经费负担。研究人员开发的一种新技术可以减少对细胞的损坏,使得过程更加经济有效。

来源:Jacob B. Landis

科学家需要高分辨率的植物细胞图像,以便于研究关于植物的课题。目前这些图像都是通过扫描电子显微镜获得的,因为扫描电子显微镜是所有科学研究很常见的技术。

然而,对于生物样品来讲,情况就不是那么乐观了。材料的冷冻干燥、电子束以及真空等都会对细胞造成损坏,这都会影响细胞的形状、尺寸和发展等。此外,准备扫描电子显微镜样品需要特殊的设备,这也为实验室增加经费负担。弗罗里达大学的研究人员开发的一种新技术可以减少对细胞的损坏,使得过程更加经济有效。“为了观察不同植物的细胞,”Jacob Landis说,“除了SEM以外,我们可以有其他的选择。这些其他的选择可能更加容易,且不需要其他的特殊设备来准备样品等。”

Landis及其同事提出了一种方案—光学三维切片重建法,这种方法使用复式荧光显微镜。复式显微镜有多个镜头,可以反射光并投射出高倍图像。显微镜和安装的照相机可以对植物细胞进行分层,从而捕捉样品材料的平面照片,然后经过重建获得高分辨率的3D图像。Landis使用新开发的工具来观察花瓣的表皮细胞。对于遗传学家、农学家和生态学家来说,这种细胞包含有丰富的信息,例如花表皮细胞影响花的颜色和发展,以及生态相互作用—可成功吸引传粉昆虫和避免天敌昆虫等。

SEM不同,这种新方法可以有效保护被观察材料,使得这些材料即使在放置几个月以后也能得到清晰的图像。用于观察的材料首先在乙醇中脱水,然后浸在液体中,以便于去除保护花瓣细胞的外层蜡质膜,最后在荧光染料中放置以帮助观察。和SEM比起来,这种光学三维成像技术具有尺寸优势。由于SEM要求样品尺寸在35毫米之间,使得其只能观察有限的花种类,但是这种新技术则可用于观察差不多5厘米的样品。

“我们相信,任何在显微镜下可以观察的组织,均可能成像。”Landis说。“光学切片三维重建是迄今为止我所采用过的方法中最简单最有效的方法。”

新材料在线编译整理——翻译:杨超    校正:摩天轮

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