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(yī)療及生理實驗的重要材料。在農業(yè)生產(chǎn)及常規(guī)雜交育種中,花粉質量直接關系著后期結籽率及作物的產(chǎn)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?;ǚ刍盍κ腔ǚ劬哂械纳L、萌發(fā)、或發(fā)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(tǒng)染色鏡檢法
目前,花粉活力檢測主要的研究方法有基于熒光染色的流式細胞分析法、顯微鏡觀察法、萌發(fā)率測定等。這些方法往往操作復雜,需要有專業(yè)人員花費較長的時間進行預處理、需使用染色劑、測量通量低且重復性差,實驗結果受人為因素影響較大。如圖1,當使用基于熒光信號的流式細胞分析方法時,預處理時間長,實驗結果可重復性低;當在顯微鏡下觀察時,我們可以觀察花粉的形態(tài)特征、但卻不能得到量化的形態(tài)參數(shù)。
針對這些情況,瑞士Amphasys公司基于傳統(tǒng)流式細胞法和庫爾特計數(shù)法,研發(fā)出一款利用阻抗微流式細胞分析技術測量花粉活力的新設備—Ampha Z32,揭開了花粉活力研究的新篇章。該方法無需染色標記、操作簡單,可實現(xiàn)花粉大小、活性的實時、高通量、快速、精準測量,大大節(jié)省了科研工作者的時間和勞動支出。
圖2. 傳統(tǒng)染色鏡檢法(FDA/PI)和阻抗微流式細胞法(IFC)測量結果對比&相關性分析
右圖甜椒花粉為傳統(tǒng)染色法與花粉活力分析儀測定的結果相關性,發(fā)現(xiàn)兩者的相關性非常好R2 =0.9951。
采集甜椒花粉分別用傳統(tǒng)染色鏡檢法和阻抗微流式細胞法測量花粉活力,結果表明兩種方法測量結果具有非常好的相關性,R2=0.9951(如圖2)。其中,使用阻抗微流式細胞法進行4次測量,總共僅需不到15分鐘,且測量標準差<1%;而使用傳統(tǒng)染色鏡檢法,4次測量結果卻要耗費近20個小時,測量標準差小于10%。由此可見,阻抗微流式細胞法不僅節(jié)約了大量的測量時間,還可以得到與傳統(tǒng)方法一致甚至是優(yōu)于傳統(tǒng)方法的測量結果。
工作原理
花粉活力分析儀Ampha Z32的測量核心是內置微電極的微流控芯片。細胞(或顆粒)在注入?yún)^(qū)(圖3綠色框所示區(qū)域,通道尺寸為20×200mm)雙向電泳作用下,自動排成一列并依次通過檢測區(qū)域(紅色框區(qū)域,通道尺寸10×10mm~40×40mm),此區(qū)域內有兩個不同的電場,當細胞(或顆粒)的大小、形狀甚至是細胞活力狀況不同時,就會產(chǎn)生不同信號差(圖3中b、c),從而得到細胞(或顆粒)的數(shù)量、活性等參數(shù),檢測完的細胞
(或顆粒)隨流體介質沿管道排出。
AmphaChip專利芯片 單細胞分析可重復多次使用
圖3. 工作原理
主要功能
檢測花粉等非生物顆粒以及細菌,酵母菌(含孢子),動植物細胞,及藻類等的生物細胞的大小、細胞形態(tài)、樣品濃度、細胞活性、細胞凋亡、細胞分化等指標。
應用領域
?農學 | ?林學 | ?園藝 |
?植物生理 | ?植物病理 | ?種子科學 |
?毒理學 | ?遺傳育種 | ?農業(yè)生產(chǎn)管理 |
?食品科學 | ?發(fā)酵工程 | ?水生生物學 |
?血液學 |