花粉-活力测定-微流控阻抗 Impedance flow cytometry: a novel technique in pollen analysis

文章来源: | 2019-08-05

有效、可靠的评估植物细胞活性,尤其是花粉活性,对于育种研究和农业生产来说是非常重要的环节。目前花粉活力研究的传统方法,如染色法和体外萌发法,均存在可靠性差、分析速度慢、有物种依赖性等诸多不足。在过去的几十年中,基于细胞介电特性分析单细胞状态的微流控阻抗流式细胞仪(IFC)已逐渐成为微生物学和医学上的常规检测方法,而本文研究旨在证明IFC法在花粉活力分析中的潜能。

 

本文的研究中,Heidmann I等同步利用微流控阻抗流式细胞法、传统染色法、灭活对照法、花粉萌发测定法测量了不同发育阶段、不同热处理下的花粉活力、发育状态及萌发能力,并将IFC法测量结果与染色法和萌发法测量结果进行相关性分析。结果表明,IFC法可以快速检测并量化花粉发育阶段、失活或活性状态,且与传统FDA染色法测量结果有很高的相关性。此外,IFC法还可以将具有活跃萌发潜力的花粉从失活和有活力但未萌发的类群中区分出来。

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图1. 烟草花粉发育阶段分析

采集不同生长阶段的烟草花蕾(花芽)分别用染色法(DAPI)、淀粉积累法(卢戈尔液)以及IFC法(0.5和12MHz)测定花粉的发育阶段。上图所示花粉发育阶段(I-VIII)分别为,I:四分体时期;II:单核时期;III:晚期单核时期;VI-VII:双核时期;VIII:成熟花粉粒。

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图2. IFC法区分活性及失活花粉

分别用IFC法和FDA染色法测量了黄瓜(绿色),甜椒(蓝色)和番茄(红色)的花粉活性,并进行了热处理对比分析以及加热灭活对照。A:新鲜的番茄花粉(左)和热灭活后的番茄花粉(右);B:花粉活力随温度的变化(IFC法,*p ≤ 0.05);C:IFC法与FDA染色法相关性分析

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图3. 检测热处理花粉的状态(萌发法及IFC法)

A:萌发法检测新鲜花粉和热处理后的花粉萌发状态,黄瓜(绿色),甜椒(蓝色)和番茄(红色),*p = <0.05;B:IFC法检测不同状态的花粉,新鲜花粉(左),40℃热处理后的花粉(中),混合花粉(右);C:IFC法与萌发法检测结果的对比,IFC法(红),萌发法(紫)

本文的研究表明,IFC法是一种无物种依赖性的省时省力、高效可靠且非破坏性的花粉质量检测方法。

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Heidmann I, Schade-Kampmann G, Lambalk J, et al. Impedance flow cytometry: a novel technique in pollen analysis. PloS one, 2016, 11(11): e0165531.




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