活体细胞三维图像科学可视化方法的研究

科学可视化是指运用计算机图形学和图像处理技术,将科学计算过程中或者是计算结果的数据转换为图形或图像,在屏幕上显示出来并进行交互式处理的理论技术或方法。介绍了用反卷积荧光显微成像技术获得活体大鼠胰腺B细胞三维图像及对其进行科学可视化的主要过程和两种常用可视化算法,并运用这两种方法对所得到的三维图像进行处理以分析和研究细胞内分泌囊泡的空间分布。结果显示,当仅观察细胞三维图像的二维切片时,三维图像中的某些重要信息会被忽略,而使用科学可视化方法则可以从三维角度直观观察活体细胞内分泌囊泡的空间分布,并且可以观察到分泌囊泡的释放趋势和整体分布,从而为细胞生物学研究提供重要的信息。     

三维反卷积显微成像技术浅谈

三维宽场反应卷积显微成像技术是应用光学切片方法获取三维标本的二维图像序列,然后通过反卷积图像处理方法进行图像恢复,进而进行三维重建的一种以光学技术和图像处理技术为核心的显微成像方法。本文讲述了光学切片的基本原理,给出了反卷积处理中点扩展函数的理论模型和实验测试方法,然后对现存的反卷积算法做了对比。最后,文章对这一领域的发展趋势作了预测。     

PC12活细胞中单个分泌囊泡的动态成像

囊泡的荧光标记和动态显微成像观察是研究蛋白质和膜转运机制的重要手段。采用EGFP hpNPY融合荧光蛋白标记PC12细胞的致密大囊泡 ,用全内反射和宽场荧光显微镜对PC12细胞进行成像研究。结果发现 :普通的宽场荧光成像模糊不清 ,难以观察到单个囊泡 ;而全内反射荧光成像则可清晰地分辨出呈现为离散荧光点的单个囊泡 ;并且进一步利用全内反射荧光成像直接观察到了活的PC12细胞中单个囊泡的转运、锚定及与细胞膜的融合过程 ,证实了囊泡的锚定过程是可逆的。     

三维反卷积显微成像技术浅谈

三维宽场反卷积显微成像技术是应用光学切片方法获取三维标本的二维图像序列,然后通过反卷积图像处理方法进行图像恢复,进而进行三纺重建的一种以光学技术和图像处理技术为核心的业微成橡方法。本讲述了光学切片的基本原理,给出了反卷积处理中点扩展函数的理论模型和实验测试方法,然后对现存的反卷积算法做了对比。对这一领域的发展趋势做了预测。     

时间序列荧光图像中精确检测高密度快速运动多囊泡的“自校正”算法（英文）

本文提出了一种"自校正"算法,用于提高时间序列荧光图像中的多个运动目标识别的正确率(如囊泡).此算法的主要思想是构建一个由核函数叠加构成的模型,然后用这个模型去拟合无法分辨时刻的数据,通过最小二乘拟合后得到的模型与真实数据的χ~2统计残差及拟合得到的核函数的参数,来确定该时刻囊泡的数目及各囊泡的中心位置.我们在合成图像上比较加入了自校正算法和未加自校正算法的识别正确率,结果表明,加入了自检算法以后识别正确率得到了明显提高.同时,提出了一个优化的囊泡追踪流程,并应用到小鼠β细胞的囊泡荧光图像分析中.统计分析显示,加入葡萄糖刺激后,小鼠β细胞囊泡轨迹数目会增加,平均锚定时间会减少,这是由于胰岛细胞需要借助囊泡的转运和分泌来调控血糖平衡.因此我们进一步在亚细胞水平定量分析了活细胞中囊泡的活动.     

时间序列荧光图像中精确检测高密度快速运动多囊泡的“自校正”算法

本文提出了一种“自校正”算法,用于提高时间序列荧光图像中的多个运动目标识别的正确率(如囊泡)．此算法的主要思想是构建一个由核函数叠加构成的模型,然后用这个模型去拟合无法分辨时刻的数据,通过最小二乘拟合后得到的模型与真实数据的χ²统计残差及拟合得到的核函数的参数,来确定该时刻囊泡的数目及各囊泡的中心位置．我们在合成图像上比较加入了自校正算法和未加自校正算法的识别正确率,结果表明,加入了自检算法以后识别正确率得到了明显提高．同时,提出了一个优化的囊泡追踪流程,并应用到小鼠β细胞的囊泡荧光图像分析中．统计分析显示,加入葡萄糖刺激后,小鼠β细胞囊泡轨迹数目会增加,平均锚定时间会减少,这是由于胰岛细胞需要借助囊泡的转运和分泌来调控血糖平衡．因此我们进一步在亚细胞水平定量分析了活细胞中囊泡的活动．     

基于受激发射损耗显微术的活细胞和活体超分辨成像

细胞作为生命体基本的结构和功能单元，在生物、医学等领域有着非常重要的研究意义。随着现代科学和技术的发展，科学家们借助电镜对细胞以及细胞器的空间结构已经有非常清晰的认识，但是对它们的功能以及细胞之间的相互作用却了解得非常少，而这恰恰又是疾病治疗和药物开发亟需了解的信息，因此对离体活细胞（简称活细胞）和活体生物组织细胞（简称活体细胞）中亚细胞器的研究变得非常重要。然而细胞中许多细胞器的结构在纳米量级，传统的光学成像技术由于受到光学衍射极限的限制是无法观察到纳米量级的生物结构，因此光学超分辨成像技术是目前研究亚细胞器结构和功能的有效工具。在所有光学超分辨显微技术中，受激发射损耗显微术（stimulated emission depletionmicroscopy,STED）由于具有实时成像、三维超分辨和断层成像的能力，非常适合用于纳米尺度的活细胞和活体细胞成像研究，而且STED超分辨成像技术经过近几十年的发展，已经广泛用于活细胞甚至活体小鼠细胞的超分辨动态观测。本文总结了近年来活细胞和活体小鼠神经元细胞等领域STED超分辨成像的研究进展，介绍了用于活细胞和活体细胞STED超分辨成像的荧光染料...     

小动物活体光学三维成像系统及其对乳腺癌的定量分析

乳腺癌具有高转移率。使用小动物活体成像技术对乳腺癌的生长及转移情况实时监测定量分析可以帮助了解疾病机制及进行药物研究。二维成像对光学信号的定位与定量是相对的。随着计算机技术的进步,可以实现对采集的图像进行三维重建,精准量化光学信号,获得空间分布的三维信息。IVIS Spectrum小动物活体光学三维成像系统同时具有高灵敏的生物发光、荧光、切伦科夫辐射二维成像及三维扫描重建功能,是小动物活体光学成像的顶级系统。本文对人乳腺癌细胞（MDA-MB-231）进行慢病毒感染,在体外稳定表达荧光素酶后,选取重度联合免疫缺陷（SCID）小鼠进行原位乳腺癌模型的建立,通过IVIS Spectrum小动物活体光学三维成像系统对小鼠进行生物发光二维成像,无创观测肿瘤的生长及转移情况。本文的创新点是利用生物发光成像断层扫描技术对小鼠模型进行定量三维成像,使用系统自带的算法直接进行三维重建,同时结合鲸鱼优化算法（WOA）优化后的三维卷积的深度编码器-解码器的网络模型进行重建。通过CT图像验证两者的重建效果,得到肿瘤的深度信息,实现对乳腺癌的精准定量分析。     

以消散场成像和单微粒跟踪技术揭示GLUT4囊泡和分泌囊泡的不同动态过程

葡萄糖转运子蛋白4(glucose transporter 4,GLUT4)在维持体内葡萄糖动态平衡的过程中起着至关重要的作用。GLUT4贮存囊泡(GLUT4 storage vesicle,GSV)和神经内分泌细胞中的分泌囊泡含有许多相同的蛋白。研究证明这些蛋白调节了分泌囊泡的胞内转运过程,但是GLUT4囊泡和分泌囊泡是否具有相同的胞内动态过程还未阐明。文章以3T3-L1纤维原细胞中的GSV和神经内分泌细胞PC12细胞中的分泌囊泡:致密核心大囊泡(large dense core vesicle,LDCV)为研究对象,使用消散场显微成像技术和单微粒跟踪技术直观观察了活体细胞内单个GSV和LDCV的三维运动轨迹。通过以适当方程拟合单个囊泡的均方位移曲线,发现两种囊泡都具有三种运动模式。定量分析显示作自由扩散运动和方向性扩散运动的GSV数量明显多于LDCV。对比GSV和LDCV的三维扩散系数,发现GSV的扩散系数中值为7.2×10-4μm2/s,而LDCV的扩散系数中值仅为1.94×10-4μm2/s。这一结果说明GSV的活动性远大于LDCV,提示GSV的胞内转运过程涉及不同的分子机制。     

共聚焦显微技术简介

共聚焦显微镜在生物学研究中得到广泛应用,共聚焦显微技术按照显微镜构造原理的不同分成激光扫描共聚焦和数字共聚焦显微技术两种,共聚焦技术具有成像清晰,获得三维图像,进行多标记观察,活细胞内动态生理反应的实时观察记录,定性定量分析等优势,与共聚焦显微技术相关的技术有荧光染料的选择,荧光指示剂装载以及图像数据处理等。     

六种藓类植物茎的比较解剖学研究

通过对6种藓类植物,即褶叶青藓(Brachythecium salebrosum(Web.et Mohr.)B.S.G.)、湿地匐灯藓(Plagiomnium acutum(Lindb.)Kop.)、侧枝匐灯藓(Plagiomnium maximoviczii(Lindb.)Kop.)、大凤尾藓(Fissidensnobilis Griff.)、大羽藓(Thuidium cymbifolium(Doz.et Molk.)B.S.G.)和大灰藓(Hypnum plumaeforme Wils.)嫩茎和老茎的石蜡切片和显微观察发现,同一藓类植株的嫩茎和老茎,茎结构稳定,不同种藓类植物茎横切面具有不同特征.植物体茎横切面形状、表层细胞的层数、细胞大小和细胞壁厚薄、皮层细胞大小和形状、中轴的有无以及比例等特征可以作为藓类植物的分科分类依据之一.     

Cause of Senescence of Nine Sorts of Flowers

The levels of endogenous phytohormones and respiratory rate in nine sorts of flowers such as Cymbidium faberi Rolfe, Nopalxochia ackermannii Kunth and others were investigated both at full bloom and senescence and meanwhile the effect of exogenous phytohormones on prolonging the blossoms and promoting ethylene production were tested. There is a high content of endogenous ethylene in all the long-lived flowere, about 3–16 folds higer than the short-lived ones. There is a high level of ABA at full blooming flowers of short-lived flowers, in which there is no or only some cytokinins in it, but the ratio of CTK (6BA+zeatin)/ABA is smaller(l.7). The endogenous ABA reached a much higher level at senescence in all nine sorts of flowers, so it is reasonable to consider that it is ABA which plays an important role of regulation in controlling flower's senescence. There is a much higher level of GA3 and zeatin in the long-lived flowers which is not demonstrated in the shortlived ones. The respiratory rate is one of the factors controtling the longevity of flowers, but it does not play a decided role. Application of 6BA and zeatin prolongs distinctly orchid’s longevity, however exogenous IAA through the promotive action on ethylene production, evidently extends the longevity of the flowers of the Nopalxochia ackermannii Kunth.     

真菌类遗传学分析的知识结构教学

本文以认知结构理论为指导,讨论了真菌类遗传分析与高等动植物遗传分析的内在联系,认为利用这种内在联系进行教学可收到好的效果并说明了作者的具体教学过程。 Abstract:In the paper, the relationship between genetic analysis of Fungi and genetic analysis of high animal and plant was discussed.A good results were obtained when we adopted this method in the teaching.     

医疗机构合理用药评价模型的构建研究

目的 针对医疗机构的合理用药水平进行评价研究。方法 根据医疗机构合理用药的具体要求,构建医疗机构合理用药评价指标体系,采用基于模糊群决策的方法和多指标评价分析法构建医疗机构合理用药评价模型。结果 构建了基于模糊群决策的医疗机构合理用药评价模型,并通过实例分析证明了评价模型的可行性。结论 建立的基于模糊群决策的医疗机构合理用药评价模型能够对医疗机构的合理用药水平进行科学评价,为提高医疗机构合理用药水平奠定基础。     

棉铃虫钙粘蛋白N端多肽多克隆抗体制备及对Bt抗性的初步检测

用重组表达的棉铃虫Helicoverpa armigera(Hübner)中肠钙粘蛋白N端多肽片段制备兔多克隆抗体,并利用其对Bt抗性进行鉴定。通过RT-PCR方法对棉铃虫中肠钙粘蛋白N端多肽的基因片段Cad285进行PCR扩增,将其克隆到pET-30a原核表达载体中,在大肠杆菌BL21(DE3)中经IPTG诱导表达,得到35ku的重组融和蛋白,融合表达的包涵体经过变性、Ni-NTA柱亲和纯化、复性等方法处理包涵体,获得可溶性纯化蛋白,用纯化后蛋白免疫新西兰兔制备多克隆抗体,ELISA检测其效价高于1∶16000;利用最终获得的多克隆抗体对室内纯合Bt抗/感品系的棉铃虫中肠钙粘蛋白进行Western blot分析,结果显示敏感和抗性品系之间有明显差异,表明其能够应用对Bt抗性进行初步检测。     

Photoregulation of seed germination of wild-type and of an aurea-mutant of tomato

Seed germination of an aurea mutant of tomato ( Lycopersicon esculentum Mill.) is promoted by continuous irradiation with red, far-red or long-wavelength far-red (758 nm) light as well as by cyclic irradiations (5 min red or 5 min far-red/25 min darkness). Far-red light applied immediately after each red does not change the germination behaviour. Seed germination of the isogenic wild-type, cv. UC-105, is promoted by continuous and cyclic red light while it is inhibited by continuous and cyclic far-red light and by continious 758 nm irradiation. Far-red irradiation reverses almost completely the promoting effect of red light. The promoting effect (in the aurea mutant) and the inhibitory effect (in the wild-type) of continuous far-red light do not show photon fluence rate dependency above 20 nmol m⁻² s⁻¹. It is concluded that phytochrome controls tomato seed germination throgh low energy responses in both the wild type and the au mutant. The promoting effect of continuous and cyclic far-red light in the au mutant can be attributed to a greater sensitivity to P_fr.     

龙胆科药用植物化学成分的研究现状

龙胆科植物在我国的分布范围很广,且多数为药用植物,其多数种属的药用植物,至今其化学成分尚未被系统研究。综述了目前龙胆科药用植物的化学成分的研究现状及一般提取方法,对近年来发现的环烯醚萜及裂环烯醚萜类化合物进行了总结,为本科药用植物的更深入研究提供了参考。