共聚焦激光扫描显微镜技术

自1985年共聚焦激光扫描显微镜问世以来,该项技术一直在飞速发展和完善。近年来一系列新型的共聚焦显微镜相继研制成功和投入使用,如视频共聚焦激光扫描显微镜、双光子显微镜、4Pi显微镜、荧光寿命成像显微镜等,它们较传统共聚焦显微镜有着各自独特的优势,了解它们的基本性能和特点有助于其在生物学领域更为广泛深入的应用。     

激光扫描共聚焦显微镜对人类染色体三维结构的观察

为了获得染色体内部结构的多种信息,以及对染色体形态构建提供有益的尝试,本试验利用荧光染料的特异性标记及激光扫描共聚焦显微镜的连续断层扫描和三维重建的特点,对人类染色体的形态结构进行观测,结果显示：本方法不仅能显示染色体的荧光带纹的分布状况,而且能作染色体内部的一系列光学切片和染色体三维结构的观测。     

激光扫描共聚焦显微镜荧光探针的选择和应用

激光扫描共聚焦显微镜是检测生物荧光信号的最新技术手段。不仅广泛用于荧光定性、定量测量,还可用于活细胞动态荧光监测、组织细胞断层扫描、三维图象重建、共聚焦图象分析、荧光光漂白恢复、激光显微切割手术等。本文拟就激光扫描共聚焦显微镜常用的检测内容及其相关荧光探针的选择和应用做一简单的介绍。     

激光扫描共聚焦显微镜观察胰蛋白酶对肺上皮细胞游离钙离子的影响

目的：研究PAR-2激动剂SLIGKV和tc-LIGRLO、胰蛋白酶及其抑制剂对H292肺上皮细胞[Ca^2＋]i的影响.方法：应用Fluo-3/AM 荧光标记技术和激光扫描共聚焦显微镜（LSCM） 检测不同因素处理的H292肺上皮细胞[Ca^2＋]i.结果：胰蛋白酶、SLIGKV、tc-LIGRLO均能引发H292细胞[Ca^2＋]i的增加,平均荧光强度分别比加入药物前增加267%,60%和37%.胰蛋白酶抑制剂大豆胰蛋白酶抑制剂（SBTI）和α1-抗胰蛋白酶（α1-AT）可以抑制胰蛋白酶诱导的细胞[Ca^2＋]i的增加.结论：PAR-2可以介导H292肺上皮细胞[Ca^2＋]i的释放增加,胰蛋白酶抑制剂可以抑制胰蛋白酶诱导的细胞[Ca^2＋]i的增加.     

用激光扫描共聚焦显微镜观察雪松花粉和花粉管

为更直观地观察和显示花粉和花粉管中细胞结构及其细胞核的状态与行为。雪松花粉和花粉管经卡诺液固定,分别以埃氏苏木精、曙红、Hoechst 33243单染和曙红-Hoechst 33342双染后,用冬青油整体透明,在激光扫描共聚焦显微镜下观察。4种染色法观察效果不同;以曙红-Hoechst 33342双染的样品观察效果最佳,在紫外光激发下清晰地显示出细胞核,在488 nm激光激发下不仅能清晰看到花粉和花粉管壁结构,且能分辨管细胞、柄细胞及体细胞的结构特点和空间位置关系。建立了一种快速简便的适于在激光扫描共聚焦显微镜下观察花粉和花粉管中成员细胞结构及其细胞核的状态、行为的制片技术;激光扫描共聚焦显微镜具有独特的共轭成像装置、连续光学扫描、图像三维重组和多通道检测等功能,极好地展示了雪松花粉和花粉管的结构特点,相比于传统的光学显微镜和荧光显微镜,其观察到的图像更清晰、更直观、更具立体感。     

激光扫描共聚焦显微镜术中活细胞标本的制备

激光扫描共聚焦显微镜是以单个的、活性的、贴壁的细胞标本为主要的研究对象。为了获得适合共聚焦显微镜分析的组织细胞标本,本文讨论了标本制备存在的一些问题并提出了改进的方法。结果显示：组织细胞外环境中盐溶液、ｐＨ值、温度、氧气等均为影响细胞活性的重要因素;而且细胞的贴壁效果也是观测分析的关键条件之一。本文对激光扫描共聚焦显微镜术中的组织细胞学方法进行了探讨,并为此提供一些有实效的实验方法。     

激光扫描共聚焦显微镜观察细菌生物膜形成的方法学研究

目的:建立激光扫描共聚焦显微镜观察生物膜形成过程的方法,为进一步研究生物膜的形成机制奠定基础。方法:以临床分离金葡菌X428为研究对象,在盖玻片上形成生物膜,分别于接种后的4、8、12、16、24和48h取出玻片,采用免疫荧光技术标记多糖和细菌,激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)观察生物膜形成情况。结果:取得了生物膜形成过程的不同时间点的CLSM图像,4h时细菌在盖玻片上粘附形成小菌落,8h和12h细菌聚集成簇,多糖基质产生并逐渐增多,至16h形成成熟生物膜结构;24h和48h生物膜已经播散,其结构变小。结论:应用免疫荧光技术和激光扫描共聚焦显微镜技术研究生物膜形成过程是一种简便可行的方法。     

共聚焦激光扫描显微镜在发育生物学中的应用

共聚焦激光扫描显微镜以高空间分辨率、非介入无损伤性连续光学切片、实时动态观察等优越性,应用于生物医学众多领域中。本文主要论述共聚焦激光扫描显微镜在发育生物学中的应用。     

丙肝病毒抗原在肝细胞癌组织中的定位——共聚焦激光扫描显微镜观察

应用共聚焦激光扫描显微镜（ＣｏｎｆｏｃａｌＬａｓｅｒＳｃａｎｎｉｎｇＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ,ＣＬＳＭ）观察免疫荧光标记的丙型肝炎病毒核心抗原（ＨＣＶＣＰ－１０）在肝癌组织中的表达,与免疫组化普通光镜观察结果比较,显示ＨＣＶＣＰ－１０抗原在肝细胞癌和癌周肝组织的定位特点,介绍ＣＬＳＭ在病理学中的应用。研究结果表明：ＨＣＶＣＰ－１０抗原大部分存在于胞浆,少部分存在于胞核,ＨＣＶ的表达有核内过程;ＨＣＶＣＰ－１０抗原在癌周肝组织的表达明显强于癌组织;ＣＬＳＭ比普通光镜在确定抗原定位上有更大的优越性     

油杉小孢子发生的激光扫描共聚焦显微镜观察

应用激光扫描共聚焦显微镜研究了油杉小孢子的发生过程。油杉样品经曙红-Hoechst 33342双染和冬青油透明后,分别以UV、488 nm激光进行单扫描或系列扫描,并对系列扫描图像进行三维重建。观察结果表明,LSCM图像更能清晰地展示油杉花粉母细胞减数分裂的过程。粗线期染色体密集并缠绕成一团,占据核的一部分,核仁靠在这一团染色体的一边;减数分裂存在扩散双线期;在减数分裂过程中胞质分裂为同时型。观察到中期I、Ⅱ形成的纺锤体和四分体时期胼胝质壁的沉积等。研究结果表明,曙红-Hoechst 33342双染法可用于花粉发育阶段的鉴定,LSCM是研究花粉生物学的理想工具。研究为探究其濒危机制提供有意义资料,为其保护生物学和系统分类学提供胚胎学依据。     

利用激光扫描共聚焦显微镜研究植物细胞发育形态学变化

通过激光扫描共聚焦显微镜,利用不同种类(波长)的激光研究植物细胞发育形态学变化。结果表明,利用紫外激光(351 nm)扫描可以清楚地观察到拟南芥叶片表皮细胞的形态及其变化,在已分化的叶片表皮上可观察到包括“铺垫”表皮细胞(epidermal pavement cells)、气孔保卫细胞(guard cell)、气孔伴胞(subsidiarycells)、表皮毛细胞(trichomes)和表皮毛的足细胞(socket cells)等多种形态不同的细胞种类;利用蓝光激光(488nm)辅助曙红浅染,可清晰地显示出拟南芥根生长区内部的各种原始细胞,包括静止区(quiescent center)细胞、皮层/内皮层原始细胞(cortex/endodermal initial cell)、表皮/根冠原始细胞(epidermal/root cap initial cell)和中柱/根冠原始细胞(columella/root cap initial cell)等。利用双光子激光(800 nm)连续扫描30 s可以诱发叶绿体产生自发荧光,并可观察到叶绿体在叶肉细胞中的运动轨迹。结果说明激光扫描共聚焦显微镜在植物细胞形态及发育研究上具有独特的功能。     

利用激光共聚焦扫描显微镜对溃疡病菌侵染柑橘叶片的实时观察

柑橘溃疡病对柑橘产业造成了巨大损失,而研究柑橘与溃疡病菌的互作关系以及柑橘的感病和抗病性均需要观察溃疡病菌在柑橘寄主中的侵染和定殖过程。激光共聚焦扫描显微镜不仅可以观察活细胞,活组织的动态代谢过程,而且可以获得三维图像,对于病原菌在柑橘植物组织内的繁殖和致病机制研究具有重要意义。但是,选择适宜的植物材料和制片方法对激光共聚焦扫描显微镜的观察效果影响很大。本文对激光共聚焦扫描显微镜所观察的材料在其处理和观察方法上加以改进,获得了质量更好的图片和实验结果,也使得实验更为方便快捷。激光共聚焦扫描显微观察还在瞬时表达分析中得到应用,提高了柑橘瞬时表达分析的效果。通过将切片和压片相结合观察到溃疡病菌在不同时间点对柑橘叶片的侵染情况,而通过3D建模能观察到柑橘叶片不同组织层面中的病菌数量和病菌位置,为研究溃疡病菌在叶片中的定殖方式和入侵数量提供了前期基础。     

真菌的自发荧光现象研究

本试验用激光共聚焦扫描显微镜对三株不同真菌的菌丝、分子孢子以及子实体的自发荧光现象进行了观察,结果发现：处于相同培养条件的三株真菌的荧光分布特点不一,并且同一真菌在不同培养基条件下所表现的荧光现象亦有差异,说明真菌的自发荧光具有种属特异性并受到培养基质等因素的影响,而培养时间对荧光强度及类别的影响不显著。化学试剂的处理试验表明,弱碱性物质对真菌的荧光具有减弱效应,而强碱性物质对真菌的荧光则表现为增强,提示不同真菌细胞内的自发荧光物质结构上和组分上的差异,其变化可导致荧光性质的改变。     

基于激光共聚焦扫描显微技术分析激光对扁藻的影响

本文以亚心形扁藻为样品,波长1 341 nm的Nd∶YAP激光为光源,通过激光共聚焦扫描显微技术,研究Nd∶YAP激光辐照亚心形扁藻对亚心形扁藻叶绿体自体荧光强度和叶绿体面积大小的影响。Nd∶YAP激光辐照后的亚心形扁藻通过488 nm Ar^+激光激发获得亚心形扁藻自体荧光图像及其荧光光谱。结果表明,试验中除(10 W,60 s)辐照剂量组外,其余辐照剂量组均提高了亚心形扁藻的自体荧光强度,且所有的辐照剂量组均增大了亚心形扁藻的叶绿体面积。Nd∶YAP激光可刺激亚心形扁藻的叶绿体发育,促进藻细胞的生长,改善叶绿体光合作用的活性。     

激光扫描共聚焦显微镜在植物学中的应用

激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)是普通光学显微镜与激光和计算机及其相应的软件技术组合的产物,实现了连续光学切片,能在亚细胞水平观察细胞骨架的动态变化、细胞内特异蛋白、钙等离子的变化,并结合电生理等技术观察细胞生理活动与细胞形态及运动变化的相互关系。并广泛应用于生物三维结构重组及动态分析。本文综述了应用激光扫描共聚焦显微镜技术在植物细胞学、植物发育、组织化学以及基因表达、检测等领域取得的进展。     

利用激光扫描共聚焦显微术对同源四倍体水稻胚囊形成与发育的进一步观察

应用改进的整体染色透明激光扫描共聚焦显微术(WCLSM),对同源四倍体水稻PDER-2B-4x胚囊的形成与发育过程进行观察。发现其胚囊的形成发育过程与二倍体的一致,可以清楚地划分为8个发育时期,即孢原细胞形成期、大孢子母细胞形成期、大孢子母细胞减数分裂期、功能大孢子形成期、单核胚囊形成期、胚囊有丝分裂期、八核胚囊发育期和成熟胚囊期。除正常发育的过程外,大孢子发育的各个过程均出现一些异常现象,包括:细胞退化、核位置异常、核数目异常和细胞分化异常等。这些异常可能最终导致多种结构异常成熟胚囊的形成。     

利用激光扫描共聚焦显微镜研究拟南芥气孔发生与发育

通过激光扫描共聚焦显微镜,利用不同种类(波长)的激光研究拟南芥叶片气孔发生与发育。结果表明,利用紫外激光(351nm)扫描可以清楚观察到拟南芥表皮各种细胞及其发生发育的形态变化,包括表皮毛细胞、副卫细胞、保卫细胞、铺垫表皮细胞等。气孔发生过程中,首先原表皮细胞不对称分裂产生拟分生组织和副卫细胞,接着分化出保卫细胞母细胞,进一步发育形成保卫细胞,最终形成气孔器。气孔分化完成后,保卫细胞在紫外激光下不产生荧光,但利用蓝光激发(488nm)辅助荧光素染色,可清晰地看到保卫细胞。结果表明,激光扫描共聚焦显微镜在拟南芥叶表皮细胞形态研究上有独特的功能。     

阔口尖毛虫纤毛器微管的激光共聚焦显微镜观察

应用激光扫描共聚焦显微术显示经荧光紫杉醇标记的阔口尖毛虫(Oxytricha platystoma)口围带、波动膜、额腹横棘毛、左右缘棘毛等纤毛器的微管类细胞骨架.其口围带基部含小膜托架、托架间连接微管和小膜基部微管束,波动膜基部含发达的微管骨架网,口围带和波动膜后端的汇合处含有口底托架及口后微管束,额腹横棘毛和左、右...     

激光扫描共聚焦显微镜在花粉研究中的应用

激光扫描共聚焦显微镜（Laser scanning confocal microscope,LSCM）是普通光学显微镜、激光、计算机及其相应的软件技术结合的产物,能实现连续光学切片和生物三维结构重组及动态分析.作为一种先进的技术手段,LSCM技术已经为花粉生物学的研究提供了有价值的新资料,大大地推动了植物生殖生物学的发展.本文综述了LSCM技术在花粉粒形态（形状、大小及三维重建）、花粉的内部结构（如细胞骨架）、花粉的遗传学、花粉的发育、花粉的萌发、花粉自发荧光特性、孢粉研究等方面中的应用,并指出了LSCM的不足之处,最后提出了LSCM技术在花粉研究中的应用展望.未来LSCM技术应该与多光子技术、活细胞工作站技术相结合使用,才能更准确地进行花粉动态研究的实时监测.