FluorCam多光谱荧光成像应用案例—高通量环境毒性生物标记检测

捷克变化研究所与丹麦哥本哈根大学长期合作研究开发一种环境毒性物质如除草剂、重金属等的高通量生物标记筛选方法。他们使用高等植物的光自养细胞悬液，结合FluorCam叶绿素荧光成像系统、FMT150藻类培养与在线监测系统、AlgaeTron AG230藻类培养箱等仪器开展了大量相关研究。实验结果表明光自养细胞悬液结合FluorCam叶绿素荧光成像技术就是一种非常好的环境毒性生物标记。

图1. 左：番茄细胞悬液添加不同浓度敌草隆后的FluorCam高通量叶绿素荧光成像检测；右：在FMT150和AG230中培养的红叶藜细胞悬液，准备后续的FluorCam叶绿素荧光成像分析（Segečová，2017, 2018）

在新的研究中，他们分别对拟南芥植株和细胞悬液施加了敌草隆、草甘膦和重金属铬，使用FluorCam多光谱荧光成像系统对其进行了叶绿素荧光成像和多光谱荧光成像分析。数据经过主成分分析，证明拟南芥细胞悬液结合叶绿素荧光成像和多光谱荧光成像分析是一种非常有效的植物毒性胁迫高通量预筛系统。这两种成像检测技术分别检测毒性物质对光合系统和次生代谢的影响，使检测结果更加全面和准确。比起使用植株来进行类似筛选，这一生物标记系统在高通量数据获取、快速胁迫检测、高灵敏度、同质胁迫响应、减少培养空间、节省材料与毒性物质等方面都有很大优势（Segečová，2019）。

图2. 左：叶绿素荧光成像和多光谱荧光成像数据的主成分分析；中：敌草隆、草甘膦和铬处理后的拟南芥细胞悬液；右：敌草隆处理后的拟南芥植株

参考文献：

1. Segečová A, et al. 2017. Stress Response Monitoring of Photoautotrophic Higher Plant Suspension Cultures by Fluorescence Imaging for High-Throughput Toxic Compound Screening. Journal of Environmental Protection 8, 678-692

2. Segečová A, et al. 2018. Advancement of the c*tion and upscaling of photoautotrophic suspension cultures using Chenopodium rubrum as a case study. Plant Cell, Tissue and Organ Culture. doi: 10.1007/s11240-018-1441-6

3. Segečová A, et al. 2019. Noninvasive determination of toxic stress biomarkers by high-throughput screening of photoautotrophic cell suspension cultures with multicolor fluorescence imaging. Plant Methods 15:100 

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