不僅動物有，植物也有活體成像系統！

 

隨著分子生物學技術的發展，在不破壞生物體組織的前提下，采用活體成像技術檢測生物體的發光信號，具有操作簡單、直觀、靈敏度高的優點，被廣泛應用于生命科學、生物醫學及藥物研發等方面。成像原理主要有二種，一種是依賴熒光素酶基因的生物發光成像，另一種是熒光成像，依賴于熒光蛋白、熒光染料、納米顆粒等熒光物質。

 

圖1、生物發光的原理

 

圖2、GFP熒光成像原理

 

活體成像系統在植物學研究領域中，最廣泛的應用方向有下面二個：

 

在植物分子生物學研究中，目的基因或啟動子的功能研究都必須通過轉基因植物純系鑒定和分析。因此，從大量的轉化后代個體中獲得高表達的轉化植株是進行這些研究的前提。用傳統方法篩選理想的轉化體及純系需要耗費大量人力、物力和財力，而應用植物活體成像可以顯著提高轉基因植株的篩選效率，具有不可替代的優勢，即快速簡單、特異性強、直觀、靈敏度高等。

 

圖3、上海交通大學農業與生物學院實驗現場

 

圖4、IVScope 7200植物活體成像用于轉基因（熒光素酶）煙草的篩選

 

圖5、IVScope 7500植物活體成像用于轉基因（GFP）水稻的篩選

 

地球自轉引起光照和溫度等諸多環境因子晝夜周期性變化。為了更好地應對變化的環境信號，生物體進化出內源性生物鐘系統來協調環境變化與自身生長發育。

 

生物鐘節律主要由周期、振幅和相位3個參數決定。植物生物鐘參與調控植物多種生命活動，如葉片衰老、生長代謝、開花過程、光合作用以及對生物和非生物脅迫的響應，在植物正常生長發育過程中起著非常重要的作用。

 

利用生物鐘關鍵基因的啟動子驅動熒光素酶（luciferase，LUC）表達，結合植物活體成像系統，是目前植物生物鐘研究最可靠且最重要的方法，具有非損傷、時間精度高且自動化等優點。

 

圖6、IVScope 7500植物活體成像用于生物鐘轉錄調控分子機制方面的應用

 

上海勤翔推出的IVScope7000系列植物活體成像系統，由暗箱、激發光源、機械控制平臺、CCD攝像系統、圖像采集分析軟件、計算機等部分構成。系統通過激發光源激發活體體內熒光或生物發光，通過高靈敏CCD相機捕獲光子信號，它既可以對標記物進行長時間反復跟蹤成像，又可以了解標記物在植物體內的時空分布情況，具有超高的檢測靈敏度以及靈活的操控性。

 

圖7 中國科學院上海植物生理生態研究所現場

 

可選背部薄化背照式制冷 CCD 相機，最低制冷溫度可達絕對 -100 ℃，量子效率最高可達 95%。

 

圖8 背部薄化背照式制冷 CCD 相機

 

F0.8 大光圈可預置步進控制調節鏡頭，可實現最大程度光的透過性。

 

對外界光線絕對封閉的暗箱設計，使其即使在正常實驗室光線下也可成像。

 

配備四組大功率 LED 光源，波長和光強 0~100% 可調，完美模擬植物自然生長的關鍵要素。

 

圖9 大功率光照系統

 

電動可預置樣品臺，可根據植物樣品進行快速對焦，同時避免植物葉片間的遮擋，便于根據客戶需求針對特定部位進行成像，適用于培養皿中的幼苗，植物葉片，植物種子，小型植株等。

 

可選配溫濕度控制系統，溫度控制范圍為 8 ℃~36 ℃，濕度控制范圍 0~100%RH，保證植物的生長環境嚴格符合實驗要求。

 

圖10 溫濕度控制系統

 

可選配多種熒光光源及濾鏡系統，IVScope 的觀測范圍涵蓋紫外、可見光及近紅外波段，使市面上的幾乎所有熒光探針都可以應用。