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林金星教授团队在植物细胞壁非标记原位无损成像方面发表封面综述论文

[发布日期:2019-06-28 点击数: ]


近日,北京林业大学林金星教授团队在国际知名学术期刊Trends in Plant ScienceIF: 14.006, 生物学一区)上发表了题为“Advances in imaging plant cell walls”的综述论文,并受邀作为封面论文。

植物细胞壁是植物细胞区别于动物细胞的基本特征之一,主要由纤维素、半纤维素、木质素和细胞壁蛋白等组成。细胞壁是一种复杂而又动态的结构,其组成和空间排列不仅在植物种类或组织类型之间不同,而且在植物发育过程中以及对外界因素的响应中也会发生变化。

传统的植物细胞壁成像技术需要对材料进行化学处理或者酶解分离等,这些过程破环了细胞壁的完整性,只能从混合植物组织中获取平均的分析数据,分析过程复杂精度差,而且检测时间长,无法揭示其组织特异性。

该文系统地综述了植物细胞壁可视化成像技术的发展历程,尤其是原位无损成像方面的最新进展。论文首先介绍了三种类型的经典标记技术,并简要介绍一些常用的植物细胞壁成像技术:组织化学/细胞化学技术、免疫标记技术和基因编码技术。随后,基于该团队的研究成果,重点介绍了非标记技术及其在细胞壁生物学研究中的潜在应用。这些先进的显微技术包括原子力显微镜 (atomic force microscopy, AFM)、傅里叶变换红外光谱 (Fourier transform infrared, FTIR) 显微镜、共聚焦拉曼显微镜 (confocal Raman microspectroscopy, CRM)、相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-Stokes Raman scattering, CARS) 显微镜和受激拉曼散射 (stimulated Raman scattering, SRS) 显微镜,特别是基于拉曼光谱成像的非标记技术SRS技术,非常适合对不同植株和不同发育阶段的分析,能够进行无需标记、动态和定量的微区分析,为原位无损和实时监测植物活体组织的细胞壁成像和高精度动态分析提供了新视角。

林金星教授团队赵媛媛博士和博士生满奕为论文的第一作者,林金星教授为通讯作者。在论文准备过程中,北林大材料学院文甲龙博士提供了重要支持。该论文得到了国家自然科学基金(3153008431761133009, 31700250)、国家重点研发课题(2017YFD0600201)和高等学校学科创新引智计划(111引智计划)项目的资助。

论文链接:https://doi.org/10.1016/j.tplants.2019.05.009

图:植物细胞壁非标记原位无损成像的技术原理示意图及成像图

A:原子力显微镜 (atomic force microscopy, AFM) 原理示意图及成像图;B傅里叶变换红外光谱 (Fourier transform infrared, FTIR) 显微镜原理示意图及成像图;C:共聚焦拉曼显微镜 (confocal Raman microspectroscopy, CRM)原理示意图及成像图;D:相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-Stokes Raman scattering, CARS) 显微镜原理示意图及成像图;E-G:受激拉曼散射 (stimulated Raman scattering, SRS) 显微镜原理示意图及成像图。