仪器网（yiqi.com）欢迎您！

在往期分享中，我们介绍了IVIS成像系统在动物水平的众多应用，其实IVIS同样可以用于全植物成像。此次我们就分享IVIS在水稻氮代谢研究中的应用。

氮是植物生长发育所必需的养分，但其在土壤中的浓度往往达不到Z佳作物生长浓度。因此，提高作物氮素利用率被认为是农业生物技术的一个主要目标。然而，关于作物氮代谢仍有许多需要了解的地方。

在此，研究人员开发了一个分子传感器系统来监测水稻中氮的状态，该方法发表在《Frontiers in Plant Science》杂志上。研究中首先利用该系统研究了尿囊素的作用，尿囊素分解为尿囊素衍生的代谢物，在低浓度下作为氮源使用。参与尿素代谢的两个基因尿囊素酶(OsALN)和尿素渗透酶1 (OsUPS1)，对氮状态高度敏感，在低氮条件下，OsALN迅速上调，而高氮条件下OsUPS1表达上调。基于上述机制，研究人员培育了含有氮分子传感器系统的[proALN::ALN-LUC2]和[proUPS1::UPS1-LUC2]转基因水稻。这种转基因的表达可以模拟内源性的转录调控，即OsALN和OsUPS1基因对外源N状态的响应。

文中使用两种方法来测定分子氮传感器的能力：

方法一：在长期培养中，转基因水稻植株在高浓度氮源培养基(GM+N)或不含氮源的生长培养基(GM-N)中培养5天，随后使用IVIS活体成像系统进行成像及定量。

结果显示，生长在GM+N培养基中的 proUPS1::UPS1-LUC2 水稻植株表现出更高的荧光素酶活性（图1A）。为了对发光信号进行定量，研究人员测定了5个独立的纯合系（具有单个基因拷贝）。生长在GM+N培养基中的proUPS1::UPS1-LUC2 植株发光信号强于GM-N组20倍，而强于对照组约2,800倍（图1B）。

方法二：在短期培养实验中，转基因水稻植株先在GM-N培养基中培养4天，第5天在加入100nM硫酸铵。结果显示，同长期实验结果一样，生长在后期加 氮培养基中proUPS1::UPS1-LUC2 植株，发光信号更强（图1C）。同样对5株独立的纯合系进行了定量，生长在后期加N培养基中的proUPS1::UPS1-LUC2 植株生物发光信号强于GM-N培养基中约50倍，而强于对照组13,000倍（下图1D）。

图1.在高氮培养条件下，proUPS1::UPS1-LUC2 具有很强的发光信号。

(A)对照组和proUPS1::UPS1-LUC2 植株在GM+N或者GM–N培养基 中培养5天；

(B)5个独立的纯合子proUPS1::UPS1-LUC2 在(A)条件下，发光定量结果；

(C)对照组和proUPS1::UPS1-LUC2 植株在GM–N生长5天, 或者在GM–N培养基中生长4天，然后加入100 mM硝酸铵培养1天；

(D)5个独立的纯合子proUPS1::UPS1-LUC2 在(C)条件下的定量结果，以对照组作为基准进行标准化 。

这些结果说明，proUPS1::UPS1-LUC2 传感器能够通过发光信号水平检测外源氮的情况。

同样在研究中对proALN::ALN-LUC2 植株进行了相同的处理。结果显示，在长时间的培养实验中，GM+N和GM-N培养基生长的proALN::ALN-LUC2 没有明显差异（图2A）。对5株独立的纯品系进行发光信号定量，相比GM+N培养基，GM-N培养基生长的proALN::ALN-LUC2 植株发光信号要高约1.8倍，比对照组高约17倍（图2B）。因此很难鉴定GM+N和GM-N培养基对生长的影响。而在短时间培养实验中，连续生长在GM-N培养基中的proALN::ALN-LUC2，发光信号要强于加高氮培养1天的。

图2.在低氮培养条件下，proALN::ALN-LUC2 植株显示强的生物发光信号。

(A)对照组和proALN::ALN-LUC2 植株，在GM+N or GM–N培养基中培养.；

(B)A组相对定量结果；

(C)对照和proALN::ALN-LUC2 植株在 GM–N中培养5天，或者在GM–N培养基中培养4天，然后加入100 mM 硝酸铵再培养1天 ；

(D)C组相对定量结果；GM–N培养基生长的对照组植株作为基准进行标准化。

此外，在文章中，还利用IVIS活体成像系统，探讨了该传感器对于氮源是否具有选择性及对于氮源的敏感性。结果显示proUPS1::UPS1-LUC2 和proALN::ALN-LUC2 对于氮源无特异性，可以广泛的作为水稻等植株中分子氮的传感器。并且proUPS1: UPS1-LUC2 植株在硝酸铵、硫酸铵或硝酸钾浓度> 1mM即表现出强烈的生物发光信号，而低氮浓度(< 0.01mM)信号减弱。0.1mM硝酸钾proUPS1:: UPS1-LUC2 植株诱导强烈的生物发光信号，而0.1mM硝酸铵和硫酸铵则没有。这表明， proUPS1::UPS1-LUC2 传感器监测高氮状态，低氮状态。proALN::ALNLUC2 在低氮浓度(<0.1 mM)下表现出较强的荧光素酶活性，而在高氮浓度下表现出较弱的活性(> 10mM)。

综上，分子氮传感器的信号反映了分子氮的内部状态。结合IVIS活体成像技术，proALN::ALN-LUC2和proUPS1::UPS1-LUC2 可作为分子传感器在不同研究中监测大米内部氮状态。

文献来源：Dong-Keun Lee, Mark C. F. R. Redillas, Harin Jung, Seowon Choi, Youn Shic Kim and Ju-Kon Kim. A Nitrogen Molecular Sensing System, Comprised of the ALLANTOINASE and UREIDE PERMEASE 1 Genes, Can Be Used to Monitor N Status in Rice. Front. Plant Sci, 18 April 2018.

在上一期IVIS视角中我们和大家分享了IVIS系统如何在活体状态监测植物氮代谢水平，并基于转基因植物开发分子传感器（IVIS系统在植物领域的应用（一）（详情见http://www.yiqi.com/zt2598/news_41438.html），其实除通过构建生物发光的转基因植物之外，IVIS系统还能通过化学发光或者荧光染料探针等方式研究植物领域的多种应用。本期将带领大家继续拓展在植物活体光学领域的应用。

活性氧(ROS)是有氧生物在进化过程中产生的一类含氧基团，具有较高的生物活性。除了作为一种氧代谢副产物会导致细胞氧化应激甚至凋亡之外，随着近年来研究的深入，ROS也被发现参与植物的正常生长进和代谢过程，是许多基本生物过程的关键调节因子，包括细胞增殖分化、器官成熟发育、植物应激抗逆等。在往期分享（点击前方蓝字直达文章内容）中，我们介绍过一种纳米探针用于检测动物体内炎症及肿瘤发生时活性氧水平。而在植物中，虽然许多ROS成像技术已经得到了发展和应用，但目前还缺乏一个动态检测植物体内ROS的植物成像平台。近期出现了一种可靠和直接的方法来对植物中的活性氧进行全植物活体成像，该方法发表在《Molecular Plant》期刊上。

该方法是利用荧光探针的氧化来直接检测ROS，并且研究人员结合IVIS Lumina活体成像系统，开发了一个用于整株植物活体成像的工作流程。通过该工作平台，可以完成荧光染料探针对整株植物的染色、植株刺激处理以及处理后的ROS定量评价。

系统工作流图解说明：

A-B 植物在合适的光照周期和湿度的培养环境中培养

C 植物在玻璃熏蒸箱里用雾状染料熏蒸30分钟

D 植物进行相应的刺激（强光照射、植株损伤、病菌感染）

E 整株植物在IVIS Lumina成像系统中拍摄

F 利用IVIS LivingImage软件分析植株ROS信号

利用该工作平台，研究人员测试了一系列包括DHE、H₂DCFDA、H₂HFF-OxyBURST、Amplex red、SOSG和PO1在内的多种荧光探针，通过整株植物ROS信号积累数据分析筛选出了一个Z有效，Z敏感，能够响应多种外界刺激所产生的ROS的荧光探针——H₂DCFDA，该探针能够表现出Z强的信噪比和应用广泛性。这些不同的外界刺激包括局部强光照刺激、损伤或病原体感染，未来也可以拓展到其他种类的应激反应研究中。此外，通过rbohD和apx1突变体中ROS信号的减弱和增强以及DPI（ROS生产YZ剂）处理后ROS信号传播的减少，进一步证明了该成像系统的有效性，并且表明该方法不受外界因素的影响。

拟南芥在不同外界刺激下30分钟内的ROS积累情况（A 局部强光刺激；D 叶片损伤刺激；G 病菌感染）

这个新方法可用于研究不同遗传变异体的局部和植株整体积累的ROS信号，进行表型分析来发现新的ROS信号通路，监测不同植物和突变体的应激水平，揭示ROS参与到植物应激、生长调节和发育过程的新途径。文章中探讨了这种新方法在不同拟南芥突变体系统以及小麦、玉米等谷物创伤反应研究中的应用。综上，该研究所报道的方法可以快速有效的对植物进行整体的ROS活体成像，这为今后ROS代谢，系统信号传导等的研究提供了十分有利的科学工具。

肿瘤在体内只有一个目标，就是不停地生长！生长！生长！在生长的过程中不可避免的要消耗掉大量的氧气和营养物质，所以肿瘤会构建自身的血管网络系统用于养分和氧气的输送，这些肿瘤内部搭建的血管就是肿瘤的能量供应站。因此切断肿瘤的主动营养供应，破坏肿瘤的能量代谢系统，就能YZ肿瘤细胞的增殖，从而“饿死”癌细胞。

但是，这种能量切断不是广义上的让病人减少进食，或者少吃营养的东西，这样会使正常组织得不到足够的能量导致免疫力下降。真正的饥饿疗法具有选择性，可以特异性的YZ肿瘤细胞的代谢过程（图1），实现对肿瘤的jing准致命打击。

图1 特异性YZ肿瘤细胞能量代谢

级联纳米酶靶向肿瘤“饥饿”环境

通过级联纳米催化药物的设计，将葡萄糖氧化酶(GOx)和过氧化氢酶(CAT)通过pH响应的聚合物交联形成级联纳米酶，通过血清蛋白将纳米酶和抗肿瘤前药复合形成纳米药物。肿瘤的酸性环境可以将纳米酶释放，COx迅速消耗肿瘤细胞内的葡萄糖和氧气，产生饥饿和缺氧环境，切断肿瘤能量供应的同时提升前药系统的化学治LX果，并且消耗葡萄糖产生的毒副产物H₂O₂也可以快速被CAT分解，以避免产生全身毒性。这种结合靶向饥饿环境并结合缺氧化学ZL的方案可以有效YZ肿瘤细胞的增殖，不会产生毒副作用，通过小动物光学成像可以清楚的看到级联纳米酶颗粒在肿瘤部位的富集随时间的变化情况，以及48小时后纳米酶颗粒在各个脏器中的分布情况。

图2 基于级联纳米酶的纳米药物设计以及在体内的靶向分布情况

参考文献

Ma Y, Zhao Y, Bejjanki N K, et al. Nanoclustered Cascaded Enzymes for Targeted Tumor Starvation and Deoxygenation-Activated Chemotherapy without Systemic Toxicity[J]. ACS nano, 2019, 13(8): 8890-8902.

光照诱导肿瘤能量代谢阻断

通过新型纳米颗粒的构建，利用肿瘤细胞高表达组织蛋白酶B的特性，设计酶剪切开关，将载有光敏剂的介孔纳米硅和和定位序列修饰的氧化钨颗粒偶联在一起形成行星-卫星结构。被肿瘤细胞摄取后纳米颗粒可以被高表达的组织蛋白酶B剪切，行星-卫星结构分开，配合不同波段的光照同时引发光动力和光热效应，切断肿瘤氧化磷酸化和糖酵解过程，阻断能量供应，YZ肿瘤的增殖。通过小动物活体光学成像进行肝部转移肿瘤的体内表征，实验结果表明这种纳米颗粒配合光照可以有效诱导肿瘤细胞产生“饥饿”环境，通过YZ肿瘤细胞能量供应清除体内的转移肿瘤。而正常细胞内组织蛋白酶B含量不足，行星-卫星结构无法分开，在光照过程中光动力产生的单线态氧可以进一步氧化纳米氧化钨颗粒，阻碍光热反应的发生，不会影响到正常组织的代谢过程，证实了可以基于能量代谢的肿瘤选择性jing准ZL策略的可行性。

图3 光照切断肿瘤细胞能量供应

参考文献

Huo D, Zhu J, Chen G, et al. Eradication of unresectable liver metastasis through induction of tumour specific energy depletion[J]. Nature communications, 2019, 10(1): 1-17.

      众所周知，多功能纳米载体可以有效识别肿瘤细胞并且在体外具有良好的抗肿瘤效果。但是目光转向体内，这些纳米载体往往在免疫系统的攻击下集体失灵。因为，人体免疫系统将会感知纳米载体的入侵，并且非常努力的把我们精心设计的载体清除掉。一旦纳米载体被清除掉，药物就很难到达目标肿瘤区域，很难实现杀伤肿瘤的效果。因此，纳米医学的一个非常重要的课题就是在不破坏免疫系统的前提下，让纳米载体躲避免疫系统的攻击。

      传统的解决方案我们都是通过在纳米载体表面携带各种伪装工具，尽量和免疫细胞捉迷藏，能躲则躲，绝不露面。但是这些载体也很容易迷路， 到达深层肿瘤部位的很少，并且在和免疫系统的斗智斗勇中，还会激发免疫系统产生新的抗体从而加速纳米载体的清除，因此很难达到ZL的效果。而随着仿生纳米医学的发展，科学家们可以让纳米载体穿上“吉利服”，不但可以在免疫系统中潜伏下来，还可以大摇大摆的从免疫细胞的眼皮底下蒙混过关，发挥极大功效。这种“吉利服”就是细胞膜提取物，不同种类细胞提取的细胞膜包覆在纳米载体表面还可以表现出特殊的功效，像红细胞膜或者一些免疫细胞膜可以提高纳米载体的体内循环时间，肿瘤细胞膜可以特异识别同源肿瘤等。穿上“细胞膜吉利服”之后，纳米载体将显现各方面的优势和潜力，从而成为近年来多功能纳米载体领域的研究热点之一。

1、T细胞膜包裹下仿生纳米药物的免疫识别增强

      通过糖代谢技术，获取嵌入叠氮基团（N3）的功能化T细胞，并提取功能化T细胞膜包裹在吲哚菁绿/聚合物纳米载体表面，构建仿生纳米光敏剂。功能化T细胞膜上不但原本的抗原受体可以赋予纳米光敏剂识别肿瘤细胞的能力，并且N3基团可以识别肿瘤细胞糖代谢靶点，从而实现纳米载体在肿瘤内部的富集，通过小动物光学成像可以清楚的看到T细胞膜包裹下仿生纳米药物在肿瘤部位的靶向作用，从而进一步实现肿瘤的jing准可视化ZL。

功能化T细胞膜仿生纳米颗粒实现特异性的肿瘤靶向和jing准光热ZL

参考文献：T Cell Membrane Mimicking Nanoparticles with Bioorthogonal Targeting and Immune Recognition for Enhanced Photothermal Therapy.  Advanced Science. 2019: 1900251.

2、生物学重编程全抗原细胞膜助力纳米疫苗的研发

      将肿瘤细胞和树突细胞融合细胞的生物学重编程细胞膜包覆在金属有机化合物表面，构建肿瘤疫苗可以在融合细胞膜表面表达大量免疫刺激分子，从而使得包裹融合细胞膜的纳米载体像抗原呈递细胞一样直接作用T细胞从而激活免疫反应。通过小动物光学成像，可以看到重编程细胞膜包覆的纳米载体在体内长循环到达肿瘤部位的过程。到达肿瘤部位的纳米载体还可以被树突细胞识别，从而诱导树突细胞成熟，增强免疫效果，Z终消除肿瘤，从而拓展肿瘤ZL平台。

生物学重编程细胞膜包裹纳米载体的过程以及肿瘤免疫的激活

参考文献： Cytomembrane nanovaccines show therapeutic effects by mimicking tumor cells and antigen presenting cells. Nature Communications. 2019, 10(1): 3199.

3、肿瘤细胞膜包裹的黑磷纳米载体拓宽光热肿瘤免疫ZL

      手术切除的肿瘤组织含有对患者特异性的新抗原，是成为制备个体化肿瘤疫苗Z好的材料来源。作者利用细胞膜封装的方式在二维光热黑磷量子点（BPQDs）表面包裹肿瘤组织的细胞膜，从而制备具有光热效应的纳米肿瘤疫苗(BPQD-CCNVs)，并且把纳米肿瘤疫苗和集落刺激因子（GM-CSF）装入热敏水凝胶中。皮下注射水凝胶后可以在红外光的作用下持续释放纳米疫苗以及集落刺激因子，招募并激活DC细胞，从而捕获肿瘤抗原并激活肿瘤特异性T细胞。同时，尾静脉注射PD-1YZ剂，阻断PD-1/PD-L1免疫检查点通路，增强T细胞抗肿瘤免疫应答效应。通过活体光学成像我们可以对肿瘤进行生物发光标记，从而长期连续监测肿瘤在体内的发展情况。实验结果表明通过光热免疫ZL可以有效清除实体肿瘤同时YZ术后转移的复发。

(A)光热肿瘤免疫实验设计思路；

(B)FITC标记的水凝胶在体内的降解情况；

(C)个性化光热肿瘤免疫ZL可以有效YZ术后实体肿瘤的复发；

(D)个性化光热肿瘤免疫ZL可以有效YZ术后肿瘤的转移。

参考文献：Surgical Tumor-Derived Personalized Photothermal Vaccine Formulation for Cancer Immunotherapy. ACS nano. 2019, 13(3): 2956-2968.

珀金埃尔默拥有先进的分子影像技术，其小动物活体成像系统为生物医学的各种研究领域（包括肿瘤、干细胞、传染病、炎症、免疫性疾病、神经疾病、心血管疾病、代谢疾病、基因ZL、纳米材料、新药研发、植物学等）提供了完整的成像解决方案。

复制查看下面链接，获取相关产品及应用资料：

https://account.custouch.com/perkinelmer/site/#/list/15?_wxr_1564535099232&refresh=true

关于珀金埃尔默：

珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决Z棘手的科学和YL难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。

了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。

随着生活水平和YL卫生状况的不断提升，寄生虫感染在我们日常生活中似乎已日渐陌生。但在一些欠发达地区，由于贫困和不良的卫生习惯造成的寄生虫感染仍然威胁着无数生命。隐孢子虫作为一种常见的人畜共患寄生虫感染性疾病，是导致腹泻病的主要原因。由于其经由粪便传播，所以常经由水体污染而在卫生条件较差的地区发生群体性感染。感染通常是自限性的，健康的成年人在发生第 一阶段的较严重的腹泻之后便可恢复，但粪便仍可能具有传染性。新生儿或免疫力低下的如艾滋病患者或经免疫YZZL的病人在感染后病情较严重，是儿童早期死亡、营养不良和生长迟缓的重要原因，也是艾滋病人并发腹泻死亡的主要原因。

现今发现的隐孢子虫共有15个亚种，分别感染人、家禽、宠物、牲畜以及一些野生动物。由于不了解其致病机制，目前的ZL方案往往是对症用药而非对因用药。由于不同物种间感染模式差异，在实验动物(主要为牛等家畜)上应对隐孢子虫感染的有效疫苗往往对预防人的感染收效甚微。

针对以上问题，来自美国宾大兽医学院的研究人员发现了一种可用在小鼠模型中模拟与人患隐孢子虫病相似病症的隐孢子虫(Cryptosporidium tyzzeri), 同时利用IVIS小动物活体成像系统帮助他们在体研究隐孢子虫的感染以及宿主经寄生虫或疫苗免疫激活后的抗感染现象。该研究于近期发表在Cell子刊Cell Host & Microbe上。

要在小鼠体内模拟人患隐孢子虫病的合理模型，首先就需要找到相应的隐孢子虫。作者在农场收集了大量小家鼠粪便，经由测序，鉴定出一株与感染人的两种隐孢子虫(C. parvum和C. hominis)Z接近的一种鼠隐孢子虫(C. tyzzeri)。同时为了后续在体观察其感染模式以及宿主抗感染效果，作者通过CRISPR-Cas9技术将Luciferase基因和mCherry荧光蛋白导入到隐孢子虫的基因组中，构建了一株可以进行活体以及显微观察的隐孢子虫。

图一C. tyzzeri的鉴定以及基因编辑 (上：隐孢子虫种间基因组相似性比较，AB为常见感染人的两种隐孢子虫，C为常见感染鼠的隐孢子虫)

构建好的隐孢子虫就可以进行活体观察了，由于有活力的隐孢子虫可以表达Luciferase，在底物荧光素的作用下便可自发荧光，通过IVIS活体成像系统来实时监测体内隐孢子虫的繁殖情况。作者将这一光学观察方式与传统的粪便qPCR检测结果进行验证，二者具有很好的一致性。作者除了观察到这一新鉴定的隐孢子虫感染和人患隐孢子虫病的感染部位以及病理表征一致之外，还观察到了具有免疫缺陷的鼠(IFN-γ、Rag基因的敲除鼠 )也更易受到隐孢子虫的危害，这一点与临床上免疫缺陷病人的高发病致死率也刚好吻合。

图二  C. tyzzeri感染模式观察

有了这一能够很好模拟人隐孢子虫感染的实验动物模型之后，便可以利用这一模型进行隐孢子虫的ZL以及疫苗的开发。由于临床上隐孢子虫高发地区人们在感染痊愈后再度感染的概率大大降低，因此作者首先检验了虫体是否可以直接作为疫苗来进行感染的预防。利用未经Luciferase标记的C. tyzzeri进行第 一次感染，同时实验组使用灭活的虫体作为疫苗进行第 一次免疫，在感染后用广谱抗虫药巴龙霉素杀灭后用Luc标记C. tyzzeri进行二次感染，能够观察到接触活虫的小鼠几乎不会发生二次感染，而使用灭活虫体作为疫苗无法激活体内免疫系统进行后续的抗感染作用。

图三 使用灭活的C. tyzzeri无法预防感染

因此作者想到可以使用减毒的活虫对宿主进行第 一次免疫。通过射线进行寄生虫减毒处理，可以降低其感染力至无害水平。在减毒活虫感染后30天，在使用Luc标记的C. tyzzeri进行感染，能够观察到该方法与野生型活虫二次感染模型有着相同的抗感染作用，说明减毒的疫苗是一种行之有效的预防隐孢子虫感染的方式。但是由于要调动自身免疫系统，这一方法在免疫缺陷的小鼠身上仍不奏效。

图四 使用减毒疫苗可以有效对隐孢子虫进行预防

虽然这篇文章也并未真正解决隐孢子虫的抗感染问题，但是构建出针对这一寄生虫病的实验小鼠模型已经为后续的科研工作者尝试更多ZL方案和预防措施提供了可操作可监控的实验工具。

参考文献

1. A Genetically Tractable, Natural Mouse Model of Cryptosporidiosis Offers Insights into Host Protective Immunity. Adam Sateriale et al., 2019, Cell Host & Microbe 26, 1–12

https://doi.org/10.1016/j.chom.2019.05.00

关于珀金埃尔默：

珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决Z棘手的科学和YL难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。

了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。

蛋白质组学技术已经成为植物科学研究中重要的工具，以Orbitrap为代表的高分辨质谱技术已在植物蛋白质研究领域产生重要的科研成果，发表在Nature Plant，Plant Cell 等核心期刊上。

利用Orbitrap质谱可针对植物样本描绘细胞和亚细胞蛋白定位，以及追踪蛋白之间的相互作用，鉴定不同细胞亚结构的蛋白组分。同时可以利用TMT标记蛋白质组学技术进行定量植物蛋白质组学分析，此外，基于Orbitrap的多组学研究策略可以结合蛋白质组和代谢组学，整合基因组信息针对植物从多分子层面的大数据重新定义样本的分型、挖掘蛋白水平上与相关基因突变、表达关系及关键分子调控机制。

让我们以几篇经典文章为例，一探orbitrap助力的植物蛋白质组学前沿发现：

1

植物蛋白质定性定量研究以及

相关蛋白药物靶点发现

Roman Lagoutte利用炔基标记的去氧地胆草素类似物与SILAC蛋白质组学技术，鉴定去氧地胆草素在多种癌细胞中的作用靶点蛋白。作者首先合成了一系列具有kang癌作用的去氧地胆草素的类似物并对这些化合物的细胞毒性进行分析筛选，且证明了去氧地胆草素的细胞毒性是由细胞凋亡而非细胞坏死引起；接着利用带有炔基标签的去氧地胆草素类似物，在多种细胞系中通过SILAC标记定量和无标定量（Label-Free）的蛋白质组学方法对去氧地胆草素的靶点进行分析，在MCF7细胞中鉴定出11个新的去氧地胆草素的靶蛋白。该研究成果发表在Nature Communication杂志上。

2

植物相关蛋白质水平翻译化修饰研究

上海逆境生物学研究ZX研究团队运用蛋白质组学等技术，揭示了植物雷帕霉素靶蛋白（TOR）激酶和脱落酸（ABA）受体偶联的信号途径间通过相互磷酸化修饰，介导植物生长发育和胁迫应答的平衡。该策略是利用磷酸化组学分析研究植物逆境机理的案例。

该研究成果发表在Molecular Cell杂志上，如下图所示：

3

TMT定量蛋白质组学

深入研究植物生长发育衰老过程

华南农业大学研究人员为了研究花瓣衰老过程中蛋白质变化过程泛素化修饰的变化。用乙烯处理可以广泛地改变植物中的转录组和蛋白质组谱。泛素化是真核生物中的主要翻译化，在蛋白质降解中起重要作用。

在本研究中，作者首先通过RNA测序获得参考矮牵牛（Petunia hybrida）转录组数据。构建的蛋白质组数据库，然后对乙烯处理后的矮牵牛花冠ubiquitylome进行定量。在乙烯处理后16小时，共有3,606个蛋白质和2,270个遍在蛋白化位点进行定量。乙烯处理后，发现284个下调蛋白和233个上调蛋白，320个上调和127个下调泛素化位点（P <0.05），表明在矮牵牛的乙烯介导的花冠衰老过程中全泛素化水平有所提升。泛素连接酶在蛋白质和转录水平上调。此外呢，全蛋白质组和Ubiquitylome是负相关的，乙烯介导的花冠衰老过程中泛素化促进蛋白质的降解。

该研究成果发表在Plant Physiol杂志上，如下图所示：

4

基于Orbitrap多组学研究

多层面解析植物蛋白

和代谢物以及基因表达关系

Fionn McLoughlin利用orbitrap超高分辨质谱分析蛋白组学数据，以及代谢组数据与转录组分析结果，进行多组学分析。在多组学上分析玉米自噬与缺氮胁迫的联系，研究者选用了自噬受损突变体，基因敲低与野生型作为实验材料，在富氮、缺氮条件下进行培养。选择了玉米幼苗的第二片叶和第四片叶进行转录组、蛋白组、代谢组探讨自噬对于细胞稳态的影响。蛋白与转录层面，缺氮条件下，缺氮胁迫的通路转录上调，叶绿体组分的表达受到YZ。在第二片叶和第四片叶中分别鉴定到了3,327和3,801个蛋白。分析结果显示，自噬作用相对于缺氮胁迫，对于蛋白组的调控变化影响更大。该研究成果发表在Nature Plant杂志上。

肿瘤异质性及转移性

人类大多数肿瘤是异质性的，由具有不同性质的细胞克隆组成，呈现出不同的特点。高度异质性肿瘤具有较差的临床LX，但其潜在机制仍不清楚。肿瘤的转移性是大多数癌症患者死亡的原因。因此，了解转移进程的驱动因子是改善临床结果的关键。

癌症基因组测序研究已经确定了原发性和转移性肿瘤之间具有极小的遗传差异，并显示原位肿瘤和远处转移病灶具有显著的亚克隆异质性。Z近的一些研究表明：微观环境变化是肿瘤转移传播和生长的主要媒介，从而突出了在肿瘤进展中的非细胞自发因子的作用。

本期IVIS视角小编带您探究一下NatureZ近发表的论文：《亚克隆合作通过修饰局部和全身的免疫微观环境驱动肿瘤转移》

本文揭示了表达IL11和FIGF (VEGFD)的乳腺癌细胞的小亚克隆协同作用促进转移进展并产生了驱动性和中性亚克隆组成的多克隆转移。单克隆、多克隆原发灶和转移灶的上皮细胞及基质细胞表达谱分析显示了这种协同作用是间接的，是通过局部和系统微环境介导的。作者确定中性粒细胞为主的白细胞群受表达IL11小亚克隆的调节，敲除中性粒细胞的表达，可以阻止肿瘤转移的生长。来自原发性肿瘤、血液和肺的CD45阳性细胞群的单细胞RNA-seq显示IL11作用于骨 髓间充质基质细胞，可诱导产生致瘤性和转移性中性粒细胞前体。本文结合IVIS活体成像系统研究发现了非细胞自发因子和小亚克隆在肿瘤转移中起着关键作用。

探究驱动转移的亚克隆协同作用分子机制

本文用人类乳腺癌细胞系(MDAMB-468)的肿瘤（来源于异质性肿瘤异种移植模型），研究亚克隆在肿瘤表型之间的相互作用。作者之前已经证实一个小的亚克隆通过非细胞自主的相互作用可以驱动肿瘤生长。本文测试了18个亚克隆，每一种表达一种与转移和血管再生有关的分泌蛋白。并发现具有全部18个亚克隆的多克隆肿瘤生长Z快（上图a）。相反只有白细胞介素11 (IL11) 和趋化因子 (C-C motif) 配体5在单克隆肿瘤能够促进肿瘤生长。我们还确定了表达IL11和低聚果糖诱导生长因子（FIGF也被称为VEGFD）的亚克隆两者的混合物在很大程度上能够复制肿瘤这种生长特点。

克隆之间合作导致多克隆转移

Nature Cell Biology :Published: 01 July 2019

https://www.nature.com/articles/s41556-019-0346-x

IL11缺失的多克隆肿瘤阻止了肿瘤的生长，揭示了IL11和FIGF因子在肿瘤生长中的协同作用。此外，多克隆肿瘤和仅包括IL11和FIGF亚克隆的肿瘤具有高度的转移性（上图b）。

本文首先验证含有IL11+和FIGF+驱动因子的原发性转移瘤MDA-MB-468的克隆能力，像中性子亚克隆。单克隆或绿色荧光蛋白 (GFP)的多克隆混合物荧光素酶表达亲本细胞，红色荧光蛋白 (RFP)植入v5标记的IL11+细胞、RFP+FIGF+细胞植入到免疫缺陷NOG小鼠的乳腺脂肪垫。我们每周用卡尺测量原发肿瘤的生长情况并通过每周生物发光观察转移病灶成像。多克隆肿瘤（含5% IL11+、5%的FIGF+RFP+细胞和90%的GFP+亲本细胞）生长较快，转移性更强与单克隆和亲本肿瘤相比（如下图a）。

中性粒细胞的系统性表达降低YZ了由IL11+和FIGF+亚克隆驱动的多克隆肿瘤的转移扩散(或生长)，因此，中性粒细胞的表型和功能特点取决于宿主环境。

CD45+细胞群的单细胞分析

鉴于作者之前的结果表明，中性粒细胞促进肿瘤转移。作者比较了DOX+或DOX-诱导小鼠血液和肺中性粒细胞单细胞转录组特点。IL11和FIGF诱导上调了几个信号通路如：TGFβ和JAK-STAT信号通路，它们与中性粒细胞的免疫系统中肿瘤预生成和预转移有关，这些特征来自肺部，而不是来自血液。尽管中性粒细胞在肺部有变化，作者通过single-cell RNA-seq没有检测到IL11或GIGF受体的表达。然而，IL11RA的细胞转录本在单独的细胞组中明显存在，这些细胞不能归为中性粒细胞或其他白细胞亚群。

这些IL11RA阳性细胞表达编码GP130和SATA3的IL6ST基因，GP130是IL11信号通路中所必需的共同受体。STAT3是LI11下游的作用因子。基于细胞群中基因表达情况，其中还包括细胞外基质和发育相关蛋白，作者将该群体标记为和IL11反应的间充质基质细胞 (MStrCs)。虽然这个群体没有表达典型的间充质干细胞 (MSC)标记物，但其表现了普遍存在于干细胞相关基因的显著特征，这表明它可能是一种未特征化的间充质干细胞前体。之前的研究已经描述过间充质干细胞与白细胞之间的相互作用由多种细胞因子和趋化因子调节的。

在本文的研究中，作者着重于研究两个分泌因子，选择的基础是基于作者之前的数据，它是由较小的亚克隆表达的且协同作用促进转移。IL11属于IL6家族的细胞因子，并在多种癌症的耐药性进展中起着重要的作用，包括前列腺癌和结肠癌。在乳腺癌中，IL11被认为和ZL的耐药性和骨转移相关，以及作为不良预后的标志物。FIGF是VEGFR2和VEGFR3的配体，可以刺激血管生成和淋巴管生成。

本文发现白细胞可能不是IL11直接作用的细胞靶点，但可通过间充质基质细胞分泌因子（MStrCs）间接影响IL11。有趣的是，这些基质细胞也表达PLXDC2和ANTXR1，这在肿瘤相关的内皮细胞中是高表达的。因此，这些IL11RA阳性的间充质基质细胞可能是产生多种细胞类型的祖细胞。对中性粒细胞亚型的进一步认识和开发导致肿瘤转移的中性粒细胞靶向工具结合抗肿瘤细胞靶点的药物，有可能被用于预防乳腺癌转移研究。

PerkinElmer IVIS小动物活体成像系统在该研究中提供了支持，如需了解详情欢迎与我们的工程师取得联系。

复制右方链接了解IVIS小动物活体成像系统：https://url.cn/5fSl2r4

关于珀金埃尔默：

珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决Z棘手的科学和YL难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。

了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn。

      癌症导致的死亡中，大部分是由恶性肿瘤转移而引起的，在临床上仍然是一个挑战。转移性癌细胞通常与原发癌细胞相似，但它们可能会受到所转移器官附近环境的影响。本文揭示了结直肠癌(CRC)细胞在转移至肝脏(一个关键的代谢器官)后经历代谢的重组过程。特别是肝转移细胞通过GATA结合蛋白6抗体 (GATA6) 上调醛缩酶B (ALDOB)的表达，提高果糖代谢，为肿瘤细胞增殖过程中的主要ZX碳代谢提供能量。靶向ALDOB或降低膳食果糖可显著降低肝转移性生长，但对原发肿瘤几乎没有影响。本文的研究结果表明，转移细胞可以在新的微环境中利用代谢重组，尤其是在代谢活跃的器官，如肝脏中，对相关通路的操纵可能会影响转移性生长的过程。

      原发性肿瘤逐渐累积遗传性改变，并受其肿瘤微环境的影响，直到获得能转移到远处器官的能力(Gupta和Massague, 2006;Valastyan和Weinberg, 2011)。这一过程的典型特征是，结直肠癌（CRC）经过腺瘤到癌的顺序发展，Z终导致转移(Barker et al.， 2009)，(约70%的患者) 优先转移到肝脏这个部位 (Rothbarth和van de Velde, 2005) 。在这个阶段，该疾病变得很难ZL，并对大多数形式的联合ZL产生耐药性，使得结直肠癌（CRC）转移成为癌症相关死亡的主要原因。无法进行手术的肝转移患者对化疗干预治LX果较差，中位生存期为6至9个月 (Alberts et al.， 2005) 。目前针对晚期结直肠癌的化疗并不针对肝转移。部分原因是由于观察到CRC转移与任何特定的基因突变并不一致 (Jones et al.， 2008) ，而且它们通常与原发肿瘤中的细胞相似。然而，新出现的证据表明，非遗传改变，如表观遗传和代谢重组，可能促进癌症转移。将这种机制作为研究的目标可能为开发结直肠癌转移的ZL方法提供新的途径。

      在本研究中，来自临床样本和经盲肠移植的体内CRC转移模型的数据表明，结直肠癌（CRC）肝转移瘤的特定代谢通路发生了改变。特别是，肝转移会上调ALDOB的水平，这是一种参与果糖代谢的酶。肝内植入表明肝环境导致CRC细胞上调ALDOB。代谢组学和13C标记的果糖追踪研究表明，ALDOB促进果糖代谢，促进糖酵解、糖异生和戊糖磷酸途径。降低ALDOB或限制饮食果糖会YZCRC肝转移瘤的生长，但不YZ原发肿瘤或肺转移瘤的生长，这突出了肿瘤微环境的重要性。

1、在结直肠癌CRC肝转移中BALDOB表达升高

      为了证实ALDOB在肝转移中的上调，作者将3株CRC细胞株：HCT116和2株肝转移患者来源的异种移植(PDX)细胞株CRC119和CRC57植入NOD/SCID小鼠的盲肠末端。细胞携带双标记报告基因结构，稳定表达荧光蛋白(mCherry或GFP) 和荧光素酶。在盲肠注射前，流式细胞分选(FACS)分析显示，这些CRC细胞株中KHK、ALDOB和HK表达均为单峰。注射盲肠后，CRC细胞在2周内首次形成原位肿瘤。随后，它们在5周内发生了CRC肝转移。收集原发性盲肠和肝转移肿瘤后，利用荧光流式细胞仪(FACS)分离CRC细胞。肝转移瘤的ALDOB水平明显高于原发性转移瘤，而KHK和HK水平基本保持不变(图3B-3D) 。20%至40%的小鼠也出现肺转移，尽管与原发性盲肠肿瘤相比，肺转移中ALDOB没有上调。

Figure 3. 肝转移使体内ALDOB表达升高

      为了研究肝脏微环境是否引起CRC细胞中ALDOB的表达上调，本文将HCT116、CRC119和CRC57细胞同时直接注入小鼠肝脏和盲肠。CRC肿瘤迅速在肝脏和盲肠中形成，注射10天后，分别采集肿瘤。肿瘤经盲肠转移至肝脏之前，在盲肠注射模型中需要3~5周(图3E)。从采集的肿瘤细胞中，利用荧光流式细胞分选(FACS)分离出CRC细胞。Western blot检测证实，从肝脏分离的CRC细胞中ALDOB水平高于盲肠分离的细胞，而KHK和HK水平保持相似(图3F-3H)。另一方面，Transwell迁移实验中迁移和非迁移的CRC细胞表达了相似的ALDOB水平，这表明ALDOB与迁移能力的增强无关。此外，在体外培养后，肝脏和盲肠分离的肿瘤细胞表达相似的ALDOB水平。综上所述，这些数据表明肝脏微环境可导致CRC细胞上调ALDOB的表达。

2、ALDOB促进CRC肝转移瘤的生长

      HCT116、CRC119和CRC57细胞中ALDOB 的表达下调（RNA干扰下调表达），不影响体外含葡萄糖或果糖培养基中培养的CRC细胞迁移 。尽管盲肠移植HCT116、CRC119或CRC57细胞与对照载体均可有效发展肝转移(3个细胞系的5只小鼠中有5只发生了转移) ，但在盲肠注射模型中，ALDOB下调表达可YZCRC肝转移。经shRNA1干扰的ALDOB的HCT116、CRC119或CRC57细胞分别在5只小鼠中仅有2只、2只和2只出现可检测到的肝转移，而经shRNA2敲除的小鼠分别为2、1和2只(图-5E) 。此外，从ALDOB 下调表达细胞中的肝转移比对照细胞中的肝转移肿瘤少得多，且小得多。然后进行肝内注射，观察ALDOB是否促进肝内CRC的生长。对照载体的HCT116、CRC119和CRC57细胞在肝脏中生长明显大于ALDOB表达下调的细胞(图5F-5H) 。

Figure 5. RNA干扰ALDOB表达可YZCRC肝转移

3、靶向果糖代谢YZ肝转移

      接下来考虑的是，果糖摄入量的水平是否会影响肿瘤的生长，尤其是在肝脏。注射CRC至盲肠后 (每组5只小鼠) ，高果糖饮食的小鼠显示CRC肝转移增加，而不含果糖饮食的小鼠相对于对照组显示肝转移减少(图6A-6D) 。随后将这两种ZL方法结合起来。对小鼠注射ALDOB基因敲除剂后，然后按规定对其喂食不含果糖的饮食。这正如预期的那样，YZ了CRC的肝转移(图6A-6D) 。将CT26细胞注射到具有免疫功能的BALB/c小鼠的盲肠中，在果糖饮食对肝转移瘤的影响方面也显示出类似的结果。一直以来，高果糖饮食降低了老鼠的存活率，而低果糖饮食和低碳水化合物能延长老鼠的存活率。

用相同shRNA结构转染LV-HCT116细胞，下调ALDOB的表达。与盲肠注射模型一致，ALDOB下调表达和果糖限制饮食YZ了肝脏中CRC肿瘤。关于YZ肝脏LV-HCT116肿瘤，ALDOB下调和果糖限制似乎比5-氟尿嘧啶或奥沙利铂更有效，这两种药物都是晚期和转移性CRC的一线化疗。与ALDOB敲除或果糖限制饮食不同，5-氟尿嘧啶或奥沙利铂在肿瘤YZ或生存方面几乎没有益处。因此, 针对ALDOB和果糖代谢的调节可能会影响肝转移瘤的生长，并对目前的化疗作为一个补充策略。

Figure 6. 饮食果糖限制YZCRC肝转移

结论

      目前的结直肠癌（CRC）化疗无法区分转移部位。然而，CRC细胞从结肠迁移到肝脏后，可能需要适应肝脏的代谢环境。本文证明转移的CRC细胞有能力适应其转移器官的营养变化。转移性CRC细胞上调肝脏中的ALDOB，从而促进果糖代谢，促进ZX碳代谢。RNA干扰ALDOB或对果糖饮食限制会YZCRC肝转移。得益于活体成像技术的长期、连续的活体检测的优势，靶向果糖代谢是ZLCRC肝转移的一个潜在令人兴奋的策略。也希望Perkinelmer的活体成像技术为更多疾病模型的开发，代谢通路的研究等带来更多的帮助。

关于珀金埃尔默：

珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决Z棘手的科学和YL难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。

了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn

偏光显微镜是利用光的偏振特性对具有双折射性物质进行研究鉴定的必备仪器,可做单偏光观察，正交偏光观察，锥光观察。偏光显微镜配置有石膏λ、云母λ/4试片、石英楔子和分划目镜、移动尺等附件，Z重要的部件是偏光装置——起偏器和检偏器。 将普通光改变为偏振光进行镜检的方法，以鉴别某一物质是单折射（各向同行）或双折射性（各向异性）。因为这一特性在许多领域都可应用。

1、生物领域：

在生物学中，很多结构具有双折射性，这就需要利用偏光显微镜加以区分，不同的纤维蛋白结构显示出明显的各向异性，使用偏光显微镜可得到这些纤维中分子排列的详细情况。如胶原蛋白、细胞分裂时的纺缍丝等。

2、各种生物和非生物材料鉴定：

如淀粉性质鉴定、药品成分鉴定、纤维、液晶、DNA晶体等。

食盐

3、地矿分析：

双折射性是晶体的基本特征，因此偏光显微镜被广泛地应用在矿物、化学等领域，如矿物及结晶体的分析。

矿物晶体

4、医学分析：

如结石、尿酸晶体检测、关节炎等，常利用偏光显微术来鉴别骨骷、牙齿、胆固醇、神经纤维、肿瘤细胞、横纹肌和毛发等。

5、植物学领域：

如鉴别纤维、染色体、纺锤丝、淀粉粒、细胞壁以及细胞质与组织中是否含有晶体等。

（来源：广州市明美光电技术有限公司）

太阳光模拟器在植物生长研究领域的应用，是近年来科学研究的热点之一。太阳光模拟器，顾名思义，是一种能够模拟太阳光的设备，为植物生长提供必要的光照条件。在植物生长过程中，光照是一个至关重要的环境因素，对植物的生长发育、产量和品质等方面具有重要影响。因此，太阳光模拟器的出现为植物生长研究提供了更为精准和可控的光照条件，有助于深入探究植物生长的奥秘。

一．什么是太阳光模拟器？

太阳光模拟器采用先进的光源技术，能够模拟太阳光的波长、光谱分布、光照强度等特性。通过调整光源的参数，可以实现对太阳光的模拟，为植物生长提供类似于自然环境的光照条件。此外，太阳光模拟器还具有光照强度可调、光照时间可控制等优点，可以根据植物生长的需要进行个性化设置。

二.太阳光模拟器在植物生长研究中的应用

1.光照强度是影响植物生长的重要因素之一。通过太阳光模拟器，研究人员可以探究不同光照强度对植物生长的影响。例如，一些研究表明，适当增加光照强度可以促进植物的光合作用，提高植物的生物量和产量；但过强的光照强度可能会对植物造成伤害，影响植物的正常生长。因此，合理设置光照强度是太阳光模拟器在植物生长研究中需要考虑的重要问题。

2.除了光照强度外，光质也是影响植物生长的重要因素。不同波长的光线对植物生长的作用不同。太阳光模拟器可以模拟不同光质的太阳光，从而探究不同光质对植物生长的影响。例如，蓝光和红光对植物的光合作用和生长发育具有重要作用。通过太阳光模拟器，研究人员可以深入研究不同光质对植物生长的具体作用机制，为农业生产提供有益的指导。

3.光照时间是影响植物生长的另一个重要因素。通过太阳光模拟器，研究人员可以探究不同光照时间对植物生长的影响。一些研究表明，适当增加光照时间可以促进植物的生长和发育；但过长或过短的光照时间可能会对植物的生长产生不利影响。因此，合理设置光照时间是太阳光模拟器在植物生长研究中需要考虑的重要问题。

三、太阳光模拟器的优点与局限性

太阳光模拟器具有很多优点。首先，它可以提供类似于自然环境的光照条件，使研究人员能够在受控的环境下进行实验，避免了自然环境中的不确定因素对实验结果的影响。其次，太阳光模拟器的光照强度、光谱分布和光照时间等参数可以根据需要进行调整，为研究人员提供了更大的灵活性。此外，太阳光模拟器还可以实现连续或间歇的光照模式，以满足不同植物生长的需要。

太阳光模拟器也存在一些局限性。首先，由于技术限制，目前的太阳光模拟器还不能完全模拟自然环境中的太阳光。其次，太阳光模拟器的成本较高，可能会限制其在一些研究领域的应用。此外，太阳光模拟器的运行和维护也需要一定的专业知识和技能。因此，在使用太阳光模拟器进行植物生长研究时，需要注意其局限性并采取相应的措施来保证实验结果的准确性和可靠性。

欢迎留言讨论关于更多太阳光模拟器的技术支持和方案，科迎法-王工。

日立线上讲座

日立电镜在生命科学领域的多维度应用

【时间: 2020/4/15  下午15:00】

课程大纲：

       1. 高反差TEM介绍

       2. 高分辨冷场电镜介绍

       3. 病毒观察应用介绍

       4. 病理诊断应用介绍

       5. 在线解答及应用实例

 扫描下方二维码，即刻加入！  

期待您的加入，我们不见不散！

随着电子信息技术发展的日新月异，人们对电子测量技术及仪器的重视力度也得到了明显提升。很多业内人士更因电子测量技术应用领域广、高、深等特点，对测试速度也提出了更高的要求，高速测试逐渐成为电子专业测量的主要实现方式。

TH2840系列测试速度高达0.56ms（1800次/秒）(＞10kHz)，能够超高效帮助客户提高测试准确性，分析故障的原因，是目前同惠电子在高速测试中的佼佼者，也在国内乃至国际测试无源器件和高频变压器行业中名列前茅。

TH2840系列由于创新性地采用了双CPU架构，测试和显示由两个系统分开独立完成，在保证正常显示的情况下，测试速度最快可达0.56ms/次，即每秒钟可进行1800次测试。TH2840系列支持高频变压器测试的型号为TH2840X，最多支持6块内置扫描版、扩展至288PIN脚。

那么，如此高效的测试速度可以应用在哪些领域呢？今天我们将通过几个案例来讲解TH2840系列的广泛应用。

一、网络变压器的扫描测试

TH2840X拥有10.1寸电容式触摸屏，所有设置参数一目了然，并且采用图形化脚位关联的设计，带给您前所未有的便捷测试体验。

TH2840系列最突出的性能特点，就在于其业界领先的测试速度，以12Port网络变压器为例，测量速度由上代旗舰机型TH2829X的18S缩短到5.9S，整整提高了3倍效率，测试脚位也由最高192PIN提高到了288PIN。

二、电子元器件的瞬态测试和分析

基于电容式传感器的发展，通过采集和分析电容的瞬间变化数据，可以计算出受力的大小和变化，例如，手指触摸到电容式触摸屏到离开触摸屏的短暂过程，电容容值瞬间的曲线变化，反映了屏幕受力的细微变化。由于TH2840系列具有高达每秒钟1800次的测试速度，可以精确到ms级别画出电容变化的曲线。

在电子皮肤领域中，一些以往只能由皮肤感受到的定性数据，例如硬度、力度等，如今已经可以用定量的方式表达出来。通过使用模仿人体末梢神经的电子传感器，电子皮肤可以帮助机器人敏感获知环境信息。将TH2840与电子皮肤一起集成到机械手或机器人表面，通过触觉感知及触觉信息采集实现机器人的触觉感知能力。在某高校的电子皮肤科研项目中，TH2840系列以0.56ms/次的采样频率完美胜任了该测试任务。

三、测量容性器件C-V特性的响应时间

在电子元器件的实际应用中，我们经常需要给被测件加偏压来模拟元器件在不同环境下的表现，增加偏压后的响应时间Th也是该元件的重要参数之一。

如上图，给某个电容施加20V直流偏置电压时，电容值会从初始值C0开始增加，经过一段时间后最终稳定在C1，从C0到C1所消耗的时间即为响应时间Th。由于器件被施加偏压后的瞬态变化非常快，需要测试仪器的采样时间小于1ms（即1000次/s），才能得到精确的响应特性曲线。TH2840系列不仅可以达到0.56ms的最高采样速度，同时又能保证测试参数的高精度，并且自带±40V偏压，支持多通道测试，是高速测试的不二选择。

以上内容由安泰测试Agitek为您分享，安泰测试作为国内专业测试仪器综合服务服务平台，为客户提供丰富的测试产品选择、完整的系统测试解决方案、全面的技术支持和售后等一站式服务，帮助客户更好的解决测试问题。https://www.agitek.cn/cp/1230.html

一、前言

Micro CT作为一种三维断层扫描成像方法，可以根据植物不同组织对X线的吸收与透过率的不同，重建获得植物组织的断面或立体图像，发现其中的细小组织结构变化，从而无损探索植物各组织内部的结构。因而在植物研究中，Micro CT的应用也逐渐增多。

二、应用

1.    根系

植物根系的分枝结构是植物生命力的决定因素，根系的生长形态与植物的土壤环境和植物的基因型息息相关，因此根系的3D形态学分析是评估不同植物竞争优势的重要工具。由于植物的根生长在各种不透明的媒介中，这成为限制观察植物根系在土壤中的生长情况的主要因素，是获得原位的根系生长情况的一个巨大挑战和障碍。传统的洗根扫描法能够清晰地展现根系，但却破坏了其原有的状态；微根窗法能够解决原位测量的问题，但却无法展示探索土壤内部的根系分布。

随着Micro CT的发展和应用，研究者们发现，利用Micro CT扫描可以无损地原位探索土壤中不同植物的根系变化，可以测量根系的3D结构，获取根系的形态学以及剖面等内部性状，是根系原位研究的重要工具。同时，根系的算法分割也一直是Micro CT根系原位扫描中需要突破的难点。

例1：平生公司的NEMO®Micro CT在原位状态下扫描的水稻根系展示如下，通过CT 三维重建，可观察到根系的完整拓扑结构，并对其内部剖面进行观察：

2.     种子

目前国际上使用的很多研究种子的先进技术大多是利用荧光法研究种子活力或其萌发率，这些方法能够高通量地达到某些研究目的，但始终无法得知种皮内部的结构和动态变化过程。

而种子内部的形态学信息参数，以及胚芽和胚乳区域的瑕疵率等，是评估种子的出芽率和质量的关键信息。传统方法常采用内窥镜来分析种子内部的形态，然而这种方法只能获得有限的投影，受种子放置方位的影响，很多缺陷无法体现。

而Micro CT通过投影重建、三维成像功能，可提供种子的不同角度的观察，对于种子内部结构展现更加全面，例如裂隙、内部萌芽情况评估、病虫害情况等等。

例2：以下是利用平生公司的NEMO®Micro CT对一粒水稻种子进行扫描成像，并利用平生自己开发的图像分析软件Avatar®进行分析处理。在图像中可清晰观察到种皮，胚乳、胚牙等内部结构，并可给出这些组织的体积分析结果。

例3：玉米种子（XX农业大学提供样本，NEMO® Micro CT扫描结果）

例4：麦穗（XXX植物基因研究ZX提供样本，NEMO® Micro CT扫描结果）

3.  果实

使用Micro CT对果实的无损扫描，也可观察到果实的内部结构，在营养学研究与蛀虫病检测方面有极大的帮助。（Super Nova® Micro CT扫描结果）

4.    茎、叶

通过高分辨率的Micro CT系统的扫描，为研究植物茎流和植物水分方面提供更直观的3D的观测方式。（NEMO® Micro CT扫描结果）

三、        总述

由此可见，Micro CT不仅在活体动物和离体组织的分析研究中具有重要的应用，也在植物方面有着特殊的应用价值。可广泛应用于植物种子三维结构研究，无损探索种子腔体、胚和胚乳的变化；分析原位研究土壤中根系的三维形态结构；研究果实内部结构变化；以及植物茎流和植物水分等。

1引言

      随着市场经济的不断发展和人们法律意识的不断提高，涉及经济合同的案件越来越多，其中包括油墨的鉴定、笔迹的添加和涂改、公章印文的真伪、喷墨和激光打印字迹的鉴定、笔画先后顺序及朱墨时序的鉴定等。由于刑侦鉴定检材有限，且有重要的证据价值，以往采用的鉴定技术和方法，有的对文件物证造成一定损坏，寻找一种快速、准确、无损的检验方法显得尤为重要。而拉曼光谱技术不仅可以实现对检材的零破坏，并且能够快速、有效检出字迹的异同点，从而鉴定不同的笔迹，在司法文书鉴定中取得了令人满意的结果，鉴定结果可以为法庭诉讼提供科学依据。

2 拉曼光谱鉴定原理

      拉曼光谱技术是一种分子散射光谱技术，具有快速、灵敏和无损检验的特点，近些年来在许多领域得到了广泛的应用。拉曼光谱技术主要是借助物质分子的振动谱峰来识别物质的不同成分，因为不同的物质其分子结构不同，因此其振动谱峰也会有所不同，而振动谱峰的位置可以非常灵敏地反映出不同物质的成分变化。应用拉曼光谱技术还可以对被检客体的物质成分进行定量分析，即通过测定振动谱峰所涵盖的曲线积分面积大小来分析被检客体中所含物质组分的含量多少。因此，应用拉曼光谱技术可以实现对物质成分的识别及定量的分析。检验字迹正是利用了这一点，对笔画进行拉曼光谱扫描，确定二者是否存在成分差异，若存在差异，则证明笔迹是伪造的。

      日常书写所使用的黑色签字笔的书写色料成分有三种类型，diyi类色料是全部由炭黑组成；第二类色料是不含炭黑成分，全部由多种颜色的染料拼制而成；第三类色料是含有部分炭黑成分和其他染料组成。基于此，书写人在进行伪造字迹时使用了色料成分不同类型的笔，那么伪造部分笔画和原笔画的色料拉曼光谱一定不一致，即使是使用了色料类型相同的笔，其色料成分也会因为品牌、型号的差异导致二者拉曼光谱图不一致，从而区分开来，但仅含炭黑的除外。

3 拉曼光谱笔迹鉴定方案

      拉曼光谱技术是一种无损伤、灵敏度高、操作简捷的测试手段，实验设备采用我公司的“Finder Vista”微曼系列显微共聚焦拉曼光谱仪系统；激光器波长为532nm；光谱仪参数：500焦距，600g/mm；扫描物镜100X。采集时间与采集次数根据样本的拉曼光谱情况而定。

      采用对比试验方案，检测红、蓝、黑3组颜色的笔迹。实验采用不同厂家、品牌、型号的签字笔。实验设计如表1。

表1 不同型号、不同品牌中性笔实验设计方案

4 拉曼光谱分析

4.1 黑色中性笔的拉曼光谱分析

      实验时采用532nm激光器激发检测3种型号的黑色中性笔。图一中3组样品分别代表了3中型号黑色中性笔的拉曼光谱。

图1 黑色中性笔拉曼光谱图

      从图1中我们可以发现，黑色1、2、3号样品的拉曼光谱之间存在着显著差异。1、2号样品位于高波段3000cm-1附近的拉曼峰存在显著区别，1号样品在该波段存在2个拉曼特征峰，分别为2896、2950 cm-1。而2号样品只能检测到2892 cm-1特征峰。3号样品相较于1、2号样品，是较为纯净的炭黑中性笔，只能检测到位于1360、1590 cm-1附近的碳元素的拉曼特征峰。

这些光谱存在差异主要是由于不同型号的黑色中性笔油墨成分不尽相同，因此，拉曼特征峰也就有所差异。

图2 红色中性笔拉曼光谱图

      不同品牌、不同型号的红色中性笔拉曼光谱图如图2所示。从图中可以发现，红色中性笔的拉曼特征峰基本相同，说明3组物质的组成物质基本相似，但是，红色1、2号样品相较于3号样品。拉曼特征峰较为明显，说明，1、2号样所含的油墨成分较多。同时红色3号样品位于1100 cm-1附近的两个特征峰缺失，其产生的原因仍值得继续深入研究。

图3 蓝色中性笔拉曼光谱图

      不同品牌、不同型号的蓝色中性笔拉曼光谱图如图3所示。从图中可以发现，蓝色中性笔的拉曼特征峰峰位基本相同，说明3组物质的组成物质基本相似，但是，拉曼特征峰的相对强度仍有一定区别。如位于1397 cm-1的拉曼特征在蓝色2、3有很强的拉曼信号，而蓝色1号样该峰消失，表明该组分物质蓝色1号样品种没有添加。1210、1436、1457 cm-1的拉曼特征峰相对强度在3组样品中也呈现类似现象，因此，这4组拉曼特征峰可以作为区分蓝色中性笔的指标之一。

5结论

      在法庭科学领域，物证检验要求尽量无损检材，与其它分析技术相比，拉曼光谱技术优势在于其非破坏性和几乎无需样品制备，适合对未知固体、液体进行快速无损分析，因此该技术在物证鉴定方面的应用越来越广泛。

      本次研究运用Finder Vista 激光显微拉曼光谱鉴定黑、红、蓝三种市面常见的中性笔，并取得了一定成果，即可实现对纸张上的不同厂家、不同型号的中性笔进行定性分析。拉曼光谱法准确率高、分析速度快、图谱易辨认，特别是具有样品用量少，无损伤检测等优势，因此，在笔记鉴定领域具有很高的实用价值。

6参考文献

[1] 徐彻, 汤纯, 杨延勇. 显微激光拉曼光谱法鉴别黑色圆珠笔油墨的初步研究[J]. 刑事技术, 2000, 16（4）: 244-245.

[2] 林建成, 李开开, 黄建同. 拉曼光谱技术检验黑色签字笔添改字迹研究[J]. 光散射学报, 2014, 26（1）: 68-72.

（来源：北京卓立汉光仪器有限公司）