FluorCam多光譜熒光成像應用案例—高通量環境毒性生物標記檢測

捷克變化研究所與丹麥哥本哈根大學長期合作研究開發一種環境毒性物質如除草劑、重金屬等的高通量生物標記篩選方法。他們使用高等植物的光自養細胞懸液，結合FluorCam葉綠素熒光成像系統、FMT150藻類培養與在線監測系統、AlgaeTron AG230藻類培養箱等儀器開展了大量相關研究。實驗結果表明光自養細胞懸液結合FluorCam葉綠素熒光成像技術就是一種非常好的環境毒性生物標記。

圖1. 左：番茄細胞懸液添加不同濃度敵草隆后的FluorCam高通量葉綠素熒光成像檢測；右：在FMT150和AG230中培養的紅葉藜細胞懸液，準備后續的FluorCam葉綠素熒光成像分析（Sege?ová，2017, 2018）

在新的研究中，他們分別對擬南芥植株和細胞懸液施加了敵草隆、草甘膦和重金屬鉻，使用FluorCam多光譜熒光成像系統對其進行了葉綠素熒光成像和多光譜熒光成像分析。數據經過主成分分析，證明擬南芥細胞懸液結合葉綠素熒光成像和多光譜熒光成像分析是一種非常有效的植物毒性脅迫高通量預篩系統。這兩種成像檢測技術分別檢測毒性物質對光合系統和次生代謝的影響，使檢測結果更加全面和準確。比起使用植株來進行類似篩選，這一生物標記系統在高通量數據獲取、快速脅迫檢測、高靈敏度、同質脅迫響應、減少培養空間、節省材料與毒性物質等方面都有很大優勢（Sege?ová，2019）。

圖2. 左：葉綠素熒光成像和多光譜熒光成像數據的主成分分析；中：敵草隆、草甘膦和鉻處理后的擬南芥細胞懸液；右：敵草隆處理后的擬南芥植株

參考文獻：

1. Sege?ová 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. Sege?ová 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. Sege?ová 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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