有效、可靠的評估植物細胞活性,尤其是花粉活性,對于育種研究和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)來說是非常重要的環(huán)節(jié)。目前花粉活力研究的傳統(tǒng)方法,如染色法和體外萌發(fā)法,均存在可靠性差、分析速度慢、有物種依賴性等諸多不足。在過去的幾十年中,基于細胞介電特性分析單細胞狀態(tài)的微流控阻抗流式細胞儀(IFC)已逐漸成為微生物學和醫(yī)學上的常規(guī)檢測方法,而本文研究旨在證明IFC法在花粉活力分析中的潛能。
本文的研究中,Heidmann I等同步利用微流控阻抗流式細胞法、傳統(tǒng)染色法、滅活對照法、花粉萌發(fā)測定法測量了不同發(fā)育階段、不同熱處理下的花粉活力、發(fā)育狀態(tài)及萌發(fā)能力,并將IFC法測量結(jié)果與染色法和萌發(fā)法測量結(jié)果進行相關(guān)性分析。結(jié)果表明,IFC法可以快速檢測并量化花粉發(fā)育階段、失活或活性狀態(tài),且與傳統(tǒng)FDA染色法測量結(jié)果有很高的相關(guān)性。此外,IFC法還可以將具有活躍萌發(fā)潛力的花粉從失活和有活力但未萌發(fā)的類群中區(qū)分出來。
圖1. 煙草花粉發(fā)育階段分析
采集不同生長階段的煙草花蕾(花芽)分別用染色法(DAPI)、淀粉積累法(盧戈爾液)以及IFC法(0.5和12MHz)測定花粉的發(fā)育階段。上圖所示花粉發(fā)育階段(I-VIII)分別為,I:四分體時期;II:單核時期;III:晚期單核時期;VI-VII:雙核時期;VIII:成熟花粉粒。
圖2. IFC法區(qū)分活性及失活花粉
分別用IFC法和FDA染色法測量了黃瓜(綠色),甜椒(藍色)和番茄(紅色)的花粉活性,并進行了熱處理對比分析以及加熱滅活對照。A:新鮮的番茄花粉(左)和熱滅活后的番茄花粉(右);B:花粉活力隨溫度的變化(IFC法,*p ≤ 0.05);C:IFC法與FDA染色法相關(guān)性分析
圖3. 檢測熱處理花粉的狀態(tài)(萌發(fā)法及IFC法)
A:萌發(fā)法檢測新鮮花粉和熱處理后的花粉萌發(fā)狀態(tài),黃瓜(綠色),甜椒(藍色)和番茄(紅色),*p = <0.05;B:IFC法檢測不同狀態(tài)的花粉,新鮮花粉(左),40℃熱處理后的花粉(中),混合花粉(右);C:IFC法與萌發(fā)法檢測結(jié)果的對比,IFC法(紅),萌發(fā)法(紫)
本文的研究表明,IFC法是一種無物種依賴性的省時省力、高效可靠且非破壞性的花粉質(zhì)量檢測方法。
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Heidmann I, Schade-Kampmann G, Lambalk J, et al. Impedance flow cytometry: a novel technique in pollen analysis. PloS one, 2016, 11(11): e0165531.