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植物生物学

了解植物生物化学是我们维持生态系统和提供可持续营养的基础。

在植物生长/发育研究中,利用拉曼成像技术可观察代谢产物、蛋白质、脂质和色素的变化和分布。

使用拉曼光谱技术确定植物的健康状况

木材细胞壁物质(纤维素,半纤维素和木质素)的厚度和分布是确定植物强度的重要因素。只有少数几种技术可以发展成为木质素和纤维素的原位表征和定量方法,对细胞壁进行拉曼成像就是其中之一。它不需要浸渍材料或任何湿化学方法,并且具有能够解决木质素薄层(亚微米)问题的空间分辨率。木质素含量的增加通常与强度的增加相关,细胞壁中的愈创木基木质素越多,则在细胞壁之间的交界处丁香基木质素越多。

果胶也可以进行拉曼成像。在陆生植物中,果胶存在于细胞壁中,而且是连接细胞壁的胞间层的主要成分。

您还可以研究纤维素纤维,包括其取向(使用偏振拉曼测量技术)。取向很重要,因为微纤维的角度会影响细胞的几何形状和植物的结构。

玉米节间次生壁(红色)和丁香基木质素(蓝色)的拉曼图像。感谢来自英国亚伯大学的Gordon Allison博士和Alan Cookson先生提供样品。

拉曼分析的主要优点

您可以:

  • 原位对重要的生物分子进行成像,而无需标记
  • 原位量化木材成分,而无需外部标签
  • 解析木材和木浆的结构和力学性能,以及木质素的二级结构
  • 确定木材纤维的取向,这会影响细胞的几何形状和植物的结构

样品制备

可根据Gierlinger和Schwanninger的文章 (Gierlinger and Schwanninger (2006). Plant Physiology 140: 1246-1254) 中给出的规程制备植物切片并将其放置在玻片上。他们使用聚乙二醇 (PEG) 作为包埋材料进行切片。

透明或半透明样品 — 例如树苗根 — 可直接进行分析。您可以使用盖玻片并加水,以保持水分。

针对叶/草表皮,可以在样品上切开一个切口,并使用镊子/钳子将表皮层剥离,然后进行分析。还可以使用相同的盖玻片方法为表皮层保持水分。

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