实验教学用植物活体荧光影像系统的研制

通过植物培养及拍摄系统的开发,研制低成本的植物活体荧光影像系统。该系统采用双层箱体结构设计,分为恒温光照培养系统和荧光记录系统两部分,可以为植物生长发育提供所需的生命支撑功能,还能实时获取植物生长发育过程中的关键图像,包括监控转基因植物发育过程中荧光信号的时空模式。利用该系统成功地对EGFP转基因烟草和拟南芥进行培养和实时观察。低廉的成本极大地扩展了该系统在实验教学中的运用,也为生命活动的观察和检测研究奠定基础。

近红外二区小动物活体荧光成像系统的研制

近年来,小动物活体荧光成像系统被广泛应用于生物医学成像研究.但是,现有的荧光成像系统存在穿透深度有限、图像信噪比低等缺点.因此,利用近红外二区(near-infrared-Ⅱ,NIR-Ⅱ,900—1880 nm)荧光成像技术在生物组织中具有的低吸收、低散射和穿透深度深等优点,研制出一套NIR-Ⅱ小动物活体荧光成像系统,提出了一种荧光图像增强校正方法,并设计生物组织模拟实验和活体动物实验测试该系统的性能和成像效果.实验结果表明,该系统具有穿透深度深、信噪比高、灵敏度高等优点.结合商用的吲哚菁绿试剂和聚集诱导发光染料,该系统可实时监测小鼠体内的血管分布情况,并对深层组织器官进行持续监测,实现活体小鼠清醒状态下的动态监测研究,有助于推动生物医学成像领域的肿瘤研究和药物开发研究等进入一个新阶段.

浮游植物活体三维荧光光谱分类判别方法研究

选取中国东海 6种分属于 4个门类的赤潮藻种、优势种在实验室进行扩大培养 ,测量了 2个温度(2 0和 15℃ )、3个光照 (70 0 0 ,4 10 0和 110 0Lux)、不同生长期浮游植物的三维激发 /发射荧光光谱 ,对浮游植物活体三维荧光光谱分类判别方法进行了研究。结果表明 :基于主成分的判别分析法是利用三维光谱数据判别浮游植物种类的有效方法 ,对于金藻is ,绿藻 pl ,中肋骨条藻sk三个物种 ,区分识别率理想 ;可以将中肋骨条藻 (硅藻 )与甲藻al和

LED激发光源的水体浮游植物浓度活体检测系统研究

采用5种不同中心激发波长的超高亮LED作为激发光源构建了一套水体浮游植物活体荧光检测系统。利用该系统测量24种不同来源水样和同一水样10种不同比例稀释样品的浮游植物活体荧光强度,研究了荧光强度与叶绿素a浓度的线性关系。结果表明:蓝光LED(最大发射波长442.7 nm)是用以测量浮游植物活体荧光的最适合光源,相应的检测限达到了0.0278μg/l(叶绿素a);浮游植物种类、环境造成的荧光量子效率以及水体DOM背景荧光均对活体荧光的测量结果产生影响,尤以浮游植物种类和荧光量子效率的影响更为显著。因此,蓝光超高亮LED将为浮游植物活体荧光测量提供廉价的替代光源,为利用该光源研发浮游植物浓度原位荧光检测仪提供了潜在的可能。为克服浮游植物种类、荧光量子效率以及DOM背景荧光对浮游植物活体荧光测量结果的影响,需要进一步研究上述因素的具体影响行为,发展相应方法进行校正。

活体成像系统检测携荧光素酶增殖缺陷型腺病毒在小鼠体内的表达和分布

目的:研究携带荧光素酶的增殖缺陷型腺病毒(Ad-luciferase,Ad-Luci)经不同途径注射后小鼠体内荧光素酶的表达和分布,为肿瘤的腺病毒载体基因治疗提供参考。方法:建立人胰腺癌PANC-1细胞裸鼠移植瘤模型,Ad-Luci病毒单次或多次瘤体内注射,或者肌内、尾静脉和腹腔注射Ad-Luci病毒至正常小鼠,采用IVIS Lumina活体成像系统观察荧光素酶在小鼠体内的分布和表达,并观察Ad-Luci病毒的毒性作用。结果:单次瘤内注射Ad-Luci荧光素酶在瘤内持续表达15 d,多次瘤内注射后表达时间更长。肌内注射组荧光素酶随时间延长表达减弱,注射后48 h无荧光素酶表达。尾静脉注射组荧光素酶大部分聚集在肝脏,注射后18 d仍有表达。腹腔注射组4 h后可见荧光素酶的表达,但7 d后无表达。Ad-Luci各注射组小鼠均未出现明显的毒性反应。结论:腺病毒携带外源基因经瘤内注射可在瘤内表达较长时间,多次注射可延长表达时间;经尾静脉注射后主要聚集在肝脏,且表达时间较长。

浮游植物活体三维荧光光谱特征提取

测量了6种东海常见的浮游植物在两个温度(20℃,15℃)、三个光照(7000 Lux,4100 Lux,1100 Lux)下的不同生长期的三维激发/发射荧光光谱,研究了光谱特征提取方法.对去除散射干扰后的三维光谱进行了奇异值分解,得到的相应于激发光谱的第一主成分具有区分藻种的能力,可作为三维光谱的特征光谱.分析结果表明,实验条件下,等鞭金藻(Isochrysis galbana)、岛国大扁藻(Platymonas helgolanidica)和中肋骨条藻(Skeletonema costatuma)的特征光谱相似度高,塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)、东海原甲藻(Prorocentrum dentatum)和尖刺拟菱形藻(Pseudo-nitzschia pungens)光谱相似度稍差.

乳腺影像学报告及数据系统分级结合穿刺活体组织检查在乳腺病变超声诊断中的价值

本研究针对我院超声发现的乳腺病变患者,依据美国放射学会制定了乳腺影像学报告及数据系统（breast imaging reporting and data system,BI-RADS）评分分级为4级及以上者,采用超声引导下定位穿刺活检术,将影像学分级与活检病理对照分析,评价其临床价值。1资料与方法，

荧光影像系统联合亚甲蓝染料在早期乳腺癌前哨淋巴结活检中的应用

目的:研究荧光影像系统联合亚甲蓝染料在早期乳腺癌前哨淋巴结活检(SLNB)中的应用价值。方法:体格检查及B超检查腋窝淋巴结阴性的早期乳腺癌患者20例,采用荧光影像系统联合亚甲蓝染料双示踪寻找前哨淋巴结(SLN),送快速病理检查,SLN阳性者行腋窝淋巴结清扫术(ALND),阴性者不作ALND。结果:20例患者应用荧光影像系统联合亚甲蓝染料均成功检出SLN,平均用时15分钟,共检出SLN49枚,且荧光影像系统指示的SLN与蓝染淋巴结一致,其中4例因SLN阳性而行ALND。结论:荧光影像系统联合亚甲蓝染料用于早期乳腺癌SLNB,具有学习曲线和手术时间短,准确度和检出率高的优势,值得临床推广。

罗勒烯信号传导途径各组分突变体高通量活体荧光筛选技术系统的建立

为了高效率地发现罗勒烯信号传导途径上的各信号传递成分,本研究拟采用正向遗传学的策略,即利用EMS诱变与荧光素酶-荧光素活体荧光成像检测技术体系相结合的方法筛选突变体。为此,构建了指示基因启动子PR1pro::Luciferase和PDF1.2pro::Luciferase质粒并转化拟南芥;通过抗性筛选与PCR检测,鉴定获得了T3代转基因纯合子植株。同时,购买了合适的高灵敏CCD相机、暗箱与软件,通过组装调试,成功制造了一台自制的、经济适用的活体荧光检测仪。转基因纯合植株经过茉莉酸、水杨酸或罗勒烯处理和喷施荧光底物后,放到荧光检测仪中,成功观察到了诱导后的转基因植株释放出高亮荧光,说明活体荧光成像检测系统构建成功。这些结果为进一步利用正向遗传学的方法高效筛选罗勒烯信号传导途径中各成分的突变体植株,以及阐明罗勒烯诱导的防御反应的作用机理奠定了良好基础。

用于活体植物细胞转化的荧光标记基因

由于缺乏转化标记限制了植物遗传工程的进展。这种转化标记是指编码可选择特征如卡那霉素抗性、可检测产物如β-葡糖苷酸酶或可见标记如荧光素酶的基因。因为生化标记或当前采用的可见标记需要加入底物或辅助因子,所以限制了它们在活体植物组织中的应用。 美国农业部的R.P.Nieds已将绿色荧光蛋白(GFP)基因导入柑桔细胞。在无外加底物或辅助因子条件下用蓝光或近紫外光照射,转基因细胞呈现鲜绿色。该基因以前是由哥伦比亚大学、Rutgers大学及Woods Hole海洋研究所的M.Chalfie及同事从荧光水母分离出来的。

三维荧光光谱法分类测量水体浮游植物浓度

测量了富营养化水体中13种浮游植物的活体三维荧光光谱和激发荧光光谱,通过光谱相似性原则将浮游植物分成3种光谱组,分析了光合色素组成与各光谱组三维荧光光谱特征的关系.选择梅尼小环藻、小球藻和铜绿微囊藻纯种培养体,配制10种不同浓度比例的浮游植物混合培养体,利用平行因子模型算法(PARAFAC)对混合培养体的三维荧光光谱进行了拟合,成功地区分了3种浮游植物组分.组分1(梅尼小环藻)、组分2(小球藻)和组分3(铜绿微囊藻)在模1上得分与其在混合样品中的实际相对浓度具有良好的线性关系,相关系数分别达到0.98222,0.97865和0.99788,证实了利用三维荧光光谱和PARAFAC模型分类测量浮游植物浓度的可行性.

不同生境条件下藻蓝蛋白活体荧光光谱特性研究

蓝藻生物量检测技术发展是应对目前频繁发生的水华事件的重要环节。藻蓝蛋白作为蓝藻的特异性蛋白,在一定程度上比叶绿素更能准确反应自然水体中的蓝藻生物量,因而成为蓝藻生物量检测技术的重要指标。本文利用三维荧光光谱技术,以不同光照、不同生长期的铜绿微囊藻、鱼腥藻活体为研究对象,比较了单点法和包络法两种光谱解析方法的可靠性,探究了不同生境条件下的藻蓝蛋白活体荧光光谱特性。结果表明:(1)荧光光谱强度随生长期延长而增大;(2)采用包络法解析藻蓝蛋白特征荧光光谱的方法比单点法更为可靠;(3)在不同生境条件下,铜绿微囊藻藻蓝蛋白活体荧光激发波长基本保持614nm、发射波长基本保持654nm不变,鱼腥藻藻蓝蛋白活体荧光激发波长随生长期在610和620nm之间波动减小,发射波长随生长期在650和660nm之间波动增大。这种波动与藻种样品颗粒度大小和光谱扫描模式有关。该研究结果为发展蓝藻生物量活体荧光监测技术发展提供了实验基础。

基于人工神经网络的叶脉信息提取——植物活体机器识别研究Ⅰ

叶片的识别是识别植物的重要组成部分,特别在野外识别植物活体尤其重要。叶脉的脉序是植物的内在特征,包含有重要的遗传信息。但由于叶脉本身的多样性,利用单一特征的图像处理方法难以有效地提取叶脉。为了充分利用图像的信息,本文提出了一种基于人工神经网络的叶脉提取方法。该方法利用边缘梯度、局部对比度和邻域统计特征等10个参数来描述像素的邻域特征,并将其作为神经网络的输入层。实验结果表明,与传统方法相比,经过训练的神经网络能够更准确地提取叶脉图像,为进一步的叶片识别打下了良好的基础。

基于活体荧光的藻类识别测定技术

以研制使用单色发光二极管为光源的浮游植物荧光自动监测仪为目标,针对12种我国近海常见浮游植物种,选取12个激发波长点(400、430、450、460、470、480、490、510、525、550、570、590nm)的浮游植物活体叶绿素荧光激发光谱作为特征谱,建立多元线性回归模型,采用非负最小二乘法加以解析,实现了各门类浮游植物的识别测定,特别是硅藻和甲藻的识别测定。所测样品中,单门类浮游植物样品共有79个,识别正确率为96%,回收率≥68%,其中85%的浮游植物样品回收率≥80%;多门类浮游植物的混合样品共有17个,识别正确率为76%,回收率≥74%。

通过活体动物光学成像系统建立乳腺癌动物模型

目的:通过活体动物光学成像系统建立稳定表达荧光素酶的乳腺癌裸鼠移植瘤模型。方法:用脂质体包裹带有neo抗性基因及荧光素酶报告基因的真核表达质粒pGL4.17[luc2/neo],体外转染人乳腺癌细胞株MCF-7,将获得稳定表达荧光素酶的乳腺癌细胞株(MCF-7-luc)进行皮下接种BALB/c裸鼠及尾静脉接种SCID小鼠,建立BALB/c裸鼠皮下移植瘤模型和SCID小鼠尾静脉移植瘤模型,通过活体成像系统监测体内肿瘤的生长及转移情况。结果:经过筛选得到1个能够用于建立裸鼠皮下移植瘤模型及SCID小鼠尾静脉移植瘤模型的稳定表达荧光素酶的乳腺癌细胞株,并成功建立了乳腺癌裸鼠皮下移植瘤模型及SCID小鼠尾静脉移植瘤模型。结论:通过活体动物光学成像系统成功获得的稳定表达荧光素酶的乳腺癌皮下移植瘤和尾静脉移植瘤模型,为人乳腺癌的相关研究提供了一个直观、方便、灵敏和可靠的平台。

应用小动物活体激光共聚焦成像系统对大鼠腹壁循经组织组织液分布的初步观察

目的:初步观察探究活体大鼠腹壁循经组织的组织液分布特征和相关形态结构。方法:大鼠麻醉后尾静脉注射10%的荧光素钠溶液(0.1 ml/kg),注射30 min后剥离腹部皮肤,使用活体激光共聚焦成像系统观察腹壁组织不同深度的荧光素钠溶液分布及相关组织的形态结构特征。结果:荧光素钠注射30 min后,使用活体激光共聚焦成像系统观察到在大鼠腹壁正中线即任脉循行位置不同深度组织中的组织间隙较大,其中填充着大量混合荧光素钠的组织液,并分布有少量胶原纤维、毛细血管、脂肪细胞等实体组织。腹中线水平旁开5 mm和1 cm处的非经组织主要为实体组织,其组织中的间隙空间和组织液含量远远小于腹中线。新鲜腹壁组织冰冻切片显示,腹壁组织中存在大小不等、纵横交错且相互连接沟通的组织间隙,腹中线组织的间隙空间大于周围组织,这一结果与激光共聚焦图像特征吻合。结论:大鼠腹壁循任脉组织中存在比周围非经组织较大的组织间隙和较多的组织液。

基于光诱导荧光技术的浮游植物光合作用活性原位测量方法

根据浮游植物在不同光照下的荧光诱导特性,研究了叶绿素荧光作为浮游植物光合作用探针的特点,提出了原位测量活体叶绿素荧光值Ft和Fm获取浮游植物光合作用活性的方法。以淡水湖泊浮游植物中的普通小球藻、铜绿微囊藻和梅尼小环藻为实验对象,将原位测量方法得到的数据和实验室水样荧光仪的测试结果进行对比分析,结果表明:普通小球藻、梅尼小环藻和铜绿微囊藻的两组测试结果之间的相关系数分别为0.977 8,0.867 8和0.776 8,研究为进一步实现水体浮游植物光合作用活性的快速连续原位测量提供了方法。

绿色荧光蛋白在肿瘤活体光学成像中的应用新进展

介绍了绿色荧光蛋白的发光机理、基本性质和活体分子成像机制,分析了绿色荧光蛋白在肿瘤的转移机制、血管生成、药物筛选和疗效评判等光学成像技术中的最新应用.对活体分子成像的未来成像技术进行了展望.绿色荧光蛋白作为活体分子成像技术新的报告基因,在肿瘤的早期诊断及实时、无创监测肿瘤的发展变化等方面起了很大的作用,对肿瘤的诊断、药效学研究以及临床药物疗效的判定具有重大意义.

生物素/亲和素系统用于活体分子成像现状

生物素/亲和素系统由于具有高的亲和力以及多级放大作用,已成为近年来进展迅速的一门生物学技术,已应用于医学影像学的多个领域。对生物素/亲和素系统的分子结构及其在分子影像学中的应用进展进行综述。

基于荧光素酶活体成像筛选转基因玉米植株的条件优化

通过比较活体成像系统中不同玉米芽长、曝光时间及合并像素值的荧光素酶信号强弱,优化利用活体成像系统筛选转荧光素酶玉米植株的条件。结果表明,在玉米芽长3~8 cm、喷施底物反应2 min后曝光时间5 min、像素合并值binning 8×8的条件下,能够较好地检测到植株荧光素酶信号;进一步对获得的转基因玉米植株进行活体检测,确定了信噪比值大于2.0的植株为强表达阳性植株。研究结果可为转基因植株的后代筛选提供新方法,可以淘汰大量非转基因和表达较弱的植株或株系,有效提高筛选效率。