一种细胞荧光显微图像饱和伪影修复算法

细胞的荧光显微镜图像包含丰富的表型特征,这些表型特征被用于研究细胞内物质的吸收和运输、化学物质的分布和定位等.这些分析需要高质量的细胞图像,然而饱和伪影会导致生物表型特征的严重丢失,这将影响形态学分析和一些分类实验.从数据的后处理角度出发,提出了一种基于生成对抗网络的两阶段细胞图像修复模型,以解决饱和伪影导致的表型特征丢失问题.该模型能够修复大面积的缺失表型特征区域.通过4组实验测试了修复图像的有效性和可信度.结果表明,修复结果填补了丢失的表型特征,提高了分析中的图像质量.使用分类实验作为细胞形态学分析实验的代表,对修复前后的细胞图像进行分类实验,结果证明修复饱和伪影后的图像可以提高基于细胞形态分析的实验准确性.

用于荧光显微技术的多波长激光耦合系统

为了满足荧光显微镜技术对多波长单模耦合输出激光的需求,研究了400~680 nm内多波长激光耦合进单模光纤的技术,设计了三片式耦合透镜组很好地消除了不同波长耦合时的色差以提高耦合效率,同时考虑光纤耦合调试难度大的问题,设计了能快速简单完成耦合调节的耦合光纤部件结构以及耦合调试的方法,通过实验测试荧光成像常用的4种波段激光(405,488,561,638 nm),耦合效率均大于65%。实验结果达到了较高的光纤耦合水平,证明该多波长激光耦合器性能优异。同时,由于耦合器装调简单且成本低,本文的工作具有进一步商业化的价值,且为多波长单模耦合激光器国产化打下了坚实的基础。

面向荧光显微图像的斑点检测

实体肿瘤学中,利用荧光原位杂交(FISH)技术处理后的间期细胞核荧光显微图像上,DNA扩增往往呈现为衍射极限斑点,成像条件限制了图像质量,导致图像信噪比较低、背景干扰严重且存在非斑点结构干扰.设计适用的斑点检测方法,提供客观且定量的数据,有助于医生对于癌症病情的诊断.算法首先采用3层小波多尺度求和对荧光图像去噪,随后利用多尺度高斯拉普拉斯算子增强斑点区域,最后通过4个方向的单边二阶高斯核抑制非斑点区域,完成斑点检测.实验结果表明,对于自建数据库中83张图像,算法平均F分数达到0.96,平均运行时间0.5 s以下.

甜菊自交不亲和及自交亲和无性系自花授粉柱头的荧光显微观察和转录组分析

为了探究甜菊(Stevia rebaudiana Bertoni)自交不亲和的生理和分子机制,以甜菊自交不亲和无性系‘B4’及自交亲和无性系‘Z8-42’为研究对象,对2个无性系的自花授粉柱头进行荧光显微观察和转录组分析。荧光显微观察结果显示:‘B4’自花授粉柱头无花粉附着,而‘Z8-42’自花授粉柱头有花粉附着。2个无性系自花授粉柱头转录组整体测序质量较高,共获得43.84 Gb clean data。在组装的51819个unigene中,表达unigene有49214个;注释到NR数据库的表达unigene最多(29523);并且,在NR数据库中,注释到向日葵(Helianthus annuus Linn.)同源序列的unigene最多(20117)。在2个无性系中共筛选到7560个差异表达unigene;以‘B4’为对照,‘Z8-42’自花授粉柱头中表达量上调的差异表达unigene有3122个,表达量下调的差异表达unigene有4438个。GO功能注释和富集分析结果表明:甜菊差异表达unigene的功能包括生物过程、细胞组分和分子功能3个大类47个小类,其中,生物过程大类中富集到信号转导的差异表达unigene最多(225),细胞组分大类中富集到膜部分、膜固有成分和膜组成成分的差异表达unigene非常多(分别为1700、1665和1664),分子功能大类中富集到离子结合的差异表达unigene最多(1650)。共有1605个差异表达unigene被注释到KEGG代谢通路的6个大类中,其中,注释到代谢大类的差异表达unigene最多(882),占比为55.0%,分布在10个二级分类的91条代谢通路中。单个代谢通路中,植物-病原体互作通路的差异表达unigene最多(81)。综合上述研究结果,初步判定甜菊自交不亲和可能发生在柱头与花粉互作的起始阶段,如识别、黏附过程;差异表达unigene引起的柱头细胞信号转导、膜成分、离子结合等功能和结构改变可能是导致供试的2个无性系自交亲和性不同的原因,并且植物-病原体互作通路可能参与柱头和花粉的识别过程,与自交不亲和性密切相关。

超分辨荧光显微图像去噪算法性能影响因素

为了研究制约三维块匹配滤波(BM3D)和广谱去噪(WSD)算法性能的可能因素,对比分析这些因素的变化对去噪性能的影响,并总结了相关规律。模拟和真实实验结果表明:原始图像的分块大小和荧光分子密度是两个重要的关键变量;BM3D和WSD的去噪能力都与分块大小和荧光分子密度高度相关;基于WSD可取得比BM3D更好的超分辨重构效果,最优的分块大小为37。

两种荧光显微成像系统采集细胞器探针荧光图像的对比研究

目的 :应用荧光显微数码成像系统和共聚焦荧光显微成像系统采集细胞器探针图像的对比研究。方法 :传代培养内皮细胞 ,将四种细胞器探针与细胞共同孵育不同时间。采用荧光显微镜、计算机及高分辨率数码CCD组成的荧光显微数码成像系统采集四种细胞器探针的荧光图像。同时应用激光共聚焦显微镜采集图像进行对比。结果 :两种系统均可采集到细胞器荧光探针的图像 ;荧光显微数码成像系统采集的图像的特点为分辨率高 ,速度快 ,对细胞器的损伤小。结论 :荧光显微数码成像系统在细胞器探针的荧光检测定位研究中准确可靠。

超分辨率荧光显微技术——2014年诺贝尔化学奖

2014年10月8日,瑞典皇家科学院将2014年诺贝尔化学奖授予美国的埃里克·白兹格（Eric Betzig）教授、威廉姆·艾斯科·莫尔纳尔（William E Moerner）教授和德国的斯特凡·W·赫尔（Stefan W Hell）教授,以表彰他们为发展超分辨率荧光显微镜所作的贡献[1]。

荧光显微分析方法量化改性沥青性能的研究

利用荧光显微镜、图像采集系统、专业分析软件可以方便、准确地观测改性沥青的微观结构。利用两种基质沥青与两种改性剂以不同的剂量分别制备改性沥青,通过显微分析技术得到改性沥青的微观结构、常规试验方法得到改性沥青的技术性能指标、回归分析建立了改性沥青的微观结构与使用性能之间的关系。结果表明这种方法获得的改性沥青微观结构与改性沥青的宏观性能有很好的相关性,微观结构分析方法可以量化改性沥青的性能。

荧光显微镜和荧光显微摄影技术

荧光显微镜是在普通光学显微镜的基础上发展起来的。1904年德国科学家柯勒(A·Koehler)发现,标本在紫外线照射下,大多数生物体都有荧光发生。1908年他第一次在实验室演示了紫外荧光显微技术,当时用的是高压火花放电光源,观察生物体内的自发荧光结构,但由于光源强度不足,不能对标本内的微细结构进行系统的研究。荧光色素和超高压汞灯的运用,使荧光显微术的实用性大为提高。继而发现,大多数荧光染料不用紫外光,而只用可见光的短波部分(紫光、蓝光)即能被激发产生荧光。

巴旦杏授粉试验及花粉管生长的荧光显微观察

对巴旦杏 4个主栽品种的授粉试验结果表明 :自花授粉试验中“鹰嘴”、“双果”坐果率分别为 1 9.74%和 4.2 9% ,“纸皮”和“麻壳”坐果率为零 ;自然授粉状态下 4个主栽品种坐果率在 9.37%～ 2 0 .1 3%之间 ;人工异花授粉试验中 4个品种 9个授粉组合坐果率绝大多数都在 40 %以上 ,其中混合花粉授粉试验结果最好 ;人工养蜂条件下的坐果率明显高于无蜂自然授粉的坐果率 ,昆虫传粉可达到人工混合花粉授粉的效果。授粉试验还表现出巴旦杏雌蕊柱头的有效授粉时间为开花后花期的前 4d,授粉越早 ,越有利于坐果。荧光显微观察表明 ,巴旦杏花粉管最早约于授粉第 7天通过花柱基部到达子房室 ,第

荧光显微技术在枣疯病病原鉴定中的应用

以易感染枣疯病的阜平大枣为试材，对影响枣疯病病原荧光显微观察的主要因素进行了系统研究。结果表明：苯胺蓝（ａｎｉｌｉｎｅ ｂｌｕｅ）、 ＤＡＰＩ（４’，６－ｄｉａｍｉｄｉｎｏ－２－ｐｈｅｎｙｌｉｎｄｏｌｅ· ２ＨＣｓｄ１）和阿的平（ｑｕｉｎａｃｒｉｎｅ）３种荧光染料均可用于枣疯病病原鉴定，其中以 ＤＡＰＩ效果最佳。 ＤＡＰＩ用于定性分析的最适浓度为 ０．３μｇ·ｍＬ－１，用于定量分析的最适浓度为１．０μｇ·ｍＬ－１；对于尚未木质化或木质化程度很低的幼嫩组织切片应至少染色２０ｍｉｎ，对于高度木质化程度的组织切片应至少染色５０ｍｉｎ；带病原试材在４℃冰箱保存２０～３０ｄ，在５％戊二醛中固定４５～６０ｄ对观察结果无明显影响。以ＤＡＰＩ为染料对枣头、枣吊、叶柄、叶主脉、花梗、枝、树干皮、枣股、托叶刺、根、幼果以及接近成熟果实的组织切片进行了荧光显微观察，初步选定枝条作为最佳取材部位。

几种超分辨率荧光显微技术的原理和近期进展

在生命科学领域,人们常常需要在细胞内精确定位特定的蛋白质以研究其位置与功能的关系.多年来,宽场/共聚焦荧光显微镜的分辨率受限于光的阿贝/瑞利极限,不能分辨出200nm以下的结构.近年来,随着新的荧光探针和成像理论的出现,研究者开发了多种实现超出普通共聚焦显微镜分辨率的三维超分辨率成像方法.主要介绍这些方法的原理、近期进展和发展趋势.介绍了光源的点扩散函数(point spread function,PSF)的概念和传统分辨率的定义,阐述了提高xy平面分辨率的方法.通过介绍单分子荧光成像技术,引入了单分子成像定位精度的概念,介绍了基于单分子成像的超分辨率显微成像方法,包括光激活定位显微技术(photoactivated localization microscopy,PALM)和随机光学重构显微技术(stochastic optical reconstruction microscopy,STORM).介绍了两大类通过改造光源的点扩散函数来提高成像分辨率的方法,分别是受激发射损耗显微技术(stimulated emission depletion,STED)和饱和结构照明显微技术(saturated structure illumination microscopy,SSIM).比较了不同的z轴提取信息的方法,并阐述了这些方法与xy平面上的超分辨率显微成像技术相结合所得到的各种三维超分辨率显微成像技术的优劣.探讨了目前超分辨率显微成像的发展极限和方向.

栉孔扇贝♀×华贵栉孔扇贝♂受精及早期胚胎发育过程的细胞学荧光显微观察

为探讨贝类杂交优势 ,利用HOECHST3 3 2 5 8对已固定样品进行染色的方法 ,连续观察了栉孔扇贝♀×华贵栉孔扇贝♂受精的细胞生物学过程 ,初步证明了这 2种远缘扇贝种类之间进行杂交的可行性。结果表明 ,栉孔扇贝的成熟未受精卵子处于第一次减数分裂中前期 ,部分来自华贵栉孔扇贝的异源精子可顺利进入卵子并激发后者完成 2次减数分裂 ,排出第一及第二极体。成熟的雌雄原核形成后完成融合过程 ,形成合子核 ,受精过程结束。大部分杂交受精卵及杂种早期胚胎可以正常发育 ,但其发育进程较种内近交对照组有明显的差别 ,具体表现在延缓性和不同步性 2个方面。

栉孔扇贝(♀)×长牡蛎(♂)受精过程的荧光显微观察

采用二氨基苯基吲哚(DAPI)染色荧光显微方法,对栉孔扇贝(Chlamys farreri♀)×长牡蛎(Crassostrea gigas♂)受精过程进行详细观察。结果显示,长牡蛎精子能迅速附着并穿过栉孔扇贝卵膜,精核发生解凝缩而膨胀形成雄性原核;精子入卵后,栉孔扇贝卵子减数分裂重新启动,释放极体并形成雌性原核,最后雌、雄原核融合,受精卵开始第1次卵裂。栉孔扇贝与长牡蛎杂交受精率一般在40%左右。受精卵发育过程中出现了排放2个极体、排放1个极体、不排放极体3种类型,所占受精卵比例约为65%、25%和10%。多数受精卵第1次卵裂后期,染色体发生异常分离,不能平均分配到2个子细胞中,这可能是造成早期胚胎畸形,只能发育到担轮幼虫阶段而全部死亡的主要原因。

改性沥青荧光显微观测样本制备方法

针对目前改性沥青荧光显微观测中观测样本制作手段的多样、不规范性,在通过运用荧光显微镜观测多种样本制备方法所得样本的基础上,全面分析了样本制备过程中添加盖玻片、玻片底面加热等常用手段对改性沥青荧光显微观测结果的影响。结果表明:保证样本不受外力和温度等扰动是获得改性沥青荧光显微真实形态结构的必要条件;样本表面平整是改性沥青荧光显微形态图像能得以有效获取的前提和基础;样本定量、定形是保证改性沥青荧光显微形态结构重现性好的有效途径。提出了保证改性沥青荧光显微形态重现性、稳定性好的样本制备方法。

运用荧光显微技术分析北黄海夏季浮游病毒的分布

运用荧光显微技术（Epifluorescence Microscopy,EFM）,对2006年夏季北黄海水域31个站点的病毒丰度进行了检测,对浮游病毒丰度在水平分布,垂直分布和昼夜变化上进行了探讨。北黄海水域浮游病毒直接检测量（Virus Direct Count,VDC）为（1.58×10^6～1.38×10^7）/mL,平均为5.86×10^6/mL。在水平分布上,表层、30 m和底层水在辽东半岛头部附近出现了病毒较高区域,近海水域的病毒丰度较中部水域高（P〈0.05）。在垂直分布上,表层浮游病毒丰度高于30 m水层和底层（P〈0.05）。在昼夜变化上,表层水体中浮游病毒量有明显的变化,10 m水层和30 m水层的病毒丰度昼夜变化较明显,底层病毒丰度昼夜趋势平缓。利用多元相关分析可知,北黄海夏季浮游病毒丰度与站位总水深（P〈0.01）和盐度（P〈0.05）成一定的负相关性,与温度无明显相关性（P〉0.05）。

虾夷扇贝×栉孔扇贝人工受精过程的荧光显微观察

采用 DAPI染色显微荧光方法 ,连续观察了虾夷扇贝×栉孔扇贝的正反交受精细胞学过程。无论正交或反交 ,精子均可正常入卵 ;受精卵能顺利完成第 1次、第 2次减数分裂 ,排出第一、第二极体 ;精子和卵子内的各一套染色体融合后 ,形成二倍体的合子进入正常的细胞分裂 。

玉米根冠脱落细胞中微丝分布的荧光显微观察(简报)

在对玉米等主要农作物进行病理及致病毒素毒理分析时,经常选用根冠脱落细胞作为试材.许多学者认为这些脱落的细胞处于垂死状态,然而,后来的一些研究肯定了Knudson的脱落根冠细胞具有活力的观点[1].

大港探区中区油气显微迹象和有机包裹体的荧光显微分析及其应用

文中简介了液烃荧光机理及其在石油地质中的应用 ,对大港探区中区岩石粒间油气成因的显微迹象进行了荧光显微分析 ,在此基础上 ,对该区油气生成、运移、聚集及成藏规律和油气资源进行研究和评价。结果表明 ,岩石矿物粒间油气成因的显微迹象的荧光显微特征分析研究 ,是应用有机包裹体研究和评价油气藏的一个重要补充 ,具有相互印证的作用 ,并展现出良好的应用前景。

SBS改性沥青荧光显微图像的采集与处理

以苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青荧光显微分析过程中荧光显微图像的采集与处理方法为研究对象,讨论了苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青显微图像获取过程中的影响因素以及对显微图像进行处理时所采用的主要手段和注意点.通过具体实例给出了图像采集的最佳放大倍数、曝光时间的确定方法以及显微图像质量的灰度直方图评价方法,确定了显微图像进行量化表征之前进行景深扩展、图像增强、对象分割、目标分离等一系列处理方法的标准步骤和进行目标分离时改性粒子的区域选取原则,为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物改性沥青荧光显微图像量化研究提供理论依据.