【网络研讨会】电子显微镜助力解密植物组织三维超微结构

粮食安全是国家安全的重要基础。生物育种已被列入需要强化国家战略科技力量的前沿领域之一。先进的育种技术正在成为促进中国现代种业跨越式发展的重要支撑。2021年中央一号文件再次强调，要尊重科学、严格监管，有序推进生物育种产业化应用。而新型的生物技术，可以让生物育种更专业。蓬勃发展的育种研究往往需要对植物的细微结构进行观测。小到种子内部酶的作用规律，再到根尖根毛的分化，叶片、花粉的精细结构，以及种子和果实的后熟与贮藏，这些表征都离不开电子显微镜的使用。

为了解生物学结构-功能关系，确定细胞和组织在其天然环境中的复杂三维结构至关重要。这不仅需要尽量高的分辨率，亦需要具备能对相对较大体积样品进行成像的能力。因此电子显微镜的大体积三维成像技术应运而生。目前大体积成像技术主要有阵列式断层扫描技术（Array Tomography, AT）、钻石刀连续切面成像技术（Serial Block Face Imaging, SBFI）、聚焦离子束扫描电镜成像技术(Focused Ion Beam SEM, FIB-SEM)。这三种技术主要的区别在于分辨率和待测样品尺度不同，通常分辨率越高的能够处理样品的尺寸就越小（如图1）。AT和SBFI成像的轴向分辨率往往会受到最小切片厚度的限制，该厚度是由钻石刀的物理性质决定的，一般在几十纳米左右。而FIB技术将轴向的分辨率提高至几个纳米。

阵列式断层扫描

Array Tomography, AT

连续切面成像

Serial Block Face Imaging, SBFI

聚焦离子束扫描电镜成像技术

Focused Ion Beam SEM, FIB-SEM

1

Array Tomography技术

Array Tomography技术可搭载于任何扫描电镜（包括双束电镜）平台，这种技术需要利用超薄切片机将样品提前切成薄片，并尽量规整的排列在硅片等载体上，然后通过扫描电镜对排列好的样品薄片阵列进行成像，最终通过软件重构出样品的立体形貌。其优点是样品可保存再使用。

2

SBFI技术

SBFI技术是将带有钻石刀的微型超切片机放置在扫描电镜的腔室中。超切片机自动连续切片，并在丢弃切片的同时对生成的新块面进行成像。这种方法实现了切片的自动化并解决了手工处理切片过程中的一些问题。赛默飞Apreo VS电镜内置可拆卸钻石刀，无须手动切片，且结合专利的光学切片技术可降低部分样品Z轴切割厚度，实现各项同性高分辨成像。

3

FIB技术

FIB技术一般是运用聚焦离子束对样品进行减薄，利用电子束进行扫描观测成像。与前面提到的AT，SBFI技术相比，其优点是轴向分辨率大大提高。同时，相对于前两种基于钻石刀的样品减薄方法，离子束的加工精度更高，如赛默飞Helios系列双束电镜，该仪器可实现对样品＜5nm的高精度减薄，由于不使用机械切割的方法，所以不会造成样品的挤压变形。

此外，除了硬件和技术方法的革新外，涵盖整个流程的软件也在不断发展，包括从初始参数的设置到最终结果呈现，自动化和智能化程度不断提高。这些技术和软件的发展为大体积成像技术的使用提供了便利。

对于植物学育种研究来讲，电镜的使用尺度往往横跨植物的组织、细胞甚至到植物细胞器或者大分子。在植物育种学和作物学领域，如果可以在这些尺度上获得植物细胞器及组织间的三维信息，则不仅可以阐明细胞发挥功能的机制，还能揭示未知化学物质或病原体与植物的相互作用机制，从而在诸如植物病毒入侵、病虫害预防或者根际微生物互作等方面取得突破，进而提高农作物和农产品的产量。

本次活动，赛默飞将主要介绍利用电镜观察样品并获得样品三维信息的各种方法及其在农业，尤其是植物研究中的应用。

网络研讨会内容简介

01

电镜技术之大体积三维超微结构

解析方法介绍

02

大体积三维超微结构解析方法

在植物学研究中的应用

网络研讨会时间

2022年8月5日上午10点

注册方式

扫码注册观看直播

嘉宾介绍

刘雨诗   博士

赛默飞电镜市场拓展经理

博士课题集中在逆境植物表皮次生物功能研究，博士后阶段聚焦于无细胞合成体系及生物水凝胶催化的交叉学科课题。期间以独立一作或二作在ACS Catalysis, Nucleic Acids Research, Frontiers in Plant Science等学术刊物发表论文11篇，已授权国家发明专利两项。

王相丽   博士

赛默飞电镜市场拓展经理

2018年博士毕业于中科院生物物理研究所，毕业后赴圣路易斯华盛顿大学从事博士后研究，现任赛默飞世尔中国冷冻电镜市场拓展经理。主要研究方向为基于蛋白质晶体学和冷冻电镜的结构生物学研究，曾从事免疫反应、病毒、寄生虫细胞骨架及衣藻等相关课题的研究，相关成果发表在Nature Communications、NSMB，Mol Cell等杂志上。

转自：iPlants

如有侵权，请联系本站删除！