運(yùn)用光學(xué)新技術(shù)探究理化因子對蘇云金芽孢桿菌芽孢萌發(fā)的影響.pdf

1、芽孢(spore)是一些芽孢桿菌或球菌在惡劣環(huán)境下經(jīng)過復(fù)雜過程而在體內(nèi)形成的一個休眠體。芽孢結(jié)構(gòu)十分特殊，核內(nèi)富含的吡啶二羧酸鈣(Ca2+-DPA)成分讓芽孢能生存在極端的環(huán)境中，對高溫、高壓、強(qiáng)酸強(qiáng)堿等具有很強(qiáng)的抵抗能力，只要外界條件好轉(zhuǎn)就會萌發(fā)進(jìn)入營養(yǎng)生長成為一個營養(yǎng)態(tài)細(xì)胞，這會讓芽孢喪失抗逆性。研究芽孢萌發(fā)機(jī)理，分析理化因子對芽孢萌發(fā)的影響，在抑制和殺滅對食物、醫(yī)藥、工業(yè)方面有害的芽孢桿菌等方面有著重要意義。
　　蘇云金芽孢

2、桿菌（Bacillus thuringiensis，Bt）是當(dāng)今世界研究最多，應(yīng)用范圍最為廣泛的微生物農(nóng)藥。Bt殺蟲劑具有易大規(guī)模生產(chǎn)，殺蟲效率好，對壞境無害，人畜安全的特點(diǎn)。研究Bt芽孢萌發(fā)機(jī)制和一些影響因子對芽孢及其萌發(fā)的影響，有助于了解試劑對芽孢的殺滅機(jī)理，提高生物農(nóng)藥使用效率。
　　介紹一種圖像分析工具——SporeTracker（孢子追蹤器），并將其運(yùn)用在實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理上，與人工統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)方法作對比，分析兩種數(shù)據(jù)處理方法

3、的差異和SporeTracker的特點(diǎn)。SporeTracker的創(chuàng)新運(yùn)用優(yōu)化了數(shù)據(jù)處理方法。
　　利用微分干涉差顯微成像技術(shù)（Differential interference contrast，DIC）和光鑷?yán)@微鏡技術(shù)聯(lián)合動態(tài)監(jiān)測單個Bt芽孢在戊二醛處理后的萌發(fā)過程，使用不同萌發(fā)劑和不同菌株，結(jié)合兩者實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析戊二醛對Bt芽孢和芽孢萌發(fā)的影響。從而為分析如高溫、高壓、強(qiáng)酸強(qiáng)堿等其他理化因素對芽孢的影響提供了基礎(chǔ)方案，也在

4、認(rèn)識芽孢萌發(fā)機(jī)理及其異質(zhì)性發(fā)揮了極其重要的作用。
　　為此，本論文主要研究內(nèi)容包括以下幾點(diǎn):
　　(1)利用DIC顯微鏡術(shù)聯(lián)合光鑷?yán)@微鏡術(shù)在單細(xì)胞水平研究中的運(yùn)用，高通量監(jiān)測Bt芽孢萌發(fā)動態(tài)過程，在認(rèn)識芽孢萌發(fā)機(jī)理及其異質(zhì)性發(fā)揮了極其重要的作用。通過實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)同一Bt芽孢不同菌株之間存在很大的差異，同一菌株在不同的萌發(fā)劑觸發(fā)下的萌發(fā)過程不同，同一萌發(fā)劑觸發(fā)不同菌株的萌發(fā)過程也有很大不同。
　　(2)通過

5、Bt芽孢萌發(fā)的相差圖像，將SporeTracker運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，SporeTracker作為自動化的圖像分析工具，在我們實(shí)驗(yàn)圖像的處理上的運(yùn)用是完全可行的。SporeTracker可以快速標(biāo)記出相差圖像內(nèi)的芽孢，繪制出亮度隨時間變化的曲線，并識別出亮度開始下降和下降完成的時間點(diǎn)。SporeTracke雖然可以優(yōu)化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法，但在智能識別方面還有待改進(jìn)。
　　(3)利用DIC顯微鏡術(shù)和光鑷?yán)@微鏡術(shù)聯(lián)合分析