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    新聞中心

    蔡司顯微鏡如何看生物膜
    發布日期:2021-07-02 13:26:20

      早在32億年前,地球上就出現了微生物。近年來,這一與人類健康密切相關的研究領域越來越活躍。隨著熒光標記技術和成像技術的進步,肉眼難以觀察到的微生物逐漸被了解:例如,微生物的生物膜、菌落形態和組成、微生物的感染過程,甚至那些分辨率更高的微生物要求。微生物亞細胞結構定位。

     通常情況下,從熒光成像設備的分辨率來看,寬視場熒光顯微鏡→激光共聚焦顯微鏡→超高分辨率熒光成像設備的分辨率依次提高,比動物細胞面部小10倍以上的微生物。我們如何為微生物選擇合適的成像設備?通過以下三個案例,我們來看看微生物在不同設備下的真實面目。

      PNAS/微米尺度下的人類口腔微生物地理形態

      

    圖片

     

     微生物的復雜空間群落對于理解群落中不同群體之間的相互作用至關重要。本文引入生物地理學的概念,在微米尺度上研究微生物的分布與環境之間的關系。

     借助DNA測序提供的不同群體豐富的基因組序列信息,研究人員利用熒光原位雜交技術同時標記了9組微生物,并通過激光共聚焦顯微鏡光譜成像,發現人類牙菌斑是多屬的。共聚焦多層采集重建的3D結果表明,復合體的大小從幾十微米到幾百微米不等,由9個放射狀排列的單元組成,周圍環繞著絲狀和棒狀細菌。

      并且該聯合體呈現出單個類群空間排布的差異性:比如厭氧類群傾向于內部定位,而兼性或專性需氧類群傾向于排列在聯合體外部;代謝產物乳酸的生產者和消費者往往彼此靠近等。

      豐富的結構差異影響微生物的生理生態特性,為理解微生物的組織、代謝和系統生物學提供了重要的空間模型和組織框架。

      亮點:在可見光范圍內選擇的多色熒光染料分別標記不同的細菌。本文選取了 9 種易發生串色的熒光標簽。利用蔡司激光共聚焦顯微鏡的光譜特性和光譜分裂(點擊查看),可以準確區分9種標記,避免串色。

      同時,利用共聚焦良好的光切效果,進行多層掃描獲得xyz三維立體數據,重構菌落立體結構。

      

    圖片

     

      ▲左圖:牙菌斑中的“菜花”結構主要由樟腦菌、鏈球菌、嗜血桿菌/聚集菌和血管菌組成,其中散布有Prevobacteria、Rossia 菌和Capphagous 菌。右圖:牙菌斑中復雜的“玉米芯”結構。設備:LSM 780

      

    圖片

     

      ▲圖示:通過光學多色成像數據構建牙菌斑刺猬狀菌落模型。鏈球菌和放線菌的生物膜與棒狀菌絲結合,在菌絲末端被球菌(鏈球菌、卟啉單胞菌等)包裹,形成玉米穗狀結構,成簇的奈瑟菌環繞菌落。外部。外面的細菌創造了一個富含二氧化碳和低氧的環境,厭氧細菌在里面生長。

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