甲醛固定可改善玉米（Zea mays）叶片横截面内组织的荧光模式。用多聚甲醛固定溶液处理显示由醛诱导的荧光产生的表皮、毛状体、木质部、韧皮部和泡状细胞的独特蓝/绿色荧光。相比之下，在束鞘细胞和叶片横截面的叶肉中观察到叶绿素的红色自发荧光。该样品是使用 Pegg 等人描述的甲醛固定和共焦成像技术制备的。在本期的“藻类到被子植物：自体荧光快速可视化不同分类群中的植物解剖结构”中。Viridiplantae 分类群样品（如 Zea mays）的甲醛固定可生成有用的结构数据，同时无需额外的组织学染色或清除。此外，图像采集只需要极少的专业设备，例如具有荧光功能的显微镜。来源：蒂莫西·J·佩格

自从安东尼·范·列文虎克 (Antonie van Leeuwenhoek) 在通过他定制的显微镜观察时发现了大量以前看不见的细菌和原生动物的菌落以来，科学家们已经走了很长一段路。细胞、细胞器、蛋白质甚至分子的结构已经被照亮了整个生命之树。然而，尽管取得了这些进展，但在全面绘制微观世界地图方面仍然存在障碍。在显微镜下观察之前，组织和细胞成分必须先用染料和固定剂染色，并经过漫长的准备过程。

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在《植物科学应用》杂志上发表的一项新研究中，科学家们通过利用植物生命树中物种组织的自然自发荧光来消除对标本染色的需要。

“我们的工作为植物样品制备和可视化提供了一种具有成本效益的通用协议，同样适用于大型研究机构和小型植物科学团体，”玛丽埃塔学院客座助理教授、该研究的主要作者 Timothy Pegg 博士说。学习。

当植物和动物体内的某些组织类型吸收光时，其原子中的电子会获得能量冲击，使它们进入激发态。在植物叶子中，这些电子变得非常不稳定，以至于它们脱离原子并被植物用来为光合作用提供动力。在其他组织中，多余的能量以低频光的形式重新发射，其亮度足以用专门的显微镜检测到。

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自发荧光并不总是被视为一件好事。在研究人员必须使用染色剂来可视化特定结构的情况下，附近组织的发光特性会通过降低不同细胞类型之间的对比度来干扰。

但它也可以成为发现不可或缺的资源。自发荧光已被用于检测早发性癌症以及其他疾病和病理。它已被用于研究昆虫如何使用它们的舌头和触角来品尝食物、蜥蜴尾巴再生的机制，以及分析海洋环境中微观浮游生物的多样性。

自发荧光在植物中同样有用，从赋予木本植物稳定性的硬组织，到覆盖孢子和花粉的吸水残留物，再到植物产生的各种有毒化合物库，以抵御潜在的有害物质，自发荧光在植物中同样有用。掠食者。

然而，到目前为止，研究人员还缺乏一种万能的协议来检测植物中的自发荧光。鉴于陆地植物和藻类有近 50 万种现存物种，缺乏统一的标准方法是可以理解的，但 Pegg 和他的同事们仍然没有被吓倒。他们从相隔超过 5 亿年的进化历史的几个关键植物群中选择了 12 个物种，包括松树、苔藓植物、开花植物和藻类。

利用这些代表，他们开发了一种经济高效的组织保存方法，无需染色或染料。

虽然自发荧光通常可以用共聚焦显微镜直接观察，但也可以用不同的固定剂诱导或增强，包括醇、乙醇和称为醛的化合物。Pegg 和他的同事选择了其中最有效的五个来测试他们的植物标本。在固定剂中腌制 24 小时后，将植物冲洗干净，切成人类头发的宽度，然后安装在透明载玻片上进行观察。

当研究人员通过显微镜观察时，植物细胞和细胞器的微型世界变得清晰起来。细胞壁的刚性线条从内部紧密堆积的叶绿素中以浅浮雕形式突出。通过研究蛋白质发出的特定波长的光，他们可以区分细胞核的密集特征以及在细胞之间蜿蜒曲折的水和糖传导组织。

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大多数固定剂在代表性植物中表现良好，效果显着，但藻类被证明是一个例外。大多数陆地植物都有厚实的支撑细胞壁，有助于防止水分流失，同时提供结构支撑，这是藻类所缺乏的品质。由于它们更脆弱的细胞支架，乙醇和酒精固定剂迅速渗透到研究中使用的藻类和唯一的地钱（一种与苔藓密切相关的植物）的细胞壁，导致细胞器起皱和变形。对于这些标本，Pegg 建议坚持使用醛固定剂或减少标本制备阶段使用的时间。

大多数研究实验室也不拥有观察精细细胞结构所需的高功率共聚焦显微镜，而是按小时付费使用他们机构提供的设备，Pegg 和他的同事希望他们的协议能够解决这个问题。

“我们简单的样品制备技术可以减少研究人员在先进显微镜上观察样品所需的时间，”迈阿密大学生物学助理教授、该研究的资深作者罗伯特贝克博士说。

研究中使用的所有化学品和试剂同样便宜且易于获得，这意味着研究机构中的几乎任何人都可以使用该协议来研究植物中的亚细胞相互作用。

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