花粉不僅是植物遺傳、育種、進(jìn)化、生殖的重要研究對(duì)象，也是孢粉分析、蜂群培育、藥物制造、醫(yī)療及生理實(shí)驗(yàn)的重要材料。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及常規(guī)雜交育種中，花粉質(zhì)量直接關(guān)系著后期結(jié)籽率及作物的產(chǎn)量，因此研究花粉的活性和育性成為不可缺少的基礎(chǔ)性工作。花粉活力是花粉具有的生長、萌發(fā)、或發(fā)育的能力。掌握快速、精準(zhǔn)分析花粉活力的測定方法，對(duì)于提高育種效率具有重要的作用和意義。

圖1.傳統(tǒng)染色鏡檢法

目前，花粉活力檢測主要的研究方法有基于熒光染色的流式細(xì)胞分析法、顯微鏡觀察法、萌發(fā)率測定等。這些方法往往操作復(fù)雜，需要有專業(yè)人員花費(fèi)較長的時(shí)間進(jìn)行預(yù)處理、需使用染色劑、測量通量低且重復(fù)性差，實(shí)驗(yàn)結(jié)果受人為因素影響較大。如圖1，當(dāng)使用基于熒光信號(hào)的流式細(xì)胞分析方法時(shí)，預(yù)處理時(shí)間長，實(shí)驗(yàn)結(jié)果可重復(fù)性低；當(dāng)在顯微鏡下觀察時(shí)，我們可以觀察花粉的形態(tài)特征、但卻不能得到量化的形態(tài)參數(shù)。

針對(duì)這些情況，瑞士Amphasys公司基于傳統(tǒng)流式細(xì)胞法和庫爾特計(jì)數(shù)法，研發(fā)出一款利用阻抗微流式細(xì)胞分析技術(shù)測量花粉活力的新設(shè)備—Ampha Z32，揭開了花粉活力研究的新篇章。該方法無需染色標(biāo)記、操作簡單，可實(shí)現(xiàn)花粉大小、活性的實(shí)時(shí)、高通量、快速、精準(zhǔn)測量，大大節(jié)省了科研工作者的時(shí)間和勞動(dòng)支出。

圖2. 傳統(tǒng)染色鏡檢法（FDA/PI）和阻抗微流式細(xì)胞法（IFC）測量結(jié)果對(duì)比&相關(guān)性分析

右圖甜椒花粉為傳統(tǒng)染色法與花粉活力分析儀測定的結(jié)果相關(guān)性，發(fā)現(xiàn)兩者的相關(guān)性非常好R2 =0.9951。

采集甜椒花粉分別用傳統(tǒng)染色鏡檢法和阻抗微流式細(xì)胞法測量花粉活力，結(jié)果表明兩種方法測量結(jié)果具有非常好的相關(guān)性，R2=0.9951（如圖2）。其中，使用阻抗微流式細(xì)胞法進(jìn)行4次測量，總共僅需不到15分鐘，且測量標(biāo)準(zhǔn)差＜1%；而使用傳統(tǒng)染色鏡檢法，4次測量結(jié)果卻要耗費(fèi)近20個(gè)小時(shí)，測量標(biāo)準(zhǔn)差小于10%。由此可見，阻抗微流式細(xì)胞法不僅節(jié)約了大量的測量時(shí)間，還可以得到與傳統(tǒng)方法一致甚至是優(yōu)于傳統(tǒng)方法的測量結(jié)果。

工作原理

花粉活力分析儀Ampha Z32的測量核心是內(nèi)置微電極的微流控芯片。細(xì)胞（或顆粒）在注入?yún)^(qū)（圖3綠色框所示區(qū)域，通道尺寸為20×200mm）雙向電泳作用下，自動(dòng)排成一列并依次通過檢測區(qū)域（紅色框區(qū)域，通道尺寸10×10mm~40×40mm），此區(qū)域內(nèi)有兩個(gè)不同的電場，當(dāng)細(xì)胞（或顆粒）的大小、形狀甚至是細(xì)胞活力狀況不同時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生不同信號(hào)差（圖3中b、c），從而得到細(xì)胞（或顆粒）的數(shù)量、活性等參數(shù)，檢測完的細(xì)胞

（或顆粒）隨流體介質(zhì)沿管道排出。

AmphaChip專利芯片 單細(xì)胞分析可重復(fù)多次使用

圖3. 工作原理

主要功能

檢測花粉等非生物顆粒以及細(xì)菌，酵母菌（含孢子），動(dòng)植物細(xì)胞，及藻類等的生物細(xì)胞的大小、細(xì)胞形態(tài)、樣品濃度、細(xì)胞活性、細(xì)胞凋亡、細(xì)胞分化等指標(biāo)。

應(yīng)用領(lǐng)域