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通过植物-大气相互关系研究野生小麦在干旱胁迫下的时间水分通量动态
作者：德尔塔 日期：2022-04-13
Wild Wheat Introgression Promotes Temporal Water fluxes Dynamics under Terminal Drought Stress through Plant-Atmospheric Interrelations 野生小麦导入通过植物-大气相互关系促进干旱胁迫下的时间水分通量动态 植物所经历的水分胁迫强度取决于土壤水分状况以及大气变量，例如温度、辐射和空气蒸汽压差(VPD)。尽管对这些土壤和大气因素的枝条结构的作用进行了充分研究，但鲜为人知的是，作为连续统的枝条和根系动态相互作用受基因型变异控制的程度。在这里，我们使用野生二粒种子基因渗入系 (IL20) 靶向这些相互作用，该系具有明显的干旱诱导的芽根比变化及其对干旱敏感的轮回亲本Svevo。使用重力平台，我们表明IL20在终端干旱下保持较高的根部水分流入和气体交换，从而支持更大的生长。有趣的是，IL20在根内流入和蒸腾方面的优势在较低VPD下的每日昼夜循环中较早表达，因此支持更高的蒸腾效率。结构方程模型的应用表明，在水分胁迫下，VPD和辐射对蒸腾速率具有拮抗作用，而根部水分流入作为对叶片较高大气响应性的反馈。总的来说，这些结果表明干旱引起的根茎比的变化可以在由水和大气参数决定的较短的优选时间窗口内提高植物的吸水潜力。 图1.对照水处理下的纵向增重及其分布 本文已经确定了一个野生二粒种子基因渗入系(IL20)，它具有独特的适应性特征，即在营养期水分胁迫下干旱诱导的根茎比改变。在这项研究中，我们使用高通量重力蒸渗仪系统进一步表征了终末干旱(TD)下的IL20，在从营养阶段到生殖阶段的发育过渡期间开始。12日龄的植物在充分浇水(WW)处理下生长25天。TD处理中的可用水量的减少每天单独应用于每个单盆，以使其的水分压力正常化，如体积含水量 (VWC) 所示（图1A）。 总的来说，与Svevo相比，WW处理下IL20的计算增重更高，尽管不显著（P≤每天（补充表S1）0.05）。在开始水分胁迫处理后，随着胁迫强度的增加，IL20保持其生长速率（图1B）。计算体重增加的主要差异开始于30天后的
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对镰刀菌枯萎病复合体弱致病基因TRI5作用的研究新见解
作者：德尔塔 日期：2022-04-13
At the scene of the crime: New insights into the role of weakly pathogenic members of the fusarium head blight disease complex 对镰刀菌枯萎病复合体弱致病成员作用的新见解 植物病害通常是由一组病原体相互竞争以在感染生态位中站稳脚跟引起的。然而之前的研究通常仅限于其宿主上的单一病原体。在欧洲小麦赤霉病(FHB)是由多种镰刀菌属物种引起的，包括禾谷镰刀菌和梨孢镰刀菌。本文结合接种的时间序列，通过多光谱成像、转录和真菌毒素分析进行监测，以研究物种和小麦之间的时间相互作用。结果表明，与禾谷镰刀菌单次接种相比，禾谷镰刀菌和梨孢镰刀菌的共接种抑制了症状的发展，但没有改变真菌毒素的积累。相比之下，梨孢镰刀菌的预接种减少了 FHB 症状和霉菌毒素与单一禾谷镰刀菌感染相比的水平。有趣的是，梨孢镰刀菌在双重感染中表现出增加的增长，表明这种弱病原体利用了它与禾谷镰刀菌的共存。定量逆转录 PCR 显示梨孢镰刀菌诱导小麦中的 LOX 和 ICS 基因表达。我们假设梨孢镰刀菌对水杨酸和茉莉酸相关防御的早期诱导阻碍了随后的禾谷镰刀菌感染。这项研究首次报道了植物的防御机制，涉及两种疾病复合体与其宿主之间的三方相互作用。 图1.田间样品中同一小穗上单独存在或与其他镰刀菌种组合存在的梨孢镰刀菌 通过分析散布在比利时佛兰德斯七个地点17 年的调查数据，本文评估了梨孢镰刀菌和禾谷镰刀菌的共存情况。总共评估了7000多个小麦穗和40多个栽培品种是否存在FHB成员。该分析表明只存在梨孢镰刀菌症状的仅有30.0%的案例，梨孢镰刀菌伴有禾谷镰刀菌的案例占比31.2%，伴有禾谷镰刀菌、黄色镰刀菌的梨孢镰刀菌案例占比15.4%(图1a,b)。 这项多年的多地点分析表明，在田间条件下禾谷镰刀菌、黄色镰刀菌的梨孢镰刀菌的显著共存。由于燕麦镰刀菌的发生率较低，没有进一步关注与该物种的相互作用。 图2.梨孢镰刀菌2,516在离体叶片试验中对禾谷镰刀菌PH-1感染的影响 梨孢镰刀菌预接
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通过通量、维度和分辨率阐述成像和图像处理在植物表型研究中的重要性
作者：德尔塔 日期：2022-04-13
Cell to whole-plant phenotyping: the best is yet to come 从细胞到全植物表型：未来可期 摘要：成像和图像处理已经彻底改变了植物的表型，现在是表型特征测量的主要工具。在这里，本文通过检查三个重要特征来回顾植物表型系统：通量、维度和分辨率。首先，强调了整株表型系统以及自动化方面的进步，这些进步使通量显著增加。然后讨论器官和细胞水平的表型分析及其工具（通常以较低的通量运行），作为以较高的空间和时间分辨率获得高维表型数据的一种手段。显示了传感器技术的最新发展对获取植物形态和生理相关性状的重要性。总的来说，应该讲注意力集中在空间和时间分辨率上，因为这些是植物表型系统成像程序的关键方面。 植物表型是一个复杂问题，涉及许多的系统和工具 表型组学被认为是生物学中的一门新学科，涉及在多个组织层次上收集高维表型数据，以便与全基因组测序类似，朝着完整描述基因组表型的方向发展。当然，这一最终目标仍将是假设性的；然而，植物表型和表型组学的当前和未来发展可能得益于对维度、通量和分辨率的考虑，因为我们对植物过程的总体理解，特别是基因型-表型关系的理解还远未完成。植物表型本质上是复杂的，因为它们是基因型与多种环境因素相互作用的结果。这种相互作用一方面影响植物的发育程序和生长，可以通过结构特征来描述，另一方面影响植物的功能，可以通过生理特征来描述（图1）。结构和生理特征最终决定了植物在生物量和产量方面的表现。不同组织级别或不同类别的表型特征可能在一个特定或多个环境中表现出高度相关性（依赖性变异）。如果稳健，这些可能会降低表型的复杂性（即，需要测量的不同性状的数量），但这是否需要取决于生物学问题。 图1.从植物表型到表型组学 总体而言，植物表型组学似乎在高通量、低分辨率表型和低通量和高分辨率的深度表型之间有些分歧。这种差异目前在植物发育营养阶段的表型中最为突出。本综述侧重于营养枝条和根系表型的技术方面，
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不同的细胞策略决定10种拟南芥天然种质对轻度干旱的敏感性研究
作者：德尔塔 日期：2022-04-13
Distinct Cellular Strategies Determine Sensitivity to Mild Drought of Arabidopsis 10 Natural Accessions 不同的细胞策略决定了10种拟南芥天然种质对轻度干旱的敏感性 拟南芥种质的全球分布施加了不同类型的进化压力，这有助于这些种质对环境胁迫的各种反应。干旱胁迫反应已经得到很好的研究，特别是在哥伦比亚的一种常见拟南芥种质。然而，对干旱胁迫的反应是复杂的，我们对这些反应中哪些有助于植物对轻度干旱的耐受性的理解是非常有限。本文研究了自然种质在早期叶片发育过程中在生理和分子水平上对轻度干旱的反应机制。记录了自然种质之间轻度耐旱性的差异，并使用干旱敏感种质 ICE163 和耐旱种质 Yeg-1 的转录组测序来深入了解这种耐受性的潜在机制。这表明ICE163 优先诱导茉莉酸和花青素相关途径，这有利于生物胁迫防御，而Yeg-1 更明显地激活脱落酸信号，即经典的非生物胁迫反应。还研究了相关的生理特征，包括脯氨酸、花青素和 ROS 的含量、气孔关闭和细胞叶参数，并将其与转录反应相关联。结论是这些过程中的大多数构成了一般干旱响应机制，在耐旱和敏感的种质中受到类似的调控。然而，在轻度干旱下关闭气孔和维持细胞扩张的能力似乎是在轻度干旱下促进叶片更好生长的主要因素。 图1.不同拟南芥种质在轻度干旱下表现出不同的叶片生长减少 为了探索拟南芥的遗传多样性如何影响对轻度干旱胁迫的反应，我们在自动称重、成像和浇水机（WIWAM）上筛选了来自不同来源的15份自然材料（图1A）。当第三片真叶（L3）开始出现时，在层积（DAS）后6天开始对一半植株进行轻度干旱（MD）处理。另一半的植物保持在充分浇水（WW）的条件下作为对照。在22 DAS收获植株，并测量成熟L3的面积。在WW条件下，各材料的平均叶面积（LA）已经有所不同（图1），但除EY15-2外，所有材料在MD条件下的LA相对显著减少（图1B）。值得注意的是，LA的减少程度因加入量的不同而有很大差异，从14%到61%不等（图1B，补充表S2）。
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以番茄为例通过FPP FM框架中QTL相互作用研究干旱胁迫下的表型可塑性
作者：德尔塔 日期：2022-04-13
近年来出现了高通量表型技术。特别是，这些技术可以描述植物对环境动态变化作出反应的生理特性的综合景观。这些创新以及下一代基因组技术将植物科学带入了大数据时代。然而，将多方面的生理特征与DNA变异联系起来的一般框架仍然缺乏。在这里，我们开发了一个综合功能生理表型（FPP）和功能定位（FM）的通用框架。这种整合，通过高维统计推理实现，可以帮助我们理解基因型如何转化为表型。作为方法的示范，我们将番茄导入系群体的蒸腾和土壤-植物-大气测量纳入FPP FM框架，有助于识别介导蒸腾速率时空变化的数量性状位点（QTL），并测试这些QTL如何控制，通过它们的相互作用网络，研究了干旱胁迫下的表型可塑性。 图1.FPP-FM联合分析原理示意图 FPP-FM 的第一步是从自然或谱系种群中获取动态数量生理特征数据。在这里，所使用的群体是番茄的基因渗入型群体，该群体受到包括正常灌溉、逐步干旱和高通量自动表型系统中的水分恢复的处理方案的影响（图1）。在整个试验过程中，随着胁迫参数的变化，不断记录多个干旱响应性状的表型数据，如植株重量和转录率。Halperin 等人已经发表了对该FPP 过程的详细描述。为了合理的计算强度，本文以蒸腾速率 (Tr) 为例来说明我们提出的框架如何将动态表型信息转化为遗传知识。在图 2A-2C 中，显示了来自五个随机选择的 IL 系的蒸腾速率的动态模式，每三分钟记录一次，包括干旱前（图2A）、干旱胁迫（图2B）和恢复阶段（图2C)。已知蒸腾速率与干旱胁迫下的产量损失相关。截留水分后，观察到所有五个品系的蒸腾速率都显著降低（图2B），而敏捷性和响应幅度的基因型差异是明显的。恢复供水后，观察到恢复模式的显著基因型差异，然而这与响应缺水的植物行为无关。例如，IL2-1-1系在干旱胁迫下保持最高的蒸腾速率（图2B），但在重新浇水后其恢复能力较弱（图 2C）。 图2. 五种代表性 IL 的蒸腾速率图形显示 本文对表型数据实施了勒让德函数和结构化前依存模型。我们对蒸腾速率
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淋巴靶向药物递送系统的研究进展论文解读分享
作者：德尔塔 日期：2022-04-13
AVT成立十余年来，专注脂质体、脂肪乳、微纳米靶向制剂等递药体系，本期AVT为大家分享淋巴靶向药物递送系统的研究进展,文章内容来自《中国药科大学学报》2020年第51卷第4期“药学前沿”栏目文章《淋巴靶向药物递送系统在抗肿liu转移**中的研究进展》，作者：冯旸,徐霄,莫然。 摘要 淋巴转移是肿瘤转移的主要途径之一，传统药物**肿瘤淋巴转移的局限在于药物在淋巴转移灶的浓度低导致疗效不佳。纳米药物递送系统在增强药物靶向性、提高药物生物利用度、降低药物不良反应等方面发挥着重要作用。本综述介绍了淋巴系统的组成和功能，阐述了淋巴系统在肿瘤转移中的作用，列举了现有的抗肿liu淋巴转移**手段及局限性，重点阐述被动、主动以及抗原递呈细胞介导的淋巴靶向药物递送系统在抗肿瘤转移**中的研究进展。 正文 肿瘤转移是指肿瘤细胞从原发灶脱落，经淋巴管或血管等迁移至其他部位继续生长的过程。这一过程包括： （1）从原位灶上脱落后的细胞内渗进入淋巴管或血管，随后进入血液，形成循环肿瘤细胞； （2）在逃过免疫系统的监察后，部分循环肿瘤细胞得以存活； （3）存活的肿瘤细胞在其他器官或组织增殖，形成局部转移； （4）逐渐适应新环境后，肿瘤细胞继续增殖形成最终的转移灶。 研究显示肿瘤转移是导致肿瘤患者死亡的最主要原因。肿瘤细胞的转移往往具有一定方向性，像“种子”一样，向着更适合其生长的微环境进行选择性迁移。例如，乳腺癌易发生肺、骨和脑转移，结肠癌易发生肺和肝转移，胰腺癌易发生肝转移。相较于血行转移，恶性肿瘤更易借助淋巴系统发生转移。手术切除、化疗和放疗是传统肿瘤**方法。然而，当肿瘤发生转移时，可能会有多个转移灶（如淋巴结转移），通过手术切除和放疗很难根除所有的转移灶，同时对患者损害较大。而系统给药的化疗药物往往驻留在血液或脏器中，很难进入淋巴系统，严重影响对淋巴转移灶的**效果。近年来研究发现借助淋巴靶向药物递送系统，可改善药物在淋巴系统
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盐分条件下藜麦生长和蒸腾作用的高分辨率分析
作者：德尔塔 日期：2022-04-13
盐分条件下藜麦生长和蒸腾作用的高分辨率分析 利用Plantarray3.0表型分析平台，在盐度（0–300 mM NaCl）下监测了藜麦品种Pasto和selRiobamba的生长和水分利用。盐分使这两个品种在200mmNaCl下的累积蒸腾量分别减少了60%，在300mmNaCl下，selRiobamba和Pasto的累积蒸腾量分别减少了75%和82%。盐度降低了气孔导度，但在200mmNaCl浓度下，Pasto比selRiobamba（35%）的气孔导度降低了15%，比叶面积也降低了。水分利用参数的日变化表明，在盐胁迫下，藜麦的日蒸腾作用对光照变化的响应较小，气孔导度被调节，以最大限度地吸收二氧化碳，并在VPD变化后最大限度地减少水分损失。这些变化可能有助于提高盐胁迫下两个品种的水分利用效率。采用机械作物模型LINTUL将生理反应整合到植物的辐射利用效率（RUE）中，在盐分条件下，在盐度下，Pasto 比 selRiobamba 降低更多。到实验结束时（播种后 11 周，应激后 6 周），Pasto 的生长明显低于 selRiobamba，新鲜生物量在 200 mM 下分别减少了 50 和 35%，在 300 mM NaCl 下分别减少了 70 和 50%。我们认为，对比水管理策略至少可以部分解释Pasto和selRiobamba之间耐盐性的差异。Pasto采用了“保守增长”战略，以牺牲增长为代价节约用水，而selRiobamba则采用了“获取性增长”战略，在压力下实现最大化增长。高分辨率表型分析的实施有助于剖析这些复杂的生长性状，这些性状可能是非生物胁迫耐受性的新育种目标。 本研究中使用的Plantarray表型平台使我们能够在整个生长期（77天）连续监测植物的蒸腾作用和生物量增益。图2A中描述了植物的累积蒸腾水量。在对照条件下，Pasto和SelRiobamba的蒸腾作用相似，尽管它们的形态不同（Pasto是一个较短的品种，单株叶面积比SelRiobamba高）。盐处理显著影响植物的蒸腾作用。在200mmNaCl下，蒸腾作用平均减少60%。更严重的盐处理对蒸腾作用更强，也加剧了品种间的差异。试验结束时，对照条件下，每株植物的平均累积蒸腾量为11L，而在300 mM NaC
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缺水抑制赤霉素积累促进番茄快速和长期的“避旱”反应研究
作者：德尔塔 日期：2022-04-13
缺水抑制赤霉素积累促进番茄快速和长期的“避旱”反应 植物通过气孔关闭和抑制冠层生长来减少蒸腾作用以避免在干旱期间脱水。虽然脱落酸 (ABA) 在“避免干旱”中起主要作用，但先前的研究表明赤霉素 (GA) 也可能参与其中。在这里，我们在番茄 (Solanum lycopersicum) 中表明，缺水会抑制 GA 生物合成基因 GA20 氧化酶1 (GA20ox1) 和GA20ox2 的表达，并在叶子和保卫细胞中诱导 GA 失活基因 GA2ox7，导致生物活性 GA 水平降低。 GA 代谢的干旱调节由 ABA 依赖性和独立途径以及转录因子 DEHYDRATION RESPONSIVE ELEMENT BINDING (DREB)、TINY1 介导。 GA20ox1 和 GA20ox2 中的突变由于较小的冠层面积而减少了水分流失。另一方面，GA2ox7 的缺失不影响叶片大小，但减弱了气孔对缺水的反应；在土壤脱水期间，ga2ox7 植物关闭气孔并减少蒸腾作用的时间晚于 WT，表明 ga2ox7 气孔对土壤脱水不敏感。总之，结果表明，干旱诱导的保卫细胞中的 GA 失活有助于土壤脱水早期阶段的气孔关闭，而叶片中 GA 合成的抑制主要促进冠层生长的长期减少以减少蒸腾面积。 使用快速有效的保卫细胞分离程序来检查缺水是否影响保卫细胞中的 GA 积累。采取这种快速程序是为了最大限度地减少分离过程对转录和激素代谢的影响。番茄 M82 (WT) 植物在正常灌溉制度下生长，或暴露于缺水 [15% 土壤体积含水量 (VWC)]，然后从 3 号和 4 号叶子（自上而下）分离保卫细胞。用中性红染色的富含保卫细胞的样品的显微镜分析证实了保卫细胞的活力，但没有证实其余表皮细胞的活力。然后我们分析了富含保卫细胞的样品中的 GA 含量，发现缺水会显着降低生物活性 GA GA1 和 GA3 以及 C-20 中间体 GA12 的水平（图 1A，数据集 S1）。尽管 GA3 在植物中相当罕见（Hedden. 2020），但之前的研究表明其在番茄中的积累（Li et al. 2020）。生物活性GA4的水平远低于GA1和GA3，在干旱处理中略高但不显着。 图1.干旱抑制保卫细胞和叶组织中的GA 生物合成 由于缺水
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单外泌体水平内容物分析新进展
作者：德尔塔 日期：2022-04-13
外泌体内容物包含蛋白质、RNA、DNA和脂类，可以被设计用于药物传递系统与疾病的新型诊断标志物，具有重要的研究意义。但传统的技术方法如Western Blot，ELISA，无法获得单个外泌体的蛋白表型，更不能将检测内容物与粒径分析、浓度分析、计数等联系起来，极大地制约了外泌体内容物的相关研究。 单外泌体表征分析（Exoview）是将免疫学与光学完美结合的一种新技术[1]。首先利用免疫识别将特定的外泌体进行捕获分离，然后再对目标外泌体的表面标志物及内容物（如携带的蛋白质、RNA、DNA及细胞因子）进行定量分析，从而更加全面地反映外泌体内容物的特性。相对于传统的手段主要优势有： ☛ 无论是尿液、血清、血浆、组织液、细胞液均无需纯化，即可检测； ☛ 检测灵敏度高，单外泌体水平探测； ☛ 一次性输出指标丰富，单次检测即可输出外泌体的：粒径、技术、表面标志物（CD9/CD63/CD81）、荧光表达及亚群分布； 本文选取了部分单外泌体表型分析技术在内容物方向的zui新进展，供大家参考。 J Extracell Vesicles：单外泌体水平的蛋白内容物检测与定量 外泌体的内容物可以通过生物工程手段修饰。其中，将选择的蛋白内容物与外泌体的EV-sorting proteins通过细胞工程融合是最常用的方法。这种方法既可以在腔内储存可输送到靶细胞的内容物，也可以让内容物与靶细胞表面受体结合来增强它们的**信号特性或靶向能力。因此，Silva等[2]在单外泌体水平上，通过分析工程化外泌体技术对不同外泌体的EV-sorting proteins在促进蛋白内容物的装载效率进行了评估。 研究人员分别将含有7种EV-sorting proteins（GFP偶联）的质粒分别转染Expi293F细胞，分离纯化了细胞分泌的外泌体后检测外泌体的表型并进行蛋白定量。ExoView芯片上包被的CD63/CD81/CD9抗体捕获外泌体后，使用带红色荧光的CD63/CD81/CD9荧光抗体标记所有外泌体，带绿色荧光的GFP荧光抗体标记表达GFP的外泌体（图1a）。图1b是外泌体的荧光扫描图像，
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大规模动物细胞培养技术简介（一）
作者：德尔塔 日期：2022-04-13
近年来，我国的生物技术飞速发展，细胞培养已经形成规模化，产业化生产，大规模细胞培养可分为分批式、流加式、半连续式、连续式和灌注式、细胞工厂5种技术形式。 分批式培养 分批式培养是细胞规模培养发展进程中较早采用的方式，也是其他操作方式的基础。该方式采用机械搅拌式生物反应器，将细胞扩大培养后，一次性转入生物反应器内进行培养。 在培养过程中其体积不变，不添加其他成分，待细胞增长和产物形成积累到适当的时间，一次性收获细胞、产物和培养基的操作方式。 分批式培养操作简单，培养周期短，染菌和细胞突变的风险小。反应器系统属于封闭式，培养过程中与外部环境没有物料交换，除了控制温度、pH值和通气外，不进行其他任何控制。 因培养期间细胞生长代谢是在一个相对固定的营养环境，不添加任何营养成分，直观反映细胞生长代谢的过程，是动物细胞工艺基础条件或小试研究常用的手段。 由于培养过程工艺简单，对设备和控制的要求较低，设备的通用性强，反应器参数的放大原理和过程控制，比较其他培养系统较易理解和掌握，在工业化生产中分批式培养操作是传统的、常用的方法，其工业反应器规模可达12000L。 细胞生长分为五个阶段——延滞期、对数生长期、减速期、平稳期和衰退期。 分批培养的周期时间多在3-5d，细胞生长动力学表现为细胞先经历对数生长期（48-72h)细胞密度达到最高值后，由于营养物质耗竭或代谢毒副产物的累积，细胞生长进入衰退期进而死亡，表现出典型的生长周期。 收获产物通常是在细胞快要死亡前或已经死亡后进行。 流加式培养 流加式培养是在分批式培养的基础上，采用机械搅拌式生物反应器系统，悬浮培养细胞或以悬浮微载体培养贴壁细胞。 细胞初始接种的培养基体积一般为终体积的1/2-1/3，在培养过程中根据细胞对营养物质的不断消耗和需求，流加浓缩的营养物或培养基，从而使细胞持续生长至较高的密度，目标产品达到较高的水平。 整个培养过程没有流出或回
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大规模动物细胞培养技术简介（二）
作者：德尔塔 日期：2022-04-13
近年来，我国的生物技术飞速发展，细胞培养已经形成规模化，产业化生产，大规模细胞培养可分为分批式、流加式、半连续式、连续式和灌注式、细胞工厂5种技术形式。 连续式培养 连续式培养是一种常见的悬浮培养模式，采用机械搅拌式生物反应器系统。 该模式是将细胞接种于一定体积的培养基后，为了防止衰退期的出现，在细胞达到最大密度之前，以一定速度向生物反应器连续添加新鲜培养基；同时，含有细胞的培养物以相同的速度连续从反应器流出，以保持培养体积的恒定。 理论上讲，该过程可无限延续下去。连续培养的优点是反应器的培养状态可以达到恒定，细胞在稳定状态下生长。稳定状态可有效地延长分批培养中的对数生长期。 在稳定状态下细胞所处的环境条件如营养物质浓度、产物浓度、pH值可保持恒定，细胞浓度以及细胞生长速率可维持不变。细胞很少受到培养环境变化带来的生理影响，特别是生物反应器的主要营养物质葡萄糖和谷氨酰胺维持在一个较低的水平，从而使它们的利用效率提高，有害产物积累有所减少。 然而，在高的稀释率下，虽然死细胞和细胞碎片及时清除，细胞活性高，最终细胞密度得到提高，可是产物却不断在稀释，因而产物浓度并不提高；尤其是细胞和产物不断地稀释，营养物质利用率、细胞增长速率和产物生产速率低下。 连续式培养的不足： 由于是开放式操作，加上培养周期较长，容易造成污染，在长周期的连续培养中，细胞的生长特性以及分泌产物容易变异； 对设备、仪器的控制技术要求较高，多数采用搅拌式生物反应器，也可采用管式反应器。 连续式培养的特点： 细胞维持持续指数增长； 产物体积不断增长； 可控制衰退期与下降期。 灌注式培养 灌注式培养，也称灌流式培养，是连续式培养常见的方式。 灌注式培养是把细胞和培养基一起加入反应器后，在细胞增长和产物形成过程中，不断地将部分条件培养基取出，同时又连续不断地灌注新的培养基。它与半连续式操作的不同之处在于取出
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常见用于悬浮培养的细胞培养基配比方案
作者：德尔塔 日期：2022-04-13
培养基是生物细胞进行体外培养的重要营养基质。动物细胞在生物反应器中进行细胞培养时主要采用悬浮培养方式，用于悬浮培养的培养基主要有以下几种： 一、平衡盐溶液：平衡盐溶液简称BSS,它在细胞培养过程中主要为细胞提供微量的无机盐，起调节培养基的PH、维持渗透压平衡等作用。常用来作为洗涤液或配置稀释培养基使用。实验中常用的平衡盐溶液有NaCl溶液，Hanks，Earle’s平衡盐，PBS缓冲液等。 一般情况下，配制细胞消化液或者洗涤细胞时会采用Hanks或PBS，因为这两种溶液中几乎不含钙、镁离子，可以减少细胞的粘附性。在密闭的培养器内进行细胞培养时，多数则采用Hanks’溶液。 几种常用的平衡盐溶液配置方案（g/L） 名称 无Ca2+Mg2+PBS 含Ca2+Mg2+PBS Earle’s Hanks’ D-Hanks’ ＮaCl 8.00 8.00 6.80 8.00 8.00 KCl 0.20 0.20 0.40 0.40 0.40 CaCl2 - - 0.20 0.14 - MgCl26H2O - 0.1 - - - MgSO47H2O - - 0.20 0.20 - Na2HPO4 1.15 1.15 - 0.048 0.048 NaH2PO42H2O - - 0.14 - - KH2PO4 0.20 0.20 - 0.06 0.06 NaHCO3 - - 2.20 0.35 0.35 葡萄糖 - - 1.00 1.00 - 酚红 - 0.01 0.01 0.01 二、动物体液、动物组织提取液这类培养基主要包含血清、淋巴液、水解蛋白等。其中血清和水解乳蛋白是实验中使用较多的培养基添加剂，同时也是细胞培养基中的主要营养成分，常使用的血清主要有胎牛血清和新生牛血清。虽然血清的营养成分较高，但是由于其内部成分较为复杂，容易导致下游产物的分离、纯化工序繁琐。所以市场上逐渐出现合成型培养基，比如MEM、DMEM、PRMI1640等. 三、合成细胞培养基合成细胞培养基是根据血液及细胞组成成分的研究，确定营养配比，将细胞生长所需要的微生物、氨基酸、微量元素及平衡盐溶液等安一定比例配比所研发出的营养组合型培养基。此类培养基广泛适用于培养瓶、摇瓶细胞培养器和生物反应器等实验设备中。常用合成型细胞培养基配方可参考下表： 合成细胞培养基的配比表（mg/L）
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细胞冻存时需要注意的事项和技巧
作者：德尔塔 日期：2022-04-13
Master Cell Cryopreservation 掌握细胞冻存 做实验的时候为什么要进行细胞冻存呢？ 细胞冻存有哪些好处呢？ 01 节省实验室空间、时间、经费 02 若实验失败，还有重来的机会 03 确保重复实验的一致性 04 确保未来实验的连贯性 但是，经常会有用户反映，细胞冻存与复苏遇到了问题，看来看似简单的一步其实并不简单。 那么如何做好细胞冻存呢？今天跟随我们一起来了解一下细胞冻存时需要注意的事项和技巧吧。 细胞冻存的基本原理 细胞代谢过程需要各种蛋白酶的参与，而这些蛋白酶在环境温度低于-70℃时会集体罢工，低温贮藏的目的是通过超低温使代谢活动近乎停止。细胞因此进入休眠状态，使细胞“不会老”，可以长期保存。 因为冻融过程对所有细胞和组织都是有一定伤害的，因此，需要开发出有效的技术来防止细胞死亡和损伤。 Ultralow storage temperatures suspend all molecular processes and prevents free radical generation that negatively effects cryopreserved cultures(Baust J., 2007; Baust, Corwin, Van Buskirk, & Baust, 2015). 这时，低温保护剂就发挥出它的作用了。 低温保护剂可保护细胞不受细胞内冰冻影响，目前多采用DMSO、甘油、乙二醇和丙二醇等渗透型低温保护剂。它们的作用机制包括：自由进入细胞，取代水，使冰点下降，充当盐的二次溶剂，提高细胞膜对水的通透性。如下图所示： 但是，部分低温保护剂在缓慢冷冻过程中虽然会保护细胞，但它们也会引起细胞毒性，尤其是在室温下。因此，在标准的自制冻存液中，会含有血清，血清是用来降低细胞毒性的，但血清也不是完美的。 那么有无动物源成分替换物吗？ 甲基纤维素已被认为是细胞冷冻保存的保护剂，可作为胎牛血清的合适替代物。 1. 化学成分明确 2. 保护性 甲基纤维素结构图 Mizrahi A, Moore GE, Appl Microbiol. 1970 Jun; 19(6):906-10 Merchant DJ, Hellman KB, Schneider H, Muirhead EE. 尽管大多数研究和医学
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常用的细胞凋亡检测方法【大盘点】
作者：德尔塔 日期：2022-04-13
细胞凋亡 人体内的细胞注定是要死亡的，有些死亡是生理性的，有些死亡则是病理性的，有关细胞死亡过程的研究，已成为生物学、医学研究的一个热点。已知的细胞死亡方式起码有两种，即细胞坏死与细胞凋亡(apoptosis)。细胞坏死是早已被认识到的一种细胞死亡方式，而细胞凋亡则是逐渐被认识的一种细胞死亡方式。 此图片来源于网络 细胞凋亡是细胞的一种基本生物学现象，在多细胞生物去除不需要的或异常的细胞中起着必要的作用。它在生物体的进化、内环境的稳定以及多个系统的发育中起着重要的作用。细胞凋亡不仅是一种特殊的细胞死亡类型，而且具有重要的生物学意义及复杂的分子生物学机制。凋亡是多基因严格控制的过程，这些基因在种属之间非常保守，如Bcl-2家族、caspase家族、癌基因如C-myc、抑癌基因P53等。而凋亡过程的紊乱可能与许多疾病的发生有直接或间接的关系。如肿瘤、自身免疫性疾病等，能够诱发细胞凋亡的因素很多，如射线、药物等。 检测方法 细胞发生凋亡时，不同区域内（如细胞膜、细胞浆、线粒体、细胞核等）会发生不同的生理生化改变。因此，针对不同区域的细胞凋亡检测要采用不同的方法。 1）Annexin V 凋亡检测 原理：Annexin Ⅴ是一种分子量为35-36kD的Ca依赖性磷脂结合蛋白，正常细胞中，磷脂酰丝氨酸（phosphatidylserine, PS）只分布在细胞膜脂质双层的内侧，细胞发生凋亡早期，膜磷脂酰丝氨酸（PS）由脂膜内侧翻向外侧。Annexin V作为一种磷脂结合蛋白，与PS有高度亲和力，它通过细胞外侧暴露的磷脂酰丝氨酸与凋亡早期细胞的胞膜结合。因此Annexin V是检测细胞早期凋亡的灵敏指标。该方法通常结合流式细胞术一起使用。 2）线粒体膜电位分析（JC-1） JC-1是一种广泛用于检测线粒体膜电位的理想荧光探针。可以检测细胞、组织或纯化的线粒体膜电位，线粒体膜电位的下降是细胞凋亡早期的一个标志性事件。 原理：在线粒体膜电位较高时，JC-1聚集在线粒体的基质（matrix）中，形成聚合物（J-aggre
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体外培养细胞缺氧模型的方法
作者：德尔塔 日期：2022-04-13
人的生存离不开氧气。如果你感觉很长一段时间里整天无精打采、昏昏欲睡，在排除睡眠不足的因素外，那么你有可能是血液中缺氧了。血液除了能在身体内流动，携带能量、废物等，最主要的功能就是携带氧气，这是它的基本功能之一。如果血液缺氧，严重时就会导致器官病变，最常见的就是心梗、脑梗等。近年来，低氧(Hypoxic)于生物机体及细胞的生理作用及其分子机制研究越来越受到医学科研学者的关注。 低氧培养的适用研究领域 近30年来与“低氧诱导”相关的文章统计(此项数据来源于Pubmed数据库) 细胞是生物体结构和功能的基本单位，细胞缺氧是缺血缺氧性疾病发病机制的关键环节，所以建立细胞缺(低)氧模型是从细胞水平及分子水平动态研究该类疾病的重要方法。目前，已经建立了许多细胞缺氧模型，为缺血缺氧性疾病的研究打下了坚实的基础。 下面，介绍一下体外培养细胞缺氧模型的方法。 正常情况下，细胞体外培养需5%CO2与95%空气环境，然而，降低培养环境的氧分压或使细胞用氧障碍可以造成缺氧状态，目前常用的缺氧方法有物理性缺氧法和化学性缺氧法。 物理性缺氧法 通过降低培养环境的氧分压造成细胞缺氧性损伤，类似于体内发生的低张性缺氧。 缺氧培养系统 化学性缺氧法 在培养基中加入化学物质，造成细胞用氧障碍或使培养基内的氧气耗尽，如在培养基内加人cyanide、连二亚硫酸钠等。化学缺氧模型制备简单，但由于添加的物质可能会改变培养基的化学成分，且添加剂本身对细胞有损伤作用，增加了实验的混杂因素，需慎重选用。Cyanide中的氰离子(CN- )可迅速与细胞内氧化型细胞色素氧化酶的三价铁结合形成氰化高铁细胞色素氧化酶，使之不能还原，电子传递中断，造成细胞用氧障碍；Cyanide还阻断线粒体氧化磷酸化，抑制细胞色素C氧化酶，呼吸链中断，引起组织性缺氧。连二亚硫酸钠又称保险粉，为氧结合剂，可在短时间内结合液体培养基内的氧气，造成细胞低张性缺氧。还有用其他化学物质如氧化钴制作缺氧
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