结构植物学研究中新技术的应用

论文摘要

本研究应用原子力显微镜技术开展了植物导管细胞壁表面结构的研究工作。在导管表面发现纤维素纹状结构。该结构存在于螺纹导管的次生壁表面。纹状结构由条纹区和沟谷区组成。条纹区主要由纤维素微纤丝的结晶区构成,结晶区被无定形纤维素环绕；条纹区的结晶纤维素为有序排列,长度为150-180nm,宽度为60-70nm；沟谷区由微纤丝的无定形纤维素构成,沟谷区的宽度为10nm；构成纹状结构的微纤丝排列方向平行于导管螺旋线。在以上结构数据的基础上,建立了螺旋导管纹状结构的分子模型。本研究合成并表征了由双链DNA修饰的量子点。双链DNA修饰有生物素基团和巯基基团。双链DNA通过巯基的配体交换作用结合到量子点表面,并成功引入生物素功能基团到量子点表面。修饰后的量子点分散性和稳定性良好。量子点表面修饰的生物素仍具备生物活性,能够与链霉亲和素特异性结合。通过链霉亲和素,量子点能够与生物素核酸探针构成三明治结构,完成对固相化生物素探针的荧光检测。能够特异性检测结合在尼龙膜、玻片固相化质粒DNA、染色体铺片上的生物素探针。本研究实现了对传统石蜡包埋技术的简化改良,建立了一种适合于木质化或栓质化程度较低植物组织的快速石蜡包埋技术。整个包埋过程只需要2h。该方法适用于尺寸不大于0.3cm的小块植物组织。研究结果表明该技术能够完整的保存植物细胞形态和植物核酸,能够取代传统石蜡包埋技术。傅里叶红外光谱结果显示该技术对植物细胞质成分的保存能力与传统方法接近。从该技术包埋的组织中提取的DNA质量与传统方法接近并且可以应用于PCR分析。该技术能够适用于多种常规染色方法。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 主要分析技术简介
• 1.1.1 原子力显微镜
• 1.1.2 红外光谱
• 1.1.3 扫描电镜
• 1.1.4 组织制片技术
• 1.1.5 纳米材料
• 1.1.6 激光共聚焦显微镜
• 1.2 本论文研究的主要内容
• 1.2.1 植物导管细胞壁结构的研究
• 1.2.2 生物素功能化CdSe/ZnS量子点的制备及其在核酸检测中的应用研究
• 1.2.3 快速石蜡包埋技术在植物结构分析中的应用研究
• 1.3 参考文献
• 第二章 植物导管细胞壁结构的研究
• 2.1 前言
• 2.1.1 纤维素及其结构
• 2.1.2 细胞壁中的纤维素
• 2.1.3 植物导管
• 2.1.4 本章的主要研究内容
• 2.2 导管形态的扫描电子显微镜研究
• 2.3 导管形态的原子力显微镜研究
• 2.4 导管细胞壁纹状结构化学成分的研究
• 2.5 导管纹状结构的扫描电子显微镜研究
• 2.6 导管次生壁结构的原子力显微镜研究
• 2.7 导管纹状结构中纤维素方向的研究
• 2.8 导管纹状结构的分子模型
• 2.9 导管纹状结构的生物功能
• 2.10 结论
• 2.11 参考文献
• 第三章 生物素功能化CdSe/ZnS量子点的制备及其在核酸检测中的应用研究
• 3.1 前言
• 3.1.1 量子点简介
• 3.1.2 量子点表面修饰技术
• 3.1.3 量子点与生物分子连接的方式
• 3.1.4 量子点在生物学中应用的研究现状
• 3.1.5 本课题的主要研究内容
• 3.2 功能修饰CdSe/ZnS量子点化学性质的研究
• 3.2.1 CdSe/ZnS量子点的功能修饰
• 3.2.2 核质比差异研究
• 3.2.3 量子点粒径变化研究
• 3.2.4 表面修饰核酸分子数目研究
• 3.2.5 荧光稳定性的研究
• 3.2.6 小结
• 3.3 量子点应用于核酸杂交荧光检测的研究
• 3.3.1 双链DNA修饰量子点荧光检测的原理
• 3.3.2 应用于核酸尼龙膜杂交
• 3.3.3 应用于核酸玻片杂交
• 3.3.4 应用于铺片染色体杂交
• 3.4 结论
• 3.5 参考文献
• 第四章 快速石蜡包埋技术在植物结构分析中的应用研究
• 4.1 前言
• 4.1.1 研究背景
• 4.1.2 本章的主要研究内容
• 4.2 快速石蜡包埋技术对植物形态结构影响的研究
• 4.2.1 快速石蜡包埋和传统石蜡包埋的操作步骤
• 4.2.2 苏木精快绿染色对细胞形态的研究
• 4.2.3 孚尔根染色对细胞形态的研究
• 4.2.4 小结
• 4.3 快速石蜡包埋技术对细胞内细胞基本成分影响的研究
• 4.4 快速石蜡包埋技术对核酸分子影响的研究
• 4.5 结论
• 4.6 参考文献
• 博士在读期间发表的主要研究论文
• 致谢