植物叶子中表面形貌检测方案(扫描电镜)

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PHENOMWORLD飞 纳 电 镜 扫描电镜在植物科学中的应用 发布者：飞纳电镜 在植物科学中，研究人员面临着许多不同、具有挑战性的显微学任务：从形态分析到功能研究，从分类学和行为学到生理学研究。各种不同的显微技术被应用于植物科学。在植物学领域，光学显微镜的应用很广泛：从使用立体和变焦显微镜来观察、归类和筛选样品，再到成像和出报告。 随着荧光蛋白的使用增加，荧光成像技术已经成为一个重要的应用。此外，电子显微镜能能提供高分辨率的观察，透射电子显微镜( TEM)能够观察薄片样品的结构，而扫描电镜( SEM)常用来观察样本表面的形貌。多年来，植物科学和扫描电镜一直是密切相关的。这篇博客将会告诉你如何使用扫描电镜，以及它的优势和面临的挑战。需要注意的是，相比工业制造中的应用，扫描电镜不仅可以用于研究解剖学和生理学，还可以分析植物成分，如纤维。 图1：常春藤叶子的扫描电镜图 扫描电镜和植物解剖学 使用扫描电镜(SEM)对解剖学进行研究，其中使用二次电子探头(SED)成像优势明显。阅读本博客，了解更多有关不同探头的信息。利用二次电子成像可以有效地观察植物各种结构，如植物器官，或表面的毛状体等。 植物样品是不导电样品，且一般情况下都含一定的水分，因此往往需要进行复杂的脱水处理，并喷金，这样在使用扫描电镜观察时才能避免样品充电。另一种方法，除了使用背散射探头(BSD)成像，还可以在较低的真空模式下观察。除此之外，另一种常用的技术为激光共聚焦扫描显微镜(CLSM)。但是，这种技术经常面临的问题是，膜染料往往不能轻易渗透组织，因此并不是所有的植物都获得绿色荧光蛋白(GFP)转染。 De Craene 等人[1]有效地证实了如何在植物材料上使用二次电子探头成像。他们观察了早期花粉的发育和两性木瓜器官的分化，并与拟南芥的生长发育过程进行比较。 在 Talbot 和 White [2]发表的一篇文章中，他们直接使用扫描电镜的背散射探头(BSD)对未喷金的植物细胞壁样品直接观察。这种方法制样过程非常简单，通过调节亮度和对比度，可以使拟南芥的细胞壁能够更容易地被检测和分析。 图2：飞纳电镜下木材的背散射电子图像 植物样品往往都要进行复杂的脱水处理过程——固定、脱水和临界点干燥，即使这样，样品形状还是会有一定的收缩。对于这个问题，一个潜在的解决方案是使用一个能够控制温度的样品台，将温度设置在零下十几或零下二十几度，使得含水样品迅速凝结成固体，然后在背散射模式下直接进行观察。 SEM 在植物科学领域的另一个应用是分析天然纤维，因为纤维材料的市场是非常巨大的。 Fang 等人[3]详细地解释了这些纤维是如何从大麻植物中获得并被广泛应用的。 大麻纤维用于生产制造绳子、纸张、帆布和衣服等材料长达好几个世纪。大麻纤维经久耐用，直径为16 um到50 um。最近，它们甚至被用来提高汽车行业油漆的性能。为了增强纤维的质量，先脱胶处理，然后使用飞纳台式扫描电镜(Phenom Desktop SEM ) 进行检测分析。 我们使用扫描电镜观察植物，最近发现一些有趣的现象，有些树叶表面呈星形状，如图 3所示。而且它们的尺寸只有100 pm， 肉眼是难以辨别的。 图3：飞纳电镜下植物星状叶片组织的SEM 图像 现在，扫描电镜在植物方面的应用日益广泛，其主要优点是利用它可以获得植物组织的立体结构图像，较光学显微镜分辨率更高，放大范围更广。 关键词：扫描电镜，植物科学 参考文献 [1] Carpeloidy in flower evolution and diversification： a comparative study in Caricapapaya and Arabidopsis thaliana， De Craene et al.， Annals of Botany 107：1453-1463(2011) [2] Cell surface and cell outline imaging in plant tissues using the backscatteredelectron detector in a variable pressure scanning electron microscope. Talbot andWhite， Plant Methods (2013)， 9：40 [3]An Efficient Method of Bio-Chemical Combined Treatment for Obtaining High-QualityHemp Fiber. Fang et al. Bioresources (2017)et al. BioResources (2017) 关于作者 Dr.Jasmin Zahn Dr. Jasmin Zahn 是台式扫描电镜领导品牌 Phenom-World 的一名应用工程师。她热衷于探索飞纳产品在各种领域的应用可能性。此外， Jasmin 还积极和用户分享最经典的应用案例，鼓励他们突破常规显微镜用法，进而提高工作效率。 在植物科学中，研究人员面临着许多不同、具有挑战性的显微学任务： 从形态分析到功能研究，从分类学和行为学到生理学研究。各种不同的显微技术被应用于植物科学。在植物学领域，光学显微镜的应用很广泛：从使用立体和变焦显微镜来观察、归类和筛选样品，再到成像和出报告。 随着荧光蛋白的使用增加，荧光成像技术已经成为一个重要的应用。此外，电子显微镜能够提供高分辨率的观察， 透射电子显微镜（TEM）能够观察薄片样品的结构，而扫描电镜（SEM）常用来观察样本表面的形貌。多年来，植物科学和扫描电镜一直是密切相关的。这篇博客将会告诉你如何使用扫描电镜，以及它的优势和面临的挑战。需要注意的是，相比工业制造中的应用，扫描电镜不仅可以用于研究解剖学和生理学，还可以分析植物成分，如纤维。图1：常春藤叶子的扫描电镜图