卵母细胞质量是影响哺乳动物体外受精能力、 胚胎体外发育潜能以及妊娠成功与否的关键因素， 显著影响着人类的辅助生殖、 动物的育种、 品种改良及保存濒危物种等工作， 对其质量的研究具有重要的应用价值。 目前常规的质量评估手段主要从形态学角度、 从生化分析角度展开。 但传统的基于卵母细胞形态甄选评估其发育质量的方法， 其结果的可靠性较强地依赖于技术人员的经验， 具有主观性较强的特点; 新型的基于生物学技术检测生化指标的方法虽能弥补基于形态检测方法的不足但仍存在侵入式研究、 生物操作步骤繁琐复杂、 实验耗时长， 影响卵母细胞后续发育的缺点。 众所周知， 生物组织异变往往伴随着内部生化组分的改变， 而生化组分的改变往往表现出光谱的差异。 鉴于此， 利用紫外-可见分光光度计和自改建多光谱成像系统研究卵母细胞的光谱， 并分析了未成熟与成熟卵母细胞、 新鲜成熟与排卵后老化卵母细胞的光谱差别。 研究发现， (1)与新鲜成熟卵母细胞的紫外-可见光谱(190~1 100 nm)相比， 未成熟与排卵后老化卵母细胞的光谱均出现数个峰位的增减变化。 未成熟卵母细胞与新鲜成熟卵母细胞的紫外-可见光谱相比， 缺失了205和579 nm两个峰位以及894~941 nm的波段， 增加了593 nm处的峰位; 排卵后老化卵母细胞与新鲜成熟卵母细胞的紫外-可见光谱相比， 缺失了205、 445和579 nm的三个峰位以及846~941 nm的波段， 也增加了593 nm处的峰位。 (2)可见光波段的多光谱成像数据显示， 与新鲜成熟卵母细胞相比， 未成熟卵母细胞各生物结构在451和467 nm处的透射光谱强度下降， 排卵后老化卵母细胞各生物结构在425、 431、 571和669 nm处的透射光谱强度降低。 综上可见(特别是新鲜成熟与老化卵母细胞之间在多光谱成像中展现的光谱差别)， 光谱检测在甄别卵母细胞质量方面展现出了巨大的可行性。

动力蛋白、微管蛋白以及染色体在卵母细胞减数分裂过程中起着重要作用, 但目前传统荧光成像方法受到衍射极限的限制, 分辨率较低, 无法达到卵母细胞减数分裂对成像的要求。首先构建了卵母细胞体外正常成熟体系和原钒酸钠(SOV)作用下的异常成熟体系, 然后基于共聚焦显微技术和随机光学重建显微技术(STORM)两种荧光成像方法, 研究卵母细胞减数分裂过程中动力蛋白和微管蛋白的定位以及染色体的形态与结构。荧光显微成像结果表明：在正常成熟体系中, 动力蛋白分布、微管蛋白形成的纺锤体以及染色体的形态与结构能反映卵母细胞发育的不同阶段；在SOV作用下, 纺锤体结构异常率增加, 出现桶状、细长、团缩、杂乱、梨状、多极等典型异常纺锤体结构, 染色体结构异常率也相应增加。 STORM结果更清晰地展现了纺锤体结构信息, 三维STORM结果揭示了异常纺锤体的紊乱情况, 该方法为卵母细胞减数分裂过程研究提供了精度更高的成像手段。

卵母细胞及早期胚胎在体外提取时难免受到可见光照明的刺激。 但光照明对其体外发育质量的影响仍不明确。 结合体外培养技术、 无损成像技术（全场光学相干层析系统）及三维重构技术, 在光强与曝光时间一致的条件下, 首次实时原位地, 从形态学角度, 分析了不同可见光谱对小鼠卵母细胞及早期胚胎发育质量的影响。 发现（1）与白光照明相比, 蓝紫光显著降低卵母细胞生发泡破裂及第一极体排出比率, 而在绿光及红光照明下, 生发泡破裂及第一极体排出比率明显提高。 （2）与白光组相比, 蓝紫光组囊胚发生率明显下降, 凋亡程度明显加大, 而绿光及红光组囊胚发生率显著上调, 凋亡程度明显减弱。 这表明蓝紫光对小鼠卵母细胞及早期胚胎发育的损伤最大, 而绿光和红光几乎无损伤。

双光子荧光显微镜作为一种高分辨光学仪器, 已经被广泛应用于生物样品的非侵入式三维光学成像中。 相比共聚焦显微镜, 双光子荧光显微镜拥有更深的探测深度。 然而, 即便如此, 在对较厚的生物样品进行非侵入式光学三维成像时, 样品的成像质量也往往会随着探测深度的增加而下降。 在临床和生物学领域对研究母性遗传起重要作用的小鼠卵母细胞拥有较大的直径(80～100 μm), 吸收和散射效应较为明显。 本文研究小鼠卵母细胞染色体的三维双光子荧光图像随探测深度增加图像质量的衰减程度。 通过对所得图像进行轴向衰减矫正, 利用体积作为参数, 将矫正前后小鼠卵母细胞内染色体三维双光子荧光图像进行对比。 结果表明, 由于吸收和散射效应, 卵母细胞存在较严重的光学轴向衰减问题, 因此, 对用双光子荧光三维成像手段获得的小鼠卵母细胞图像进行衰减矫正是有必要的。 这为进一步精确定量的研究卵母细胞内染色体的三维构像打下良好的基础。

为了研究CdSe/CdS/ZnS荧光量子点的生殖毒性, 通过建立雌性昆明小鼠卵母细胞体外培养成熟体系, 将量子点加入到卵母细胞培养液, 使其浓度为28.90 nmol/L, 于37 ℃,体积分数为5%的CO2和饱和湿度下分别培养4, 8和20 h, 观察卵母细胞形态并在相差荧光显微镜下拍照统计。实验结果表明, 在该剂量量子点作用下, 随培养时间延长, 进入颗粒细胞的量子点增加, 并累积于细胞膜附近, 但未发现量子点进入卵母细胞内部, 激光共聚焦荧光显微镜的高分辨率层析图证明了该结论。在该剂量量子点作用20 h后, 量子点虽未进入卵母细胞, 但卵母细胞的成熟率显著下降。

共聚焦激光扫描显微镜以高空间分辨率、非介入无损伤性连续光学切片、实时动态观察等优越性,应用于生物医学众多领域中.本文主要论述共聚焦激光扫描显微镜在发育生物学中的应用.