1 复旦大学工程与应用技术研究院生物医学工程技术研究所，上海 200433
2 复旦大学信息科学与工程学院光科学与工程系，上海 200433
酿酒酵母是最具有吸引力的微生物之一，监测其在不同生长时期的新陈代谢状态变化对基础生物学和工业研究都具有重要意义。依据酵母的生成曲线规律培养了不同时间的酵母细胞，基于荧光寿命显微成像（FLIM）进行自体荧光寿命图像的采集，并提出了一种基于机器学习的自动分析方法，可无标记快速鉴别年轻和衰老的酵母细胞。首先，采用深度监督U-Net实现酵母细胞的自动分割；然后，提取每个酵母细胞的荧光寿命特征和形态特征；最后，采用无监督聚类方法实现分类。实验结果表明，酵母的衰老伴随着新陈代谢的变化。FLIM作为一种无标记成像技术可应用于酵母细胞的代谢分析中，结合自动化分析流程可快速准确地区分具有不同代谢差异的细胞，为后续单细胞的筛选奠定了基础。
激光与光电子学进展
2022, 59(6): 0617019
1 太原师范学院生物系, 晋中 030619
2 山西瑞象生物药业有限公司, 太原 030032
本试验以酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)为材料, 研究玫瑰花提取物(RE)对砷胁迫下酵母细胞生长和凋亡的影响。试验以抗坏血酸(Vc)溶液为标准抗氧化对照物, 1.0 mmol/L亚砷酸钠(As)为酵母胁迫浓度, 分别设置了酵母对照组、酵母+RE(1.5 g/L)培养组、酵母+Vc(0.1 g/L)培养组、酵母+As(1.0 mmol/L)培养组、酵母+As+RE培养组和酵母+As+Vc培养组。酵母细胞培养24 h后, 利用噻唑兰(MTT)细胞增殖法、平板点样法、荧光素二乙酸/碘化丙锭(FDA/PI)染色法、4', 6-二脒基-2-苯基吲哚(DAPI)细胞核染色法和Annexin V-FITC/PI细胞凋亡流式检测法测定了酵母细胞的生长增殖与凋亡。试验结果显示, RE有效地缓解了砷对酵母细胞的损伤, 极显著提高了砷胁迫下酵母细胞的生长率和存活率(P<0.01), 极显著抑制了砷胁迫下酵母细胞的凋亡(P<0.01)。结果证实, RE对砷胁迫酵母细胞的凋亡有显著抑制作用, 在50%的1,1-二苯基-2-三硝基苯肼(DPPH)清除率下, 其对砷胁迫下酵母细胞的凋亡抑制率显著高于Vc(P<0.05)。因此, RE作为天然植物提取物, 因其绿色、无毒的作用机制, 将在对抗重金属污染、提高机体抗氧化力、缓解氧化损伤等方面有着更广阔的应用前景。
玫瑰花提取物 抗坏血酸 砷 酵母细胞 细胞凋亡 rose extract ascorbic acid arsenic yeast cell cell apoptosis
1 中国科学技术大学光学与光学工程系， 安徽 合肥 230026
2 合肥微尺度物质科学国家实验室， 安徽 合肥 230026
3 安徽省光电子科学与技术重点实验室， 安徽 合肥 230026
利用液晶空间光调制器对高斯光束进行相位调制后可生成涡旋光束。因涡旋光束本身具有轨道角动量，酵母细胞被光阱捕获后会绕其中心旋转，对酵母细胞旋转的时序信号图进行傅里叶变换后可测出酵母细胞在光阱中的旋转角速度。详细讨论了酵母细胞旋转角速度随激光功率、拓扑荷以及捕获高度的变化关系。实验结果表明，酵母细胞的旋转角速度与激光功率成正比，与拓扑荷的平方成反比；捕获高度在14 μm时角速度达到最大值；细胞在涡旋光阱中的旋转方向可由拓扑荷的符号决定，正号为逆时针旋转，负号为顺时针旋转。此实验结果有望应用在细菌鞭毛马达力矩的测量实验中。
傅里叶光学 涡旋光束 轨道角动量 酵母细胞 旋转角速度
