Simultaneous NMT Measurement of Ca²⁺ and H⁺ Fluxes Induced by Addition of H₂O₂

Calcium (Ca²⁺) and proton (H⁺) are key players in cell signal transduction and homeostasis. They modulate a variety of cellular activities including fertilization, development and apoptosis. Hydrogen peroxide (H₂O₂) is believed to be one of the triggers for apoptosis. Here, we present a method that uses Non-invasive Micro-test Technology (NMT®, www.xuyue.net) to simultaneously measure Ca²⁺ and H⁺ fluxes of porcine oocytes before and after H₂O₂ treatment. Our data show that H₂O₂ triggered Ca²⁺ and H⁺ influx and provoked a substantial cellular shrinkage. We speculate that extracellular addition of H₂O₂ could activate Ca²⁺ channel and lead to acidification of cytoplasm, by which induce cell apoptosis. The method can also be extended to simultaneously measure other combinations of either ion/ion or ion/molecule, such as H⁺/K⁺, Ca²⁺/K⁺, H⁺/O₂ with cells, tissues or organs. 详细内容请点击

控制氮磷比是减轻水体富营养化危害的重要途径——通过光纤技术监测富营养化

导致水体富营养化的主要因素是氮，还是磷，或者是氮磷比，长期以来存在一定的争论。本研究通过最新研发的非损伤微测技术——光纤技术实时监测了氮和磷处理下水稻根部耗氧量的变化，研究发现高磷是引起耗氧量大幅度增加的主要因素，而维持一定的氮磷比可以减缓耗氧量的增加。因此，在治理水体富营养化过程中控制合适的氮磷比可以有效避免富营养化带来的危害。详细内容请点击

 

活体生物监测与研究水环境的新技术：非损伤微测技术

水环境问题是人类面对的最重要问题之一，而且随着水资源的日趋短缺，显得越发重要。

监测水中污染物对生物体的影响是我们了解水质质量的最佳手段之一，使用非损伤微测技术监测呆头黑鱼胚胎在常见污染物处理后的氧气流速（O₂ flux），如除草剂阿特拉津（atrazine）、重金属CdCl₂、氯苯酚(pentachlorophenol，PCP)和 KCN，在极低浓度之下即可引起鱼胚胎呼吸的显著改变，这种改变会导致鱼受到伤害。因此，可以通过这种手段建立一种预警系统进行水环境质量的监测，也为人类饮用水的安全提供了一种可能的监测手段。详细内容请点击

 

赤霉素引起的K⁺、Ca²⁺和H⁺动力学的直接测量

赤霉素（Gibberellins）通过调节Ca²⁺依赖的蛋白激酶（CDPK）的表达，促进胞内Ca²⁺的增加，增强质子泵的活性，引起细胞壁扩展，细胞伸长，从而达到调节植物生长的目的。利用非损伤微测技术（Noninvasive Micro-test Technology, NMT, www.xuyue.net）检测何氏凤仙花（Impatiens holstii Engler et Warb.）根部分生区域的K⁺、Ca²⁺和H⁺三种离子的动力学，发现100μM的赤霉素（GA3）能够引起K⁺短时间内大量的内流，Ca²⁺和H⁺的持续的内流（如图所示）。详细内容请点击

 

 

SIET和LSCM结合在植物逆境生理研究中的应用

扫描离子选择微电极技术（SIET）能够利用特异性离子电极，在不接触被测样品的情况下获得进出样品的各种分子/离子（如K⁺，Na⁺，Ca²⁺，Cl^-，H⁺，O₂等）的浓度、流速及其运动方向的信息，该技术已在世界范围内得到广泛应用，尤其是在植物科学领域。激光共聚焦显微镜（LSCM）技术是当今活跃在生命科学领域作为活细胞定量分析，荧光定量分析以及显微二维及三维空间结构观察分析的代表性技术和主要实验方法工具，已广泛应用于细胞生物学、分子生物学、神经科学、遗传学、植物学、病毒学及临床医学等学科的科研工作中。本研究将SIET和LSCM结合，应用在植物细胞响应NaCl胁迫的信号转导研究中。详细内容请点击

 

 

Reveal the 3D Nature of Ionic Activities with NMT (Non-invasive Micro-test Technology)

Activities of extracelluar ions and molecules are involved in many essential physiological functions in both animal and plant cells. Therefore, developments of electrochemical sensors which can selectively measure H⁺, Ca²⁺, K⁺, Na⁺, Cl^-, Mg²⁺, Cd²⁺ and O₂ etc., have made significant contributions in the research of biomedical sciences. However, most information of these ions/molecules is limited to 1D or 2D so far. Here we introduce a method to plot the ionic/molecular activities in 3-Dimensional fashion by which more detailed and accurate information of these ions/molecules can be revealed. 详细内容请点击

 

 

机械物理刺激引发的拟南芥根部H⁺/Ca²⁺流动速率变化

腐蚀机制和动力学研究

基因组学研究表明，拟南芥有两组基因在受到重力变化刺激后具有高水平表达，一组是重力变化刺激表达基因，一组是对机械物理刺激表达的基因，而且二者有75%以上的共享基因。即：无论是受到重力变化刺激，还是受到机械物理刺激，这75%的基因均表达。本文利用非损伤微测技术双电极同时测量系统，以拟南芥（Arabidopsis ecotypes, Wassilewskija (WS)及以WS为遗传背景获得的突变体Altered Response to Gravity(ARG1)）72小时幼苗为材料，对其在机械物理刺激下的Columella细胞附近区域进行了H⁺和C^a2+流动速率变化的同时检测。详细内容请点击

 

拟南芥根部传导重力变化信号的H⁺和Ca²⁺的偶联运输

H⁺和Ca²⁺被认为在植物重力感知信号传导过程中起重要作用的两种离子[1,2]。但是，截至目前对于究竟是H⁺还是Ca²⁺在这一过程中起主导作用尚存在争议。本文利用非损伤微测技术最新H⁺和Ca²⁺双电极同时测量系统，以及该系统准确、灵活的三维测量方式，以拟南芥（Arabidopsis ecotypes, Wassilewskija (WS)及以WS为遗传背景获得的突变体Altered Response to Gravity(ARG1)）72小时幼苗为材料，对其在重力变化影响下的Columella细胞附近区域进行了H⁺和Ca²⁺浓度变化的同时检测。详细内容请点击

 

动态离子/分子组学与双电极非损伤微测技术

植物离子组学是近些年来植物学研究领域的新方向，它与蛋白质组学、代谢组学和转录组学共同构成认识植物基因组如何真正影响植物表型的概念模型。

双电极非损伤微测技术的出现（图1）,将离子分子测量效率提高了一倍,而且不同电极的自由组合（表1）,可以将不同离子/分子间的变化有机地整合起来,使得动态离子组学能够全面反映真实生理状况,同时也使其结果更加可靠并增加可比性。我们利用该技术对水稻和拟南芥根部H⁺，Ca²⁺, K⁺, Cl^-, Na⁺进行1-2个小时的实时检测，实验发现频率和振幅各异的振荡式吸收或释放。详细内容请点击

 

应用非损伤微测技术测量烟草及百合花粉管外围氢质子活性

本文利用非损伤微测技术对烟草（Nicotiana tabacum）和百合(Lilium longiflorum)花粉管外围不同区域的pH值和氢离子释放或吸收强度进行了研究，测量了花粉管上12个位点的外围pH值和氢离子流的方向和速率。在烟草和百合的花粉管尖端存在明显的氢离子内流，在其相应的外围区域相对于其它区域有碱化的趋势；而接下来的区域则呈现了不同强度的外流，其相应的外围区域的pH值的变化与氢离子的活性变化也基本吻合。详细内容请点击

 

非损伤微测技术在植物活体动态离子组学研究中应用初探

动态离子组学（或称动态/活体离子/分子组学）是试图利用非损伤微测技术获取被测材料在接近正常生理状态下的分子/离子动态信息，并通过这些信息将基因组学、蛋白组学和代谢组学的信息在生理功能水平上加以整合或验证。本文以单子叶植物-水稻(Oryza sativa)和双子叶植物-拟南芥(Arabidopsis thaliana)及其突变体植株为材料，利用单电极或双电极非损伤微测系统对其根部H⁺，Ca²⁺, K⁺, Cl^-, Na⁺动态信息进行了采集。详细内容请点击

 

浮萍富集重金属Cd²⁺的机制探讨

本文利用非损伤微测技术研究了在浮萍(Lemna minor)对重金属Cd²⁺的富集作用中浮萍根及其共生微生物对Cd²⁺的吸收特点，对浮萍富集重金属的机制做了初步探讨。首先，使用配合非损伤微测系统开发的镉离子选择性微电极，对浮萍根部包括共生微生物形成的根鞘吸收Cd²⁺的强度进行扫描性测量，发现根鞘与浮萍根的交界处为吸收Cd2+的最强点；然后，使用酒精处理等对浮萍基本没有损伤的方法将共生微生物杀死，在处理过程中对浮萍根与根鞘的交界处Cd²⁺的吸收进行了实时监测，加入100ppb Cd²⁺后，交界处对Cd²⁺的吸收随着微生物的死亡呈发散型降低。详细内容请点击

 

非损伤微测技术在植物活体动态离子组学研究中应用初探

本文以拟南芥（Arabidopsis ecotypes, Wassilewskija (WS)及以WS为遗传背景获得的突变体Altered Response to Gravity(ARG1)）72小时幼苗为材料，首先研究了Ws和ARG1的根尖形态和生长速率，两者没有发现显著差异。进一步利用非损伤微测技术分别对野生型和突变体的根尖H⁺活性进行研究，在根尖端120微米的区域内每隔10微米测量一点的H⁺活性，野生型外部pH值的由伸长区到根冠逐步升高，ARG1的根尖外部pH值分布趋势相同，但明显碱化，pH值升高了0.13~0.14，初步判定有大量氢离子被吸收入根尖内部。详细内容请点击

 

用非损伤微测技术研究肿瘤细胞的耐药性与其胞外H⁺流变化的相关性

介绍了人乳腺癌细胞（药物敏感株MCF-7/S 及耐药株MCF-7/R）在化疗药物阿霉素（adriamycin，ADR）处理下，细胞外pH 和H+流动方向和速率的变化。为此，建立了一种基于非损伤微测技术（non-invasive micro-test technology，NMT）的药物抗性研究方法（drug resistance study method，DRSM），该方法可用于研究器官/ 组织/细胞外离子/ 分子活性与肿瘤细胞耐药性之间的相互关系。结果显示存在一个持续的并以固有振荡形式出现的胞外H⁺流现象。详细内容请点击

 

非损伤微测技术及其在生物医学研究中的应用

“非损伤微测技术”可使研究人员在被测样品上获得其他技术难以测到的生理特征和生命活动规律，从而在理论研究和应用领域方面产生实质性的突破。“非损伤微测技术”平台还可以方便地与细胞和分子生物学技术、其他电生理技术和显微荧光成像技术配合使用，从而更全面地揭示各种生命现象及其本质。文章较详细地介绍了非损伤微测技术及其在生物医学中的应用，其中包括植物、动物研究领域中与生物医学相关问题研究中的应用以及与其他技术结合的应用等。详细内容请点击