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标题

稳定同位素标记结合Nano SIMS亚细胞成像技术分析化合物在微生物体内代谢活性研究

作者

苏梦缘 李艺 王红旗 刁硕

机构

北京师范大学水科学研究院; 广西师范大学环境与资源学院

摘要

为了研究环境中微生物对各类物质吸附摄取过程进而在单体水平上研究微生物生理生化功能。使用稳定同位素标记结合纳米二次离子质谱(Nano secondary ion mass spectroscopy,Nano SIMS)亚细胞成像技术。本研究选用前期从受污染土壤中筛选出来的多环芳烃高效降解菌BDG-3为研究对象,以13C标记的葡萄糖为底物对其进行培养,并利用Nano SIMS亚细胞成像技术对稳定同位素13C标记的化合物在菌体内的代谢活性进行分析。将降解菌BDG-3养在含有13C标记的葡萄糖培养基中,对选中的研究区域内质量数为12、13、16、26的信号进行收集,分别用于表征12C-、13C-、16O-和26(12C14N)-离子的信号及分布特征。利用Image J软件处理并分析数据。单菌体切面内各元素的分布有一定规律,存在明显的峰值点。在此基础之上,定量分析菌体内部13C、16O等元素的含量变化规律,以选定的线域为ROI研究对象时,13C、16O和26(12C14N)-离子变化趋势接近,在横坐标为10附近达到峰值,含量最高的是26(12C14N)-。以单一菌体为ROI研究对象,以13C葡萄糖为底物生长出的BDG-3内单菌体内部13C含量平均值为54.38远高于以12C葡萄糖为底物的单菌内部13C的信号5.59。研究结果表明菌体可以吸收13C-葡萄糖用于自身的生长,代谢活性良好。通过对该种方法学的探索,为进一步研究更为复杂的环境污染物质在微生物体内的降解代谢过程提供了一种新的可靠的分析手段。

关键词

二次离子质谱; 亚细胞水平成像技术; 离子成像定量分析

引用

苏梦缘, 李艺, 王红旗, 刁硕. 稳定同位素标记结合Nano SIMS亚细胞成像技术分析化合物在微生物体内代谢活性研究.[J]. 北京师范大学学报(自然科学版),2016,52(2):223-227.

基金

国家自然科学基金资助项目(41372232)

分类号

X172

DOI

10.16360/j.cnki.jbnuns.2016.02.019

Title

Scenario Analysis of Water Resources-carrying Capacity in Xinjiang Based on BP Neural Network Model

Author

SU Mengyuan, YI Li, WANG Hongqi, DIAO Shuo

Affiliations

College of Water Sciences, Beijing Normal University; Colldge of Environment and Resource,Guangxi Normal University

Abstract

This work aims to quantitate ion distribution in a single cell and to identify physiological and biochemical functions of carbon compounds in single cells. Nano SIMS was used for subcellar imaging of isotopically-labeled carbon compounds. Bacteria BDG-3 with PAH-degrading ability was isolated from crude oil-contaminated soil. Experiments were designed to detect and image signal of different mass and to represent distribution of 12C-、13C-、16O-、26(12C14N)-. Software ImageJ was used to reveal element distribution on a subcellular scale. Quantitative analysis of ion distribution was done in single cells. Line ROI scan revealed that quantity of 13C-、16O- and 26(12C14N)- changed similarly, the peak value was near 10 on the abscissa. The number of 26(12C14N)- was the highest. With single cell as ROI, average 13C content in BDG-3 grown on 13C-glucose was 54.38, much higher than BDG-3 on 12C-glucose. This provides a reliable approach to examine metabolic activity of identified single cells. BDG-3 seems to have the ability to absorb 13C-glucose. This affords a new and reliable way to analyze metabolism process when studying degradation of more complex pollutants.

Key words

Nano SIMS; Stable isotopic analysis; Ion quantitative image-analysis

cite

SU Mengyuan, YI Li, WANG Hongqi, DIAO Shuo. Scenario Analysis of Water Resources-carrying Capacity in Xinjiang Based on BP Neural Network Model[J]. Journal of Beijing Normal University(Natural Science), 2016,52(2):223-227.

DOI

10.16360/j.cnki.jbnuns.2016.02.019

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