CASY细胞计数在助力植物花粉研究新突破中的应用

花粉研究在植物进化、农业生产和医学等多领域均具有关键意义。从植物进化角度而言，花粉数量的变化反映了植物繁殖策略的适应性调整；在农业领域，花粉数量与作物育种效率、产量紧密相关；于医学方面，花粉作为过敏原可引发花粉症等过敏反应，对公众健康造成影响。随着研究的深入，传统的花粉计数方法已难以满足日益增长的科研需求，高效、精准的花粉分析技术成为亟待解决的问题。

在此背景下，系统技术应运而生，为花粉研究带来了新的曙光。其中，CASY 无标记3D细胞分析系统（以下简称CASY系统）凭借其卓越的性能，在花粉数量计数、大小测量以及活力评估等方面发挥着重要作用，成为植物花粉研究领域的得力工具。接下来，我们将通过两篇文章来深入了解 CASY系统在花粉研究中的应用及优势。

Publication 1：《Pollen Grain Counting Using a Cell Counter》
1 传统方法的困境与系统的优势

• 传统的显微镜计数室法在花粉计数中存在诸多弊端。花粉数量在植物中具有重要意义，其在物种间和物种内差异显著，准确计数花粉粒数量对于植物生殖研究和农业育种至关重要。然而，传统方法耗时费力，如在拟南芥花粉计数研究中，需对大量样本进行计数以获得可靠结果，但该方法操作复杂且效率低下。自动图像分析法虽有所改进，但在处理含异常花粉和碎屑的样本时存在困难，且测量花粉大小时易受显微镜操作影响，导致结果不准确。

• CASY 系统基于电脉冲原理工作，为花粉计数提供了新的解决方案。它能够快速准确地计数花粉粒，在文中所述实验设置下，计数时间大幅缩短，每朵花计数仅需 3 分钟，相比传统计数室法效率提高了五倍以上。这一高效性得益于其高采样率（1 MHz），能够在短时间内对大量花粉进行精确计数，适用于不同花粉数量的植物物种，无论是花粉数量较少的拟南芥，还是花粉数量较多的 Arabidopsis kamchatica（中文名是堪察加拟南芥），都能轻松应对。

2 CASY系统在花粉研究中的多维度应用

• 除了快速计数花粉粒，CASY 系统还能精确测量花粉粒大小。在实验过程中，它通过记录电脉冲信号的积分来计算相应的体积，将其转换为可生物学解释的值，如细胞直径，从而实现对花粉粒大小的准确测量。这一功能为研究花粉的发育和形态特征提供了重要数据支持。

• 该系统还可评估花粉活力，基于活细胞和死细胞细胞膜完整性不同导致的电信号差异，区分活花粉和死花粉。在拟南芥花粉研究中，通过实验展示了其对正常花粉和败育花粉的有效区分，为研究花粉的生殖能力和植物繁殖策略提供了有力依据。

Publication 2：《An improved pollen number counting method using a cell counter and mesh columns》

1 针对特殊植物花粉研究的创新方法

• 日本柳杉等松柏科植物的花粉研究面临特殊挑战。这类植物的雄球花具有硬鳞片结构，传统方法难以使其开裂释放花粉，导致花粉计数困难。例如，之前适用于拟南芥和小麦的系统计数法，无法直接应用于日本柳杉。

• 本文提出了一种结合 CASY 系统和自制网柱的改进方法。首先，用杵轻柔碾碎雄球花，然后利用自制的 100 μm和20 μm网柱分别去除大、小碎片，最后将处理后的花粉悬浮液与 CASYton 混合，使用CASY系统进行计数。这一方法成功解决了日本柳杉花粉计数的难题，且成本较低，自制网柱经济实惠。

2 CASY 系统在改进方法中的关键作用

• 在改进的方法中，CASY 系统再次展现出其卓越性能。它能够在 5 分钟内计数20,000个颗粒，计数效率比传统血球计数器法提高了100 倍以上。在对日本柳杉两个克隆的花粉研究中，准确测量出它们花粉数量和大小的明显差异，为进一步研究日本柳杉的遗传特性和繁殖机制提供了重要数据。同时，该仪器还检测到日本柳杉花粉在特定条件下花粉细胞从外壁释放的现象，为深入了解花粉的生理过程提供了新的视角。

CASY 系统：植物花粉研究的理想之选

1 精准高效的技术核心

• CASY系统采用先进的电脉冲技术，确保计数结果的准确性。其高采样率使得在短时间内能够获取大量花粉的信息，避免了人工计数的误差和主观判断。在不同植物花粉的计数实验中，均表现出高度的一致性和可靠性，为科研人员提供了可信的数据基础。

• 操作简便快捷，可大大缩短实验周期。无论是花粉样本的处理还是测量过程，都能在短时间内完成，提高了研究效率。科研人员无需花费大量时间在繁琐的计数操作上，从而能够将更多精力投入到数据分析和深入研究中。

2 广泛的适用性与灵活性

• 适用于多种植物花粉研究，无论是草本植物如拟南芥、小麦，还是木本植物如日本柳杉等，都能在其帮助下实现精准的花粉分析。这种广泛的适用性使得CASY系统在植物学研究领域具有重要地位，能够满足不同研究方向和植物种类的需求。

• 可根据不同植物花粉的特点进行参数调整，如在对拟南芥、Arabidopsis kamchatica 和小麦花粉计数时，设置不同的毛细管大小、尺寸范围等参数，以确保最佳的计数效果。这种灵活性使得 CASY 系统能够适应各种复杂的实验条件，为科研人员提供了更多的选择和便利。

3 推动植物研究领域的发展与创新

• 在植物进化研究中，通过对花粉数量和特征的精确分析，有助于揭示植物繁殖策略的演变和适应性进化机制。例如，对自交和异交植物花粉数量差异的研究，能够深入理解植物在进化过程中如何调整繁殖方式以适应环境变化。

• 在农业育种方面，为高效筛选优良品种提供了有力支持。能够快速准确地评估花粉活力和数量，帮助育种人员选择具有优良花粉特性的亲本，提高育种效率，加速新品种的培育进程。

• 在医学领域，对花粉过敏原的研究也具有重要意义。通过精确分析花粉的数量和成分，有助于深入了解花粉过敏的发病机制，为开发更有效的诊断和治疗方法提供依据

CASY系统凭借其精准高效、广泛适用和灵活多变的特点，已成为植物花粉研究领域的重要工具。它不仅在基础植物科学研究中发挥着关键作用，还为应用导向的农业育种和医学研究提供了强大的技术支持。CASY系统通过精确测量花粉的粒径、浓度等参数，帮助科研人员深入理解植物繁殖机制、花粉传播特性以及花粉与环境的相互作用，从而为植物分类、生态学研究、作物改良和花粉过敏防治等领域提供了重要的数据支持和理论依据。

随着科技的不断进步，CASY系统也在不断地优化升级，其功能将更加完善，应用范围将更加广泛。未来，CASY系统有望在植物花粉研究领域发挥更大的作用，助力科研人员攻克更多难题，推动植物科学研究不断向前发展，取得更多创新性成果。我们期待CASY系统在未来的研究中继续发光发热，为我们揭示更多植物生命的奥秘，为人类社会的发展做出更大的贡献。