流式在珊瑚生物学、生态学研究中的应用

niwanmao

Symbiodiniaceae（共生藻科，又叫共生菌科）以其与许多海洋无脊椎动物的共生关系而闻名，最着名的是造礁珊瑚。这种共生关系的破裂会导致珊瑚白化和死亡。尽管在确定共生藻科的功能和遗传变异方面取得了方法上的进展，但评估共生藻科非寄主性状变异仍然是一项复杂的任务。

脉冲幅度调制（PAM）荧光法被广泛用于定量研究共生藻科光合系统在原位和异位的光合效率。然而，PAM荧光测定法只为共生菌种群的光系统性能提供了综合测量，却并没有量化共生菌种群内细胞之间光系统性能的变化。

使用光谱法或荧光法对光色素进行分离、表征和定量时，会遇到类似的分辨率问题，这取决于在分析之前从细胞中提取色素，然后将测量的色素量标准化为观察到的细胞密度或总蛋白质含量。

显微镜方法能够量化单个共生菌细胞的表型差异，但这些方法劳动强度大，只能处理少量细胞，并且通常需要多种制备方法或仪器来收集不同的表型特征。

相比之下，流式细胞术是一种快速的方法，通过同时生成数千个表型谱，并相对需要较少的样品制备时间，达到量化共生藻科种群内的表型变异的目的。

流式细胞术产生的表型特征包括与细胞形状、细胞大小和光色素相关的指标。流式细胞术通常用于计数共生藻科细胞，但迄今为止，该仪器记录的其他表型数据在共生藻科研究中被很大程度上忽略了。

为了便于使用这些数据，Anthony CJ等人设计了一份详细的方案，并进行了敏感性分析，为共生藻科流式细胞术表型分析的样品制备提供指导。

看下面的检测结果，A图的样本散点图可视化所有细胞仪检测到的颗粒，并能根据高表达的红色自发荧光（红色圆圈）识别共生藻科细胞。 B，C）是论文中提出的流式细胞术方案所采用的激发/发射光谱。激发激光波长由箭头指示。线条描绘吸收光谱，而下方有阴影区域的线条根据相应的激发激光说明发射波长的强度。B）蓝色激光（488 nm）同时激发共生藻科的两个主要光捕获复合物（LHC）（PCP和acpPC）和一组抗氧化相关色素：FbFPs、二氢黄酮和β-胡萝卜素（C）。两组在激发时发出不同的荧光，通过两个检测红色（695/50 nm）（B）和绿色（525/30 nm）（C）光谱（灰色框）的发射滤光片进行区分。


作者总结了该protocol对于研究共生藻科表型特征的重要性和价值，强调了其在珊瑚生物学、生态学和全球气候变化研究中的应用前景。同时，该protocol还可以为其他生物系统中的细胞表型分析提供新的视角和方法。


参考文献：Anthony CJ, Lock C, Bentlage B (2023) Rapid, high-throughput phenotypic profiling of endosymbiotic dinoflagellates (Symbiodiniaceae) using benchtop flow cytometry. PLoS ONE 18(9): e0290649. https://doi.org/10.1371/journal. pone.0290649