摘要：本文提出了一种策略来解决木质素荧光干扰拉曼光谱分析植物细胞壁的问题。研究人员将植物样品嵌入LR White树脂中，并使用超薄切片技术降低了样品中的绝对木质素含量。他们还开发了算法来消除树脂光谱对成像过程的影响。这些进步共同提高了拉曼光谱的性能，有效地减少了木质素荧光的干扰作用。进一步的共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）分析揭示了木质素浓度与植物组织中聚集诱导发光（AIE）之间的直接相关性。这些发现不仅为拉曼光谱在植物科学中的应用提供了新的视角，而且为尖端增强拉曼光谱（TERS）检测的发展铺平了道路。
关键词：Raman；细胞壁组成；木质素；影响分析
文 章 信 息
译名：减少荧光干扰以改善拉曼光谱分析植物细胞壁
发表时间：2024年8月8日
期刊影响因子：3.1（2024）
第一单位：林木生物质化学北京市重点实验室，北京林业大学
通讯单位：林木生物质化学北京市重点实验室，北京林业大学
文 章 亮 点
文 章 简 介
1 研究意义
本文提出了一种策略来解决木质素荧光干扰拉曼光谱分析植物细胞壁的问题。研究人员降低了样品中的绝对木质素含量。开发了算法来消除树脂光谱对成像过程的影响。提高了拉曼光谱的性能，有效地减少了木质素荧光的干扰作用。进一步的共聚焦激光扫描显微镜（CLSM）分析揭示了木质素浓度与植物组织中聚集诱导发光（AIE）之间的直接相关性。这些发现不仅为拉曼光谱在植物科学中的应用提供了新的视角，而且为尖端增强拉曼光谱（TERS）检测的发展铺平了道路。
2 研究方法
2.1 样品制备:
采集10年生杨树木材,切成小块后软化处理，采用乙醇梯度脱水,然后用LR White树脂浸渍和固化，使用超薄切片机将固化后的样品切成厚度从1.0 μm到4.5 μm不等的切片，将切片置于载玻片上,并用指甲油密封以防止空气进入。
采用共聚焦拉曼显微镜(CLSM)对不同厚度的木材切片进行成像分析。
建立了自动识别木材细胞壁不同层次光谱的方法。
利用基于人工智能的搜索算法对拉曼光谱数据进行基线校正。
采用多种光谱技术(如拉曼光谱、X射线CT等)对木质素的微观结构进行了深入分析。
通过对比不同预处理方法对木材细胞壁成像结果的影响,优化了样品制备流程。
3 研究结果
3.1 3.5 μm截面拉曼光谱
包括原始光谱(a)、基线校正后的光谱(b)、峰值去模糊后的光谱(c)以及去除树脂后的光谱(d-l)。展示了在3.5 μm厚度切片上,树脂在预处理前后的光谱变化。在进行木质素和纤维素成像时,需要进行基线校正以消除树脂对光谱分析的干扰。基线校正可以显著降低纤维素在1096 cm-1处的拉曼强度,从而揭示纤维素主要分布在细胞腔内,与之前的研究结果不同。
3.3 预处理去除树脂
3.4 去除树脂后切片厚度影响
通过共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)分析发现,木质素荧光强度随切片厚度的变化呈现峰值,在4.5 μm厚度时达到最高,与基线漂移(Rc值)呈现很强的相关性。木质素在植物组织内部存在聚集诱导发光(AIE)现象,即木质素浓度的变化会影响其荧光强度,这一发现对于深入理解植物细胞壁特性具有重要意义。
图7展示了不同切片厚度下的共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)图像,反映了木材细胞壁结构随切片厚度变化的情况。这些CLSM图像可以用于研究木材细胞壁的微观结构,如纤维素微纤维的取向等。通过对比不同切片厚度下的CLSM图像,可以更好地理解木材细胞壁的三维结构和组成。选择合适的切片厚度对于获得清晰的CLSM图像并分析木材细胞壁结构非常重要。
4 讨论
5 结论
Reference:
