植物雖然缺少很多在哺乳動(dòng)物中調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的機(jī)制，但是它們?nèi)匀焕�用鈣離子信號(hào)來(lái)幫助完成多種生理功能，這其中仍有許多Ca²⁺調(diào)控機(jī)制還無(wú)法準(zhǔn)確解釋清楚。

2018年5月4日，馬里蘭大學(xué)學(xué)者在Science上發(fā)表了一篇文章，題目為“CORNICHON sorting and regulation of GLR channels underlie pollen tube Ca²⁺ homeostasis”，主要研究花粉管Ca²⁺穩(wěn)態(tài)的調(diào)控機(jī)制。

研究中利用非損傷微測(cè)技術(shù)（Non-invasive Micro-test Technology, NMT），檢測(cè)了野生型（Col-0）和不同種類突變體的擬南芥花粉管尖端Ca²⁺吸收速率。

花粉管尖Ca²⁺流檢測(cè)圖

結(jié)果顯示，谷氨酸類受體通道（GLRs）的排布與激活與CNIH蛋白相關(guān)�；ǚ酃鼙磉_(dá)單突變體擬南芥GLRs（AtGLRs）表現(xiàn)出生長(zhǎng)、花粉管質(zhì)膜Ca²⁺通道顯示的Ca²⁺流速；但是，高階突變體AtGLR3.3表現(xiàn)出與假設(shè)相反的現(xiàn)象：這些差異可以通過(guò)亞細(xì)胞AtGLR定位來(lái)解釋，研究人員同樣探討了這樣的排序中AtCNIHs的意義。他們發(fā)現(xiàn)AtGLRs與AtCNIH對(duì)的互作產(chǎn)生了特定的胞內(nèi)定位點(diǎn)。在不含配體的哺乳動(dòng)物細(xì)胞中，AtCNIHs進(jìn)一步觸發(fā)了AtGLR活性。這些數(shù)據(jù)結(jié)果共同揭示了一種機(jī)制，即AtCNIHs引發(fā)AtGLRs的排布和活性變化，從而調(diào)控Ca²⁺穩(wěn)態(tài)。

野生型及不同類型突變體擬南花粉管Ca²⁺流速檢測(cè)。正值表示吸收

NMT花粉管研究案例

（1）NO調(diào)節(jié)花粉管生長(zhǎng)過(guò)程中胞內(nèi)外Ca2+的變化和細(xì)胞壁構(gòu)

（2）Science展望：離子流與花粉管尖端生長(zhǎng)

（3）煙草花粉管作為離子動(dòng)力學(xué)研究的模型

（4）花粉管是研究植物細(xì)胞陰離子轉(zhuǎn)運(yùn)的模式材料

（5）肌醇鹽和Cl-流調(diào)控花粉管的生長(zhǎng)和細(xì)胞的體積

（6）硼影響花粉管生長(zhǎng)的機(jī)制

（7）離子流在花粉管生長(zhǎng)中的作用

大到植物組織，小到單細(xì)胞，非損傷憑借其可測(cè)樣品尺寸廣的特點(diǎn)，其可應(yīng)用領(lǐng)域覆蓋醫(yī)學(xué)生理學(xué)、植物科學(xué)、動(dòng)物科學(xué)、微生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)等。

1、抗菌性能

細(xì)菌的尺寸雖然小到無(wú)法檢測(cè)單個(gè)個(gè)體，但是可以提供富集等方法，檢測(cè)細(xì)菌層的信號(hào)（下圖）。非損傷微測(cè)系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)細(xì)菌的代謝、鈣信號(hào)等信息，直接反映細(xì)菌生理狀態(tài)，評(píng)價(jià)各類材料的抗菌性能。

細(xì)菌的離子動(dòng)態(tài)平衡

《科學(xué)》美國(guó)重啟噬菌體抗菌臨床試驗(yàn)---如何避免又入狼群？

2、生物降解性能

如何提升材料的生物降解性能？生物降解性能與降解過(guò)程中微生物的生理狀態(tài)密切相關(guān)。利用非損傷微測(cè)系統(tǒng)，可以快速、精細(xì)了解細(xì)菌的各項(xiàng)生理狀態(tài)，從而得知具備哪些化學(xué)、物理特性的材料，才有更好的生物降解性能。

3、仿生智能界面材料

非損傷微測(cè)系統(tǒng)的獨(dú)特之處，不僅在于其檢測(cè)對(duì)象尺寸范圍廣，甚至連沒(méi)有生物活性的金屬、涂層等材料，也同樣可以檢測(cè)！

只要有離子、分子流動(dòng)（擴(kuò)散）的地方，無(wú)論信號(hào)來(lái)源于生物/非生物樣品，非損傷微測(cè)系統(tǒng)都可以檢測(cè)到。目前，在合金、涂層、仿生材料領(lǐng)域，均有應(yīng)用，并發(fā)表了相關(guān)成果。

NMT為航空鎂合金提升性能保駕護(hù)航