【摘要】 获取植物细胞的表面信息显然具有附加价值，包括形状的任何微小变化以及光学显微镜可能错过的微小变形和表面突起

许多研究问题需要研究植物形态，特别是细胞和组织，尽可能接近其原生环境，并且不会因某些制备化学试剂或样品干燥而造成物理变形。冷冻扫描电子显微镜 (cryoSEM) 涉及在超低温下快速冷冻和维持样品，以便通过扫描电子束进行详细的表面成像。这些数据对于探索组织/细胞形态发生非常有用，加上额外的冷冻断裂/冷冻刨削/研磨步骤提供了有关空气和水空间以及亚细胞超微结构的信息。这篇综述概述了从样品制备到成像的整个过程，并详细说明了如何将其应用于植物研究的不同领域。

图 1. (a–c) 禾本科葡萄芽的冷冻扫描电镜。注意 (c) 中细胞末端的芽痕。比例尺 = 40 µm (a)、100 µm (b)、10 µm (c)。【1】

 

获取植物细胞的表面信息显然具有附加价值，包括形状的任何微小变化以及光学显微镜可能错过的微小变形和表面突起。一些蕨类植物花药的复杂地形表明需要对天然的水合组织进行成像，而 Vittaria graminifolia gemmae 和相关分生组织的详细图像允许将各个发育阶段拼凑在一起，以生成时间分辨的身体计划宝石形成一直到预先编程的脱落模式。数据集清楚地显示了这些复杂结构的定向分裂、不同的细胞形态和脱落疤痕（图 1a-c）。

 

最大限度地减少冷冻和转移过程中的手动操作以及压裂或铣削方面的进步。改进可能进一步涉及 SEM 室内的成像。较小特征的更高放大倍率和分辨率将需要从近玻璃化到玻璃化的过渡。对于植物研究，样品类型通常很大，特别是与冷冻 TEM 的常见薄膜和薄片相比，在样品大小和可实现的保存之间始终需要权衡。

 

并不总是能够将解剖后的植物部分放入高压冷冻机的板中，因此在成像数据方面与样品制备相匹配的输出类型始终需要仔细考虑。对于组织尺度的低（<800×）放大倍率成像，最近的发展旨在通过使用标准设备使植物科学家更容易使用冷冻SEM，而不需要昂贵的第三方冷冻硬件和耗材。在 SEM 中，模式的数量不断增加。

 

商业解决方案可用于在室内集成光学显微镜技术，包括荧光和拉曼显微镜。通过超声波去顶技术制备暴露细胞皮层的薄样品，这些样品可以冷冻并用 S(T)EM（扫描透射电子显微镜）中的扫描电子和透射图像探测器进行检查。对于 3D 信息，离子束铣削和成像的迭代将允许根据断层图像进行重建，或者对完整植物样本进行室内（冷冻）X 射线断层扫描具有广阔的前景。

 

【1】Wightman, R. An Overview of Cryo-Scanning Electron Microscopy Techniques for Plant Imaging. Plants 2022, 11, 1113. https://doi.org/10.3390/plants11091113

 

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