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顯微成像·洞察微觀之美

Microscopic imaging, insight into the beauty of micro

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模式生物研究用什么顯微鏡好？

發布時間：2025-10-10

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一、什么是模式生物

模式生物是可用于研究與揭示生命體某種具有普遍規律的生物現象的一類生物。根據研究目的的不同，選擇合適的模式生物是十分重要的，如在遺傳學和發育生物學中，線蟲、果蠅、小鼠等是比較合適的選擇；在人口與健康領域，應用比較典型的是斑馬魚、果蠅、秀麗隱桿線蟲等；在植物學研究中比較常用的有，擬南芥、水稻等。

被選擇的模式生物一般都有以下幾個共同特征；

（1）有利于回答研究者關注的問題，生理特征能夠代表生物界的某一大類群；

（2）世代短、子代多、易于在實驗室內飼養繁殖、遺傳背景清楚；

（3）容易進行實驗操作，特別是遺傳操作以及表型分析。

以下是幾種比較典型的模式生物：

（1）斑馬魚

具有繁殖能力強、體外受精和發育、胚胎透明、性成熟周期短、個體小易養殖等諸多特點，是進行毒理學、胚胎發育機理研究、基因功能研究、疾病發病機制研究的理想選擇。

（明美體視顯微鏡MZX81明場拍攝下的斑馬魚

（MZX81拍攝熒光標記的斑馬魚）

（2）秀麗隱桿線蟲

無脊椎動物中的秀麗隱桿線蟲，是一種食細菌的線性動物，其體長度 1mm，通身透明，主要以雌雄同體方式存在，體細胞數目恒定，特定細胞位置固定，是目前單一一個身體中每一個細胞都能被溯源的生物。在胚胎發育、性別決定、細胞凋亡、行為與神經生物學等方面研究中得到廣泛應用，也是是衰老和壽命研究中重要的模式生物。

（MZ62明場拍攝的秀麗隱桿線蟲）

（MF53拍攝的熒光標記的秀麗隱桿線蟲）

（3）果蠅

昆蟲綱的黑腹果蠅繁殖迅速、多產、染色體數量少（僅4對）、易于進行基因定位與操作、容易誘導明顯的突變表型，是研究遺傳和發育的重要模式動物。

（MZ62拍攝明場狀態下的果蠅）

MZX81拍攝的熒光標記果蠅

（4）小鼠

屬于哺乳動物綱、嚙齒目、鼠科、小鼠屬，個體小、溫順、容易飼養，具有和人類相似的發育過程和組織解剖結構等特點，此外，小鼠基因與人類基因高度同源，百分之99的人類基因在小鼠基因組中能找到相應的基因，因此它成為解析人類基因功能、研究人類疾病重要的模式生物，是當今世界上研究很詳盡的哺乳類實驗動物。

MF43-N拍攝的小鼠熒光腦片

二、模式生物成像難點

（1）要兼顧宏觀和微觀觀察。斑馬魚、果蠅、小鼠等模式生物尺寸較大，有一定的厚度和大小，一般的生物顯微鏡無法滿足整體的宏觀觀察需要，因此需要使用長工作距離、大視野、大焦深的體視顯微鏡；而當要對樣品的切片進行微觀觀察時，體視顯微鏡放大倍率又不夠用，需要搭配生物顯微鏡解決。一般模式生物研究需要用到這兩種顯微鏡結合。

（2）熒光成像對儀器提出較高要求。模式生物研究經常會用到熒光染色或熒光素對特定目標物質或器官進行標記，在成像時，需要熒光信號具有高度特異性，不能相互混合影響成像質量，這要求合理選定染料并使用合適的濾光片組。生物顯微鏡可以輕松實現熒光需求，但體視顯微鏡則比較難滿足，因為體視熒光顯微鏡不常見，而很多體視顯微鏡又無法升級安裝熒光模塊和濾光片組，或初級物鏡的品質不理想，需要注意挑選MZX81等成熟方案。

（3）熒光成像對相機提出較高要求。熒光成像用于模式生物研究有光毒性和成像速度兩大挑戰，部分單細胞或少量細胞的模式生物對光毒性比較敏感，要縮短成像時間關閉不必要的波段，避免過長時間的照射和紫外線波段導致光毒性的累加對其健康造成損害，另一方面，部分研究可能需要動態觀察目標，靈敏度低的相機幀率會太低導致無法觀察。這要求盡量才是高靈敏度的相機。

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