自“十五五”开局以来,我国农业现代化建设正加速向精准化、微观化纵深发展。农业科研在聚焦生物育种提质、特色资源开发与乡村产业升级的同时,研究视野也逐步从细胞层级下探至纳米尺度——植物外泌体、作物病毒颗粒、纳米农药载体、亚细胞器碎片及微生物纳米分泌物等,正成为揭示生命过程与功能机制的关键突破口。
但长期以来,这一微观尺度始终缺乏适配的精准分析与分选工具,制约了农业纳米科学的深入发展。纳米流式分析技术的出现填补了这一空白,可单颗粒、高通量、多参数地对复杂农业样本中的纳米级生物颗粒进行表征;在此基础上发展的纳米流式分选技术,进一步实现了目标纳米颗粒的活性回收与高效纯化富集。在植物外泌体分选、中药纳米颗粒富集、高价值微藻筛选等研究中,该技术让“可观测”的纳米物质实现“可获取”,为后续组学分析、活性验证与产业化应用提供了高质量样本支撑。
从病毒早期预警到纳米颗粒环境行为追踪,从细胞器功能异质性解析到微生物纳米分泌物挖掘,纳米流式分析与分选技术逐步从生物医学领域向农业科学各分支深度延伸。纬冉科技AN415系列纳米流式分析仪与SN415系列纳米流式分选仪,通过精准适配农业科研需求,成为衔接农业基础科研与产业应用的核心技术装备,为“十五五”农业科技创新注入新动能。
| | |
| 植物外泌体多参数检测与亚群分选;亚细胞器功能评估与分选 | |
| 藻类活性分选;微生物纳米分泌物表征分析,功能亚群识别与分选 | |
| | |
| | |
| | |
| | |
植物外泌体:从精准鉴定到高效分离,
重塑功能基因组与生理研究路径
长期以来,由于植物细胞壁的存在,学界对“植物是否存在类似哺乳动物的外泌体”这一问题始终存在争议。随着分离技术与检测手段的不断迭代升级,越来越多的实验证据表明,植物细胞同样能够产生和释放细胞外囊泡。植物源细胞外囊泡(Plant-derived Extracellular Vesicles,PDEVs)作为植物体内一类重要的纳米级功能载体,正成为农业纳米科学领域的研究热点。
植物外泌体已被证实参与细胞间通讯、防御反应、物质运输以及植物-微生物互作等多种重要生理过程,其携带的蛋白质、核酸、脂质和代谢物等货物分子,在植物生长发育、逆境响应和信号转导中发挥关键调控作用,与国家大力推动的生物育种提质、抗逆种质资源挖掘等政策方向高度契合。
在绿色防控领域,当植物受到病原菌侵染时,外泌体可携带抗菌物质和免疫相关分子抵达侵染部位,有效抑制病原菌生长与扩散,同时参与系统性获得性抗性(Systemic Acquired Resistance,SAR)的建立,使植株整体获得对后续侵染的广谱抗性。这一机制为绿色防控技术研发提供了全新路径,精准契合农业绿色发展对减施农药、生态防控的迫切需求。在耕地质量与微生物资源利用方面,植物外泌体在植物与有益微生物(如丛枝菌根真菌、根瘤菌)的共生建立过程中发挥重要介导作用,为耕地质量提升、微生物资源开发利用提供了全新研究视角。
更为关键的是,植物外泌体携带的生物活性分子,为功能基因组学研究提供了宝贵素材。与哺乳动物外泌体相比,植物外泌体中富集了更多miRNA、mRNA和功能蛋白,可作为研究基因表达调控和信号通路的理想材料。通过分析外泌体货物的组成及动态变化,研究人员能够深入解析植物在特定生理状态下的基因表达模式与调控网络,为农业生物资源挖掘、特色种质创新提供底层数据支撑;同时,其在功能食品、药物递送及植物保护领域的广阔应用前景,也与乡村产业升级、高附加值农业产业链延伸的政策导向紧密衔接。
从瓶颈到利器:纳米流式分选技术
如何重塑植物外泌体研究?
传统植物外泌体研究方法(如超速离心、粒径排阻色谱、免疫亲和捕获等),虽能实现外泌体的初步分离纯化,但在分辨率、灵敏度和通量上存在明显不足,尤其难以在单颗粒水平实现精准分析与分选,限制了研究人员对异质性群体中不同功能亚群的深入探究。
近年来,单囊泡分析技术快速发展,纬冉科技AN415系列纳米流式分析仪为植物外泌体的高通量、多参数表征提供了有力工具。但仅靠分析技术仍无法实现单个外囊泡的同步分离,主要存在两方面局限:一是缺乏外泌体多参数分选功能,二是动态范围有限,难以支持高浓度样本的上样分析与分选。
针对上述痛点,纬冉科技SN415系列纳米流式分选仪实现关键突破,在单颗粒水平完成对外泌体粒径、浓度、表面及内部标志物的同步检测与分离,让植物外泌体的精准分选成为现实。这一技术突破,为解析外泌体异质性及其功能机制、推动植物功能基因组与生理研究向纵深发展,奠定了关键技术基础。
纬冉科技SN415系列纳米流式分选仪通过精密光学-液路系统适配及分选参数优化,可实现对植物外泌体的精准表征和活性分选,具体技术优势及方案流程示例如下:
🔷采用针对小颗粒革新设计的平顶光路,显著提升小颗粒散射信号,实现对植物外泌体粒径大小及分布的精准物理参数检测。
🔷可配置405 nm/488 nm/561 nm/638 nm等4个激光器13个荧光通道,支持植物外泌体多重标志物(TET8、TET9、PEN1、Exo70E2等)及内载核酸的单颗粒多色同步检测。
🔷搭载高精度注射泵与实时流体动力学监测,精准稳定控制样本流速,实验植物外泌体精确浓度定量。
🔷加电分选支持四路分选,快速获取多个纳米颗粒亚群,不加电分选使目标颗粒垂直下落,确保植物外泌体分选的高精确度和高活性。
对目标植物外泌体样本进行前期检测,明确样本基础特征:检测结果显示,该植物外泌体平均粒径约97 nm,浓度约1.02×10¹² particles/mL,为后续分选参数设定提供依据;采用SYTO9染料检测外泌体内载核酸包含率,阳性率为37.91%。
基于前期分析结果,通过设定50-150 nm粒径门,对目标外泌体进行分选;共收集约4.38×10⁷个事件数,收集液经超速离心浓缩后,用100 μL稀释缓冲液重悬,完成样本纯化回收。
△对分选回收后的样本进行粒径、浓度及核酸包含率检测
对分选后样本进行回测验证:结果显示,收集所得外泌体平均粒径约92 nm,浓度约3.35×10⁸ particles/mL,直方图峰型显示分选后样本均一性良好;采用SYTO9染料检测外泌体内载核酸包含率,阳性率达52.72%,证实分选后的外泌体仍保留遗传信息,且比例升高,可用于后续功能实验。
定位:高灵敏度纳米颗粒分析平台,农业纳米尺度研究的首选检测装备
专为5-3000 nm颗粒的高通量多参数检测而开发,配置高灵敏检测器、多激光模块及超慢流体聚焦技术,可实现小颗粒散射信号的高信噪比采集及浓度精准定量;支持外泌体、病毒、亚细胞器、纳米投入品等各类农业样本的浓度检测、粒径分布及多色荧光同步检测,能在复杂农业样本中精准识别目标颗粒,最高检测速度≥25,000 EPS,是植物抗逆研究、作物病毒检测、纳米投入品表征、农业环境监测的通用型分析工具。
定位:纳米颗粒精准分选平台,植物外泌体与功能纳米颗粒研究的核心装备
专为50-3000 nm颗粒的高纯度分选回收而设计,配置高灵敏度散射光检测模块及多激光通道,支持外泌体、病毒、中药活性颗粒等样本的单颗粒级分选;采用低剪切力流体通道与可替换喷嘴,在保障颗粒结构完整性的前提下,实现最高10,000 EPS分选速度;依托智能化逻辑门设定,支持基于粒径、荧光标记的多参数精准亚群分选,为植物纳米囊泡功能验证、中药药效组分富集、纳米载体筛选提供核心装备支撑。
纬冉科技AN415系列纳米流式分析仪与SN415系列纳米流式分选仪,立足农业纳米尺度研究核心需求,精准破解传统技术瓶颈,实现纳米颗粒高通量多参数检测与高纯度活性分选,全面覆盖农业科研多类研究方向,为实验落地与成果转化提供坚实支撑。作为衔接农业基础科研与产业应用的核心装备,两款产品将为“十五五”农业科技创新注入强劲动力,助力精准农业向微观化、高效化、高质量方向稳步发展。
上海纬冉科技有限公司
上海纬冉科技有限公司主要从事生物仪器、医药设备,以及相关器械的研发、生产、销售和技术服务。纬冉科技以“用科技提升生命质量”为使命,坚持自主研发核心技术,为生命科学、医疗医药等领域的客户提供个性化的体外诊断、样本检测等设备解决方案。