利用透射电镜技术对水稻谷蛋白转运机制的研究

细胞学平台利用透射电镜免疫标记技术，支撑作科所水稻功能基因组学课题组对水稻谷蛋白转运途径关键基因调控稻米蛋白品质的分子机制进行研究。透射电镜观察结果表明，水稻胚乳细胞中，偶联金颗粒的谷蛋白转运途径调控因子GPA5定位在致密囊泡上。实验过程利用了高压冷冻技术和免疫电镜技术，最大限度保证了细胞器超微结构的完整性和蛋白质的亚细胞原位分析。该研究丰富了人们对谷蛋白转运分子网络途径的认识，为稻米蛋白品质的改良奠定了理论基础，相关成果发表在《The Plant Cell》期刊 (DOI:10.1105/tpc.19.00863)

利用超薄切片技术对植物叶绿素合成调控机制的研究

细胞学平台利用超薄切片技术，支撑作科所作物光合生理调控课题组对植物光合生理调控的分子机制进行研究。透射电镜观察结果表明，干扰PCD8基因的植物材料在光暗转换条件下表现为叶绿体结构受损。实验过程利用了超薄切片技术和透射电镜成像，可清晰地观察植物细胞中叶绿体等结构。该研究揭示了叶绿体蛋白参与调控叶绿素合成途径的功能和分子机制，为进一步深入理解叶绿素合成调控提供了新的视角。相关成果发表在《New Phytologist》期刊 (DOI:10.1111/nph.18906)

利用激光扫描共聚焦显微镜技术对细胞骨架支持囊泡运输过程的研究

细胞学平台利用激光扫描共聚焦显微镜的光切片采集和三维重构技术，支撑作科所水稻功能基因组学课题组对水稻细胞骨架和囊泡运输过程进行研究，探究两者间的亚细胞定位关系。荧光成像结果表明，烟草叶片细胞中，囊泡转运调控蛋白OsSCD2呈点状信号定位，微管细胞骨架呈丝状排列定位。发现点状信号在丝状信号上规律排布。实验过程中利用了光切片采集和三维重构，完整的呈现了细胞质膜附近一定深度区域内的亚细胞定位情况，证明了细胞生理活动中囊泡运输与细胞骨架之间的联系。相关成果发表在Plant physiology。

利用激光扫描共聚焦显微技术对油菜素甾醇调控水稻穗粒数的机制进行研究

细胞学平台利用激光扫描共聚焦显微技术，支撑作科所水稻基因资源研究组研究复粒稻形成的遗传机制，通过观察水稻穗发育过程中油菜素甾醇（BR）信号通路核心因子的免疫荧光信号判断其时空分布情况，发现BRD3基因在水稻二级分枝分生组织中被特异性地激活，首次发现了BR在控制水稻二级分枝过程中的重要调控作用，破译了复粒稻形成的遗传机制，为破解水稻穗粒数和粒重之间的负相关平衡关系提供了新的技术路径，为未来水稻新品种改良、实现产量突破提供了可能。相关成果发表在《Science》期刊(DOI:10.1126/science.adk8838)

利用透射电子显微镜检测磁性纳米粒子载体构建，推动纳米载体基因输送与遗传介导系统研究

细胞学平台利用透射电子显微镜支撑环发所多功能纳米材料及农业应用创新研究团队对多室脂质体纳米囊泡（Co-EM-Lip）的合成结果进行测定，该多室脂质体纳米囊泡（Co-EM-Lip）同时携带甲维菌素苯甲酸酯（EB）和烯啶虫胺（Nit），成功地实现了两种具有不同水溶性和杀虫途径的农药的共同释放，以及热响应控制释放。这项研究引入了一种新的策略来设计智能、控释和共同递送农药系统，旨在提高农药效率，延缓害虫抗药性，并最大限度地减少环境危害和对非目标生物的影响。相关成果发表在《Chemical Engineering Journal》期刊(DOI:10.1016/j.cej.2023.147548)。

利用透射电子显微镜和超薄切片机检测玉米叶片超微结构，确定干旱预处理激活的内源 aba 在植物适应低温胁迫中的关键作用

细胞学平台利用透射电子显微镜和超薄切片机支撑作物光合生理调控创新研究团队对干旱、冷胁迫和干旱胁迫共同作用下的玉米叶片超微结构进行解析，发现在胁迫作用下玉米叶片的光合能力下降，转录反应增强，随着胁迫的消除，光合能力和叶绿体结构恢复，而冷胁迫则对光合能力和叶绿体结构造成不可逆的损伤。同时对胁迫复合诱导转录相关代谢产物检测，发现棉子糖、海藻糖 -6- 磷酸盐、脯氨酸累积，单糖丰度增加。与此同时，脱落酸(aba)含量的增加和 aba 信号通路的上调可能为代谢变化提供了转录调控。在一个平行的实验中，aba 处理在植物暴露于低温胁迫之前，促使植物在低温胁迫下生存，从而证实了干旱预处理激活的内源 aba 在植物适应低温胁迫中的关键作用。相关研究成果发表在Plant physiology上。

利用透射电子显微镜和超薄切片机检测杨树茎秆超微结构，确定典型 AP 的 AP17和 AP45对木材形成过程中木质部的成熟有正向调节作用

细胞学平台利用透射电子显微镜和超薄切片机支撑东北林业大学木材细胞壁与速生研究创新团队对AP17、AP45遗传扰动的次生木质部成熟纤维壁进行显微成像，发现WT 木材纤维具有可见的 S1和 S2层的多层壁结构，在 ap17，ap45和 ap17ap45突变体中，成熟纤维在木材中表现出相似的壁结构，同时AP17过表达的植物具有相似的木纤维壁结构，但与 WT 和突变体相比，纤维壁厚显着减少。这些结果表明 AP17的过度表达减缓了木材形成过程中纤维壁的增厚。从而揭示典型 AP 的 AP17和 AP45对木材形成过程中木质部的成熟有正向调节作用，可作为木材纤维 PCD 的指标。相关研究成果发表在Journal of Experimental Botany。

利用场发射扫描电镜技术检测淀粉颗粒形态结构，验证新型高效小麦基因编辑系统的成功应用

细胞学平台利用扫描电镜技术支撑作物精准育种技术创新团队对新型高效小麦基因编辑系统进行应用验证。观测淀粉颗粒发现，相较于野生型，基因编辑的小麦转化系的胚乳淀粉颗粒呈高度不规则的形态结构，符合小麦高抗性淀粉特征，证实了该基因编辑系统应用成功。通过扫描电镜样本分散技术，提高了淀粉颗粒观察清晰度和粒径测量精确性。该研究为小麦基因组编辑提供了新型工具，为利用我国自主知识产权的基因编辑工具开展小麦及其它多倍体农作物的基因功能研究和遗传改良提供重要技术支撑。相关成果发表在《Plant Biotechnology Journal》期刊 (DOI:10.1111/pbi.14544)。