基于單細(xì)胞拉曼光譜技術(shù)的葡萄球菌黃素生物合成分析

陶站華劉軍賢師德強康健，(廣西科學(xué)院生物物理實驗室，南寧5000)　(廣西師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，桂林54004)(廣西科學(xué)院國家非糧生物質(zhì)能源工程技術(shù)研究中心，南寧5000)

基于單細(xì)胞拉曼光譜技術(shù)的葡萄球菌黃素生物合成分析

陶站華*1劉軍賢2師德強3康健1，2
1(廣西科學(xué)院生物物理實驗室，南寧530003)2(廣西師范大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，桂林541004)3(廣西科學(xué)院國家非糧生物質(zhì)能源工程技術(shù)研究中心，南寧530003)

利用光鑷?yán)庾V技術(shù)研究吲哚對金葡菌細(xì)胞中葡萄球菌黃素合成的抑制作用以及色素含量在分批培養(yǎng)過程中的動態(tài)變化。收集經(jīng)不同濃度吲哚(終濃度為0，0．2，0．6，0．8，1．2和1．5 mmol/L)處理后的以及不同培養(yǎng)時間的金葡菌單細(xì)胞的拉曼光譜，以光譜1523 cm-1峰強度表征色素含量，并與紫外可見分光光度法得到的結(jié)果進行比較。結(jié)果表明，細(xì)菌拉曼光譜1523 cm-1峰強度與分光光度法測得的色素含量有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達0．9772;群體和單細(xì)胞水平的光譜數(shù)據(jù)均表明，吲哚可劑量依賴性地抑制葡萄球菌黃素的合成，色素含量降低幅度超過70%;在分批培養(yǎng)中細(xì)菌色素含量在對數(shù)生長中期(12 h)達到最大值，各個時間點的群體內(nèi)部細(xì)胞間色素含量的異質(zhì)性較小，RSD在39．2%～61．1%之間。本研究表明光鑷?yán)庾V技術(shù)是一種在單細(xì)胞水平分析葡萄球菌黃素含量的可靠方法。

單細(xì)胞分析;光鑷?yán)庾V;金黃色葡萄球菌;葡萄球菌黃素

1　引言

由于生物群體細(xì)胞常存在不均一性，傳統(tǒng)的基于群體平均值的分析方法可能掩蓋個體細(xì)胞攜帶的信息。為了揭示群體中個體細(xì)胞之間的差異，更深入地理解細(xì)胞的生理或病理過程，需要準(zhǔn)確測定單細(xì)胞內(nèi)化學(xué)組分的含量，因此單細(xì)胞分析技術(shù)成為當(dāng)前分析化學(xué)中一個相當(dāng)活躍的研究領(lǐng)域。目前，較為常見的單細(xì)胞分析手段包括流式細(xì)胞術(shù)、顯微鏡技術(shù)、毛細(xì)管電泳、單細(xì)胞拉曼光譜等［1～3］。光鑷?yán)庾V技術(shù)(Laser tweezers Raman spectroscopy，LTRS)將光鑷技術(shù)和拉曼光譜技術(shù)結(jié)合起來，利用高度匯聚的激光束，囚禁溶液中的活細(xì)胞，再通過瞬時加大囚禁細(xì)胞的光束激發(fā)細(xì)胞內(nèi)分子的拉曼散射［4～7］。該技術(shù)充分結(jié)合了共焦顯微、光鑷、拉曼光譜的優(yōu)點，提高了檢測的靈敏度、準(zhǔn)確度，是研究生理狀態(tài)下單個活細(xì)胞內(nèi)化學(xué)物質(zhì)含量及結(jié)構(gòu)變化的有力工具。目前，LTRS技術(shù)已被應(yīng)用于研究Ca2+誘導(dǎo)下線粒體內(nèi)分子的變化［8］，紅酵母類胡蘿卜素含量的測定［9］，體內(nèi)血糖濃度的檢測［10］，以及微血管內(nèi)單個紅細(xì)胞的表征［11］等。

金黃色葡萄球菌(Staphylococcus aureus)是引起社區(qū)和醫(yī)院內(nèi)感染的重要致病菌［12］，其細(xì)胞膜上附著的金黃色色素——葡萄球菌黃素(Staphyloxanthin)是一種重要的毒力因子，能有效中和有毒氧化物，保護細(xì)菌免受宿主吞噬細(xì)胞生成的活性氧分子的損傷［13］，研究表明，阻斷葡萄球菌黃素生物合成是一種很有前景的治療金葡菌感染的新手段［14，15］。準(zhǔn)確測定金萄菌細(xì)胞內(nèi)葡萄球菌黃素含量是研究該色素生物合成調(diào)控、致毒力機理，以及進行新型抗感染藥物篩選和活性評價的先決條件。傳統(tǒng)的測定葡萄球菌黃素的方法是先用有機溶劑抽提菌體內(nèi)的色素，然后用紫外可見分光光度法［16］或高效液相色譜法［17］定量。這種方法樣品需求量較大，臨床或自然環(huán)境中分離到的菌株需要先經(jīng)過液體擴大培養(yǎng)才能測定色素含量，不能對存活于不同環(huán)境中的細(xì)菌實施原位檢測。此外，該測定方法得到的是金葡菌群體細(xì)胞色素含量的平均結(jié)果，無法反映單個細(xì)胞色素含量的信息。

本研究建立了一種利用LTRS技術(shù)原位檢測金葡菌細(xì)胞內(nèi)葡萄球菌黃素含量的方法，并利用此方法在單細(xì)胞和群體水平研究了不同濃度吲哚對色素合成的抑制作用，以及在一個生長周期內(nèi)金葡菌細(xì)胞內(nèi)色素含量的變化規(guī)律。與傳統(tǒng)的分析方法相比，具有樣品需要量小(只需取10μL菌懸液進行適當(dāng)稀釋)、無損、可實現(xiàn)原位單細(xì)胞分析等優(yōu)點。

2　實驗部分

2．1細(xì)菌培養(yǎng)與藥物處理

2．1．1菌株和培養(yǎng)基金黃色葡萄球菌菌株ATCC 6538購自中國普通微生物菌種保藏管理中心。固體培養(yǎng)基TSA組成為胰蛋白胨17 g/L、大豆胨3 g/L、葡萄糖2．5 g/L、NaCl5 g/L、K2HPO42．5 g/L、瓊脂粉15 g/L;液體培養(yǎng)基TSB除了不含有瓊脂粉外，其它成分與TSA一致。

2．1．2金黃色葡萄球菌的預(yù)培養(yǎng)挑取生長于TSA培養(yǎng)基上的單菌落，接種于5 mL TSB培養(yǎng)基中，37℃，200 r/min振蕩培養(yǎng)16 h。

2．1．3吲哚對金葡菌色素合成的抑制實驗在5個裝有50 mL TSB培養(yǎng)基的250 mL搖瓶中分別加入終濃度為0，0．2，0．6，0．8，1．2和1．5 mmol/L吲哚，以10%的比例接入金葡菌預(yù)培養(yǎng)物，37℃，200 r/min振蕩培養(yǎng)12 h。每個樣品取0．1 mL菌液用于拉曼光譜分析，其余的用紫外可見分光光度法測定菌體中葡萄球菌黃素的含量。

2．1．4金葡菌在一個生長周期內(nèi)色素積累實驗金葡菌預(yù)培養(yǎng)物以10%比例接種于250 mL裝有50 mL TSB培養(yǎng)基的搖瓶中，37℃，200 r/min振蕩培養(yǎng)24 h，每隔2 h取0．1mL菌液置于4℃保存，用于后續(xù)單細(xì)胞拉曼光譜檢測。

2．2葡萄球菌黃素的紫外可見分光光度法定量

葡萄球菌黃素的提取及分光光度法定量根據(jù)文獻［16］方法并略做修改:細(xì)菌懸液離心收集菌體，以ddH2O洗滌2次，真空凍干后稱重，重懸于適宜體積甲醇中，劇烈渦旋，55℃孵育3 min，離心，收集上清液，重復(fù)抽提3次，合并提取液，以紫外可見分光光度計測量465 nm處的吸光值，樣品中的葡萄球菌黃素含量用OD465/細(xì)胞干重表示。

用旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀揮干色素的甲醇提取液的溶劑后，可得到葡萄球菌黃素的固體粉末。

2．3拉曼光譜收集及光譜數(shù)據(jù)處理

實驗所用光鑷?yán)庾V系統(tǒng)與文獻［9］描述的一致。

取10μL菌液加入990μL ddH2O，再加入終濃度為0．1%(V/V)的Tween 80，劇烈渦旋0．5 min，以獲得更多分散的單細(xì)胞。將細(xì)菌懸液置于樣品槽內(nèi)，外加蓋玻片密封。100×油浸物鏡尋找目標(biāo)細(xì)胞，光鑷隨機俘獲單個細(xì)胞，激光強度調(diào)整為45mW，信號累積時間為30 s，收集目標(biāo)細(xì)胞的拉曼光譜，于細(xì)胞附近以相同條件收集背景拉曼光譜，每個樣品收集70個單細(xì)胞的拉曼光譜及5個背景光譜。

光譜預(yù)處理采用Matlab 7．0編寫的程序進行，每個細(xì)胞的原始光譜分別經(jīng)過背景扣除，5點Savitzky-Golay平滑，基線校正后得到細(xì)胞的實際光譜，然后以光譜1523 cm-1處的峰高對細(xì)胞內(nèi)的葡萄球菌黃素進行定量分析。光譜圖的繪制及光譜數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析在軟件Origin 8．5中進行，小提琴圖的繪制利用R語言中的ggplot2包完成。

3　結(jié)果與討論

3．1金黃色葡萄球菌的拉曼光譜

從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看，葡萄球菌黃素屬于C30三萜色素，與常見的C40類胡蘿卜素結(jié)構(gòu)有很大相似性。實驗分別測定了葡萄球菌黃素固體粉末和培養(yǎng)6 h金葡菌單細(xì)胞的拉曼光譜(圖1)。葡萄球菌黃素由于存在多個共軛雙鍵，拉曼光譜信號很強(曲線A)，其中最強的3個特征峰1523，1160和1001 cm-1分別歸屬于C＝C伸縮振動、C-C伸縮振動和C＝C 面內(nèi)搖擺振動［18］，這與常見C40類胡蘿卜素的主要特征峰形狀類似，峰位略有偏移。在金葡菌單細(xì)胞光譜(曲線B)中，雖然金葡菌僅培養(yǎng)6 h，細(xì)胞內(nèi)色素含量較低，但3個主要特征峰(1523，1160和1001 cm-1)強度還是遠(yuǎn)高于細(xì)胞內(nèi)其它化學(xué)成分的拉曼光譜信號，可見LTRS技術(shù)對金葡菌細(xì)胞內(nèi)色素具有很高的檢測靈敏度。在這3個特征峰中，1523 cm-1峰強度高，峰形對稱、尖銳，周圍沒有其它物質(zhì)的特征峰干擾，適合色素的定量分析。除與葡萄球菌黃素相關(guān)的特征峰外，金葡菌細(xì)胞拉曼光譜還包含來源于細(xì)胞內(nèi)其它生物分子的特征峰，如歸屬于核酸的722，780和1092 cm-1峰，與蛋白質(zhì)CN鍵伸縮振動相關(guān)的1126 cm-1峰，來源于蛋白質(zhì)酰胺Ⅰ帶α螺旋的1663 cm-1峰，與蛋白質(zhì)、脂類和碳水化合物都有關(guān)聯(lián)的1452 cm-1峰，能提供細(xì)胞在環(huán)境信號影響下各種生物分子結(jié)構(gòu)和含量的動態(tài)變化信息。

圖1　葡萄球菌黃素粉末(A)和培養(yǎng)6 h金葡菌單細(xì)胞的拉曼光譜(B)Fig．1　Raman spectra of staphyloxanthin powder(A)and Staphylococcus aureus single cells cultivated for 6 h(B)

3．2利用LTRS研究吲哚對葡萄球菌黃素生物合成的抑制作用

3．2．1吲哚對葡萄球菌黃素合成的劑量依賴性抑制葡萄球菌黃素合成抑制劑有望成為一類新的治療金葡菌感染的有效藥物，現(xiàn)有的色素合成抑制劑的篩選和評價一般是通過目測比較候選藥物處理后菌體的顏色進行粗略估計，這種方法主觀性強，且無法提供定量數(shù)據(jù)。LTRS方法能精確測量單個細(xì)胞內(nèi)葡萄球菌黃素的相對含量，可以從群體和單細(xì)胞兩個水平對候選藥物對色素合成的抑制效果進行定量評估。本研究將金葡菌與終濃度為0，0．2，0．6，0．8，1．2和1．5mmol/L吲哚孵育培養(yǎng)12 h，然后每個樣品測定70個單細(xì)胞的拉曼光譜，各樣品的平均光譜如圖2所示，隨著吲哚濃度提高，細(xì)菌拉曼光譜1523 cm-1處的峰強度逐漸降低，從吲哚濃度為0 mol/L時的3561降低到吲哚濃度為1．5mmol/L時的1126，下降幅度約70%。這一方面說明，吲哚可以劑量依賴性地抑制葡萄球菌黃素合成;另一方面也說明，金葡菌細(xì)胞拉曼光譜1523 cm-1峰強度是反映葡萄球菌黃素含量的靈敏而可靠的標(biāo)志。

圖2　與不同濃度吲哚孵育的金葡菌細(xì)胞的平均拉曼光譜，A～F分別為0，0．2，0．6，0．8，1．2和1．5 mmol/L吲哚處理的細(xì)菌的拉曼光譜Fig．2　Average Raman spectra of Staphylococcus aureus cells exposed to various concentrations of indol，A－F represent Raman spectra of bacterial cells incubated with 0，0．2，0．6，0．8，1．2 and 1．5 mmol/L of indol，respectively

3．2．2紫外可見分光光度法與LTRS法檢測結(jié)果的相關(guān)性為了進一步驗證LTRS定量葡萄球菌黃素的可靠性，將LTRS測得的各樣品拉曼光譜1523 cm-1平均峰高與紫外可見分光光度法測得的OD465nm/菌體干重進行線性相關(guān)分析，得到圖3，二者相關(guān)系數(shù)R=0．9772，線性相關(guān)性良好，證明LTRS定量結(jié)果的準(zhǔn)確性。

圖3　LTRS法測得的不同濃度吲哚處理的金葡菌細(xì)胞拉曼光譜1523 cm-1峰強度與UV測得的OD465nm/菌體干重相關(guān)性分析Fig．3　Correlation relationship between 1523 cm-1Raman peak intensities of Staphylococcus aureus cells exposed to various doses of indol and OD465nm/bacterial cell dry weightmeasured by UV spectrometry

3．2．3吲哚對葡萄球菌黃素合成抑制作用的單細(xì)胞分析傳統(tǒng)的基于溶劑提取后UV或HPLC測定的分析方法只能得到色素合成情況的群體平均值，掩蓋了單個細(xì)胞色素含量的信息。如果某種候選藥物能抑制侵入體內(nèi)大部分細(xì)菌的色素合成，但由于遺傳或代謝異質(zhì)性原因［9］，在少數(shù)菌細(xì)胞中色素含量仍然較高，它們就有可能逃避宿主免疫系統(tǒng)的氧化清除而存活，而某些毒力很強的菌株只需少許幾個活菌體就可以對宿主造成致死性感染。因此，只有將群體數(shù)據(jù)和基于單細(xì)胞分析的數(shù)據(jù)結(jié)合起來得到的金葡菌色素含量的信息才能更全面、客觀地反映藥物的抑制效果。LTRS是一種單細(xì)胞分析方法，能揭示個體細(xì)胞間色素含量的差異及不同色素含量細(xì)胞在群體內(nèi)的分布情況。圖4是LTRS方法得到的不同濃度吲哚處理后單細(xì)胞色素含量分布的小提琴圖。小提琴圖是一種用來對多組數(shù)據(jù)的分布進行比較的方法［19］，圖中間的白色圓圈代表中位數(shù)，便于比較多個樣品中色素含量的平均水平;黑色長方形的上下兩邊分別表示第一和第三分位數(shù);而外圍的琴盒表示變量在不同數(shù)值處的概率密度，直觀地顯示了不同色素含量的單細(xì)胞在群體中所占的比例:當(dāng)吲哚濃度為0 mol/L時，少數(shù)單細(xì)胞內(nèi)色素含量遠(yuǎn)高于群體平均值，其1523 cm01峰高超過10000(群體平均值為3561)，而在1．5 mmol/L吲哚抑制下，色素含量最高的細(xì)菌單細(xì)胞的此項數(shù)值也僅為2500，因此，無論從群體平均值還是從單細(xì)胞分布情況來看，吲哚的色素抑制效果均很顯著，因此，本實驗從單細(xì)胞水平進一步證實了LTRS用于定量評價葡萄球菌黃素合成抑制藥物的可行性。

圖4　不同濃度吲哚處理的金葡菌單細(xì)胞1523 cm01峰強度分布的小提琴圖Fig．4　Violin plots for distributions of 1523 cm01Raman peak intensities of individual Staphylococcus aureus cells exposed to various doses of indol

3．3葡萄球菌黃素含量在一個生長周期內(nèi)的漲落規(guī)律

金葡菌在快速增殖過程中，隨著細(xì)胞密度增加，環(huán)境中的營養(yǎng)物質(zhì)逐漸消耗，代謝產(chǎn)物逐漸積累，細(xì)菌細(xì)胞必然會通過代謝調(diào)控對環(huán)境信號的變化作出響應(yīng)，本實驗從群體和單細(xì)胞兩個水平研究在一個生長周期內(nèi)細(xì)菌色素含量的動態(tài)變化規(guī)律。

圖5　金葡菌的生長曲線(A)，分批培養(yǎng)的金葡菌細(xì)胞中葡萄球菌黃素含量的時間依賴性變化(B)Fig．5　Growth behavior of Staphylococcus aureus(A) and time-dependent changes of staphyloxanthin content in bacterial cells during batch culture(B)

3．3．1分批培養(yǎng)中色素含量動態(tài)變化的群體水平

金葡菌于TSB培養(yǎng)基中37℃，200 r/min培養(yǎng)24 h，每隔2 h取樣用于生長曲線測定和色素合成分析(圖5):測量不同培養(yǎng)時間的菌液的吸光度值 OD600nm，并繪制細(xì)菌生長曲線(曲線A);每個時間點測量70個單細(xì)胞的拉曼光譜，以70個光譜1523 cm01峰高平均值隨時間的漲落表征色素含量在細(xì)胞群體水平的動態(tài)變化(曲線B)。對比曲線A，B可知，金葡菌在進入對數(shù)生長期不久(6 h)即開始快速合成葡萄球菌黃素，在對數(shù)生長中期(12 h)細(xì)胞內(nèi)色素含量達到最大值，此后色素含量逐漸下降，這與一般微生物次級代謝產(chǎn)物的合成規(guī)律有較大不同，很多微生物次級代謝產(chǎn)物的產(chǎn)量在對數(shù)生長后期或穩(wěn)定期才達到最大值。

3．3．2色素含量動態(tài)變化的單細(xì)胞水平分析相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)是統(tǒng)計學(xué)中表征數(shù)據(jù)變異程度的參數(shù)。本研究采用RSD反映色素含量的細(xì)胞異質(zhì)性。表1分別顯示了不同培養(yǎng)時間70個單細(xì)胞拉曼光譜1523 cm01峰高平均值和RSD。在細(xì)菌細(xì)胞生長的延遲期(2 h)、對數(shù)生長前期(6 h)、對數(shù)生長中期(12 h)、對數(shù)生長后期(20 h)和穩(wěn)定期(24 h)，細(xì)胞色素含量的群體平均值波動較大，但每個時間點的群體內(nèi)部細(xì)胞間色素含量的異質(zhì)性并不大，尤其是對數(shù)生長中期(12 h)，RSD僅為39．2%，表明群體內(nèi)的大多數(shù)細(xì)胞色素積累幾乎同步達到最大含量，即同一群體內(nèi)細(xì)胞色素含量相對均一。

4　結(jié)論

本研究利用光鑷?yán)庾V技術(shù)分析單個金葡菌細(xì)胞內(nèi)葡萄球菌黃素相對含量，并考察吲哚濃度及培養(yǎng)時間對色素含量的影響。結(jié)果表明，細(xì)菌細(xì)胞拉曼光譜1523 cm-1峰強度與分光光度法測得的色素含量有良好的線性關(guān)系，相關(guān)系數(shù)達到0．9772;群體和單細(xì)胞水平光譜數(shù)據(jù)均表明吲哚都能劑量依賴性的抑制葡萄球菌黃素的合成;在分批培養(yǎng)中，群體中大多數(shù)細(xì)胞內(nèi)色素含量在對數(shù)生長中期同步達到最大值。因此，光鑷?yán)庾V技術(shù)是一種在單細(xì)胞水平分析葡萄球菌黃素含量的可靠方法。

表1　不同生長階段金葡菌拉曼光譜1523 cm-1峰強度的統(tǒng)計分析Table 1　Statistical summary of 1523 cm-1peak intensities of Raman spectra of Staphylococcus aureus cells during various growth stages

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環(huán)境儀器新需求不斷如何把握先機?

最嚴(yán)環(huán)保法、天津危化品爆炸、閱兵藍(lán)、北京首發(fā)紅色預(yù)警，持續(xù)一年的環(huán)保熱詞反映了公眾強烈的環(huán)境訴求。為了我國的持續(xù)發(fā)展，國家也將環(huán)境治理作為一項重要工作來抓，習(xí)近平總書記曾提出“綠水青山就是金山銀山”，“大氣十條”、“水十條”、“土十條”，一項項政策的發(fā)布表達了政府對環(huán)境治理的決心。可以預(yù)見我國環(huán)保產(chǎn)業(yè)必將會是一個大有發(fā)展前景的產(chǎn)業(yè)。

而作為衡量環(huán)境質(zhì)量重要工具的科學(xué)儀器，在環(huán)境治理當(dāng)中的作用不言而喻，隨著環(huán)境產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，無論是技術(shù)水平、儀器種類還是市場規(guī)模，環(huán)境領(lǐng)域科學(xué)儀器都得到了快速的發(fā)展。

三大行動計劃全方位開啟環(huán)境攻堅戰(zhàn)

“大氣十條”、“水十條”、“土十條”被稱為環(huán)保“三大戰(zhàn)役”，其中前兩部已分別于2013年和2015年發(fā)布，相信“土十條”的發(fā)布也為期不遠(yuǎn)。隨著“三大戰(zhàn)役”的開啟和不斷深入，與之相配套的科學(xué)儀器及解決方案也越來越豐富。

大氣監(jiān)測經(jīng)過幾年的發(fā)展，逐步形成空地一體、全方位的監(jiān)控體系。比如為了解我國基本空氣質(zhì)量，在全國范圍內(nèi)建設(shè)了環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò);為說清空氣污染來源問題，重點城市紛紛建立了源解析系統(tǒng);在監(jiān)控工業(yè)污染的排放方面，煙塵/煙氣監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)揮了重要作用。除此之外，VOCs監(jiān)測系統(tǒng)、揚塵監(jiān)測系統(tǒng)、油煙監(jiān)測系統(tǒng)、無人機、激光雷達等等也開始投入使用。

水質(zhì)監(jiān)測的發(fā)展則主要表現(xiàn)在檢測指標(biāo)和監(jiān)測范圍的擴張上。隨著“水十條”的發(fā)布，對總氮總磷的總量控制提上了日程，水質(zhì)重金屬在線分析儀器的需求將更加明確，污水處理廠出水檢測指標(biāo)也將增多。在飲用水監(jiān)測方面，已從城市已經(jīng)擴展到了廣大農(nóng)村，水體的監(jiān)測從重點監(jiān)測地表水向地表水、地下水并重發(fā)展，交通部和海洋局也制定了水質(zhì)監(jiān)測的計劃。

土壤問題的復(fù)雜性導(dǎo)致了“土十條”遲遲沒有出臺，但從現(xiàn)實需求出發(fā)至少可以預(yù)見土壤質(zhì)量監(jiān)測和土壤修復(fù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展是離不開科學(xué)儀器的支持的。

搶占先機各大儀器廠商紛紛布局環(huán)境領(lǐng)域

為了滿足我國環(huán)境領(lǐng)域廣大用戶對科學(xué)儀器的需求，搶占我國環(huán)境領(lǐng)域儀器市場，各大儀器廠商紛紛行動，積極布局。

賽默飛世爾在水、空氣、輻射、土壤和固體廢棄物等環(huán)境方面均有完整的監(jiān)測解決方案。為滿足中國環(huán)境用戶的新需求，賽默飛世爾一方面陸續(xù)推出環(huán)境領(lǐng)域新產(chǎn)品，如低濃度CEMS系統(tǒng)、汞連續(xù)監(jiān)測系統(tǒng)、COD在線自動監(jiān)測儀等，一方面發(fā)布分析儀器在環(huán)境領(lǐng)域的整體解決方案，如PM2．5來源解析全面解決方案。

珀金埃爾默為環(huán)境領(lǐng)域用戶提供從無機到有機檢測、從離線到在線監(jiān)測、從前處理到儀器分析的完整環(huán)境解決方案。其產(chǎn)品不僅包括色譜、質(zhì)譜、光譜等分析儀器，還包括空氣中VOCs連續(xù)在線監(jiān)測方案，Elm多傳感器空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和便攜式GC/MS等多種環(huán)境監(jiān)測專用儀器。

堀場為保護環(huán)境提供整體解決方案，針對大氣、水質(zhì)、土壤等環(huán)保問題，提供實驗室、便攜式和在線式多種類型儀器。其產(chǎn)品包括大氣自動成分分析裝置、污染源排放全面解決方案、水質(zhì)過程監(jiān)測方案、油分分析儀、土壤樣品有害元素分析儀等。

聚光科技以打造“綠色智慧環(huán)境”綜合管理平臺為目標(biāo)，業(yè)務(wù)涵蓋環(huán)境物聯(lián)網(wǎng)儀器儀表、環(huán)境信息化平臺、環(huán)境大數(shù)據(jù)及咨詢管理、環(huán)境治理工程及運營服務(wù)等。通過收購中科光電、吉天儀器、上海安譜等公司，加快環(huán)境監(jiān)測平臺的建設(shè);通過自主研發(fā)和合作開發(fā)，將整個業(yè)務(wù)平臺有機結(jié)合，從而推出了“智慧環(huán)境”整體規(guī)劃建設(shè)方案。

天瑞儀器在環(huán)境重金屬分析方面有著自己的獨特優(yōu)勢，其產(chǎn)品同樣涵蓋大氣、水質(zhì)、土壤等領(lǐng)域，包括大氣重金屬在線分析儀、水質(zhì)重金屬在線分析儀、便攜式水質(zhì)重金屬分析儀和手持式XRF土壤重金屬分析儀等。

開拓商機analytica China 2016打造環(huán)境檢測盛宴

為給廣大儀器廠商提供一個集中展示新產(chǎn)品和解決方案的平臺，給用戶一個便捷了解新產(chǎn)品、新技術(shù)以及行業(yè)發(fā)展的機會，目前亞洲最重要的分析、實驗室技術(shù)、診斷和生化技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)博覽會之一——慕尼黑上海分析生化展(analytica China 2016)將從產(chǎn)品展示和同期研討會兩個方面展示環(huán)境領(lǐng)域新產(chǎn)品、新技術(shù)、新應(yīng)用和行業(yè)動態(tài)。

在analytica China 2016展會現(xiàn)場您可以找到環(huán)境檢測與監(jiān)控領(lǐng)域的最新產(chǎn)品和技術(shù)。展會將集中展示樣品前處理儀器、分析儀器、實驗室常用設(shè)備、大氣分析儀、水質(zhì)分析儀和土壤專業(yè)分析儀等最新產(chǎn)品以及PM2．5、重金屬、VOCs等熱門環(huán)境問題整體解決方案。部分參展廠商企業(yè)有:賽默飛世爾、珀金埃爾默、島津、堀場、安捷倫、劉梅克斯、美國TSI、聚光科技、天瑞儀器、上海儀電等等。

高水平學(xué)術(shù)研討會一直是analytica China 2016重點和亮點之一。analytica China 2016同期將舉辦“第八屆上海國際分析化學(xué)研討會”，其環(huán)境分會場將會邀請國內(nèi)外多名專家以及知名廠商專家就新型儀器開發(fā)、最新檢測技術(shù)以及最新應(yīng)用進行探討。此會議每年都會吸引超過500名專家、學(xué)者及相關(guān)從業(yè)人員的參與。此外，展會還將舉辦多個技術(shù)培訓(xùn)班，對環(huán)境領(lǐng)域用戶關(guān)注的熱門技術(shù)，如氣相色譜/液相色譜技術(shù)、質(zhì)譜技術(shù)、樣品前處理等進行培訓(xùn)。

欲獲得更多環(huán)境領(lǐng)域科學(xué)儀器行業(yè)動態(tài)，歡迎參加2016年10月10～12日在上海新國際博覽中心舉行的“2016慕尼黑上海分析生化展”。

更多信息，敬請訪問展會官網(wǎng):www．a(chǎn)nalyticachina．com．cn，或關(guān)注官方微信:analyticaChina。

Analysis of Staphyloxanthin Biosynthesis Using Single Cell Raman Spectroscopy

TAO Zhan-Hua*1，LIU Jun-Xian2，SHIDe-Qiang3，KANG Jian1，2
1(Lab of Biophysics，Guangxi Academy of Sciences，Nanning 530003，China)2(College of Physics and Technology，Guangxi Normal University，Guilin 541004，China)3(National Engineering Research Center for Non-Food Biorefinery，Guangxi Academy of Sciences，Nanning 530003，China)

Laser tweezers Raman spectroscopy(LTRS)was used to study the inhibitory effect of indol on staphyloxanthin biosynthesis in Staphylococcus aureus cells and the dynamic changes of this pigment content inside bacterial cells during batch cultivation．The Raman spectra of Staphylococcus aureus cells cultivated for different time and exposed to various doses of indol were acquired．The intensity of 1523 cm-1band was used for the quantification of staphyloxanthin，in themeantime，the pigmentwasmeasured by UV spectrometry．The experimental result showed that an excellent linear relationship existed between the intensities of Raman peak at 1523 cm-1of bacterial cells and the pigment contents estimated by UV spectrometry，with a correlation coefficient of 0．9772．The spectral data at population level aswell as single cell level revealed that indol could inhibit the production of pigment in dose-dependent manner，and the pigment content in bacterial cells incubated with indol decreased by 70%．Under the batch growth condition，the pigment amount in Staphylococcus aureus cells reached the maximum value during the middle exponential growth phase(12 h) and the heterogeneity of pigment content in bacterial cellswithin certain populations at various time pointswas relatively small，with RSDs of 39．2%to 61．1%．This investigation indicates that LTRS can be served as a reliablemethod for the analysis of staphyloxanthin content at single cell level．

Single cell analysis;Laser tweezers Raman spectroscopy;Staphylococcus aureus;Staphyloxanthin

15 September 2015;accepted 20 November 2015)

10．11895/j．issn．0253-3820．150729

2015-09-15收稿;2015-11-20接受

本文系廣西自然科學(xué)基金(No．2014GXNSFAA118193)和廣西科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費資助項目(No．15YJ22SL08)資助

*E-mail:taozhanhua@163．com