隨著(zhù)北半球大部分地區的氣溫上升，氣候變化加速了季節性變化，部分地區今年有害藻華已經(jīng)有早期出現。一個(gè)特別具有挑戰性的物種是微囊藻，它既可以作為單細胞出現，也可以以大聚集體的形式出現。準確分析這些顆粒需要高度專(zhuān)業(yè)化的工具。
CytoBuoy的應用科學(xué)家對微囊藻進(jìn)行了一項詳細的研究，深入探討了關(guān)于微囊藻的檢測及其背后的技術(shù)。展示了我們的儀器CytoSense/ CytoSub/ CytoSenseXR 如何特別適合這項任務(wù)。這些先進(jìn)的流式細胞儀設計可用于在單次運行中分析單個(gè)細胞和完整藻團，為研究人員提供現場(chǎng)和實(shí)驗室所需的精度。
本報告使用CytoSense（以及CytoSub）分析了微囊藻（Microcystis sp.）。結果顯示CytoSense極寬的尺寸接受范圍, 使其能夠在單次運行中同時(shí)分析自然水樣的單個(gè)細胞和藻團。
該儀器會(huì )將樣本（各種大小顆粒懸浮液）溫和地吸入到截面積大于1mm2的石英毛細管中, 顆粒在通過(guò)激光焦點(diǎn)之前會(huì )先對齊, 隨后進(jìn)入相機視野。
分析過(guò)程中，像微囊藻的大藻團這樣脆弱的顆粒不會(huì )被破壞或分解成碎片, 因此可以獲得可靠的顆粒大小分布信息。
CytoSense檢測每個(gè)通過(guò)激光焦點(diǎn)的顆粒的多變量熒光和光散射特征信號，并隨后為目標顆粒提供匹配的明場(chǎng)照片。
由于單個(gè)顆粒（單細胞或藻團或其他生物體）被激光照亮，且這種光源是一種非常薄的激光片或“刀片”光，因此激光激發(fā)測量的動(dòng)態(tài)范圍非常大。對于較大藻團，只有一個(gè)薄層被照亮，這顯著(zhù)減少了多重散射和再吸收效應，如圖所示。
與一次性測量總散射或熒光不同，CytoSense會(huì )對顆粒進(jìn)行長(cháng)度方向上的掃描，通過(guò)將掃描結果沿長(cháng)度方向積分來(lái)獲得總散射或熒光。Dubelaar和Van der Reijden在1995年證明了這種線(xiàn)性關(guān)系的存在。他們使用的一種方法是，先用OPA（CytoSense的前身）分析含有大微囊藻藻團的樣本，然后在將藻團打散成主要為單細胞和更小藻團后，再次分析同一樣本。
注：黑色：自然水樣；白色：打散成單細胞的水樣
盡管一些最大的藻團包含超過(guò)10,000個(gè)單細胞，但所有分析顆粒的總積分熒光幾乎相同。這意味著(zhù)，藻團與平均單細胞之間的熒光比可以用來(lái)指示藻團包含的“平均”單細胞數量。
在混合樣本中，CytoSense散射光和熒光數據的多變量和“輪廓”特性允許識別和分離微囊藻細胞和藻團以及其他大多數物種。同時(shí)還有可用的圖像支持。
從大藻團的圖像中無(wú)法很好地獲得它們包含的細胞數量。有些藻團太大，超出了圖像框架。然而，可以使用單細胞和小藻團的圖像來(lái)確認激光數據的線(xiàn)性。
微囊藻通常含有提供浮力的細胞內氣囊。有時(shí)它們沒(méi)有氣囊或失去氣囊，這在圖像中清晰可見(jiàn)，也會(huì )導致光散射特性發(fā)生很大變化。這些變化可以在激光激發(fā)數據中實(shí)現分離。熒光信號則不受氣囊丟失或塌陷的影響。
下圖展示了微囊藻藻團（1倍原始樣本和1倍經(jīng)過(guò)壓力處理后氣囊塌陷的樣本）的分析結果。
本地池塘水樣本（含有微囊藻）的分析結果，未進(jìn)行任何樣本預處理。分析時(shí)間通常為3-10分鐘，具體取決于較大藻團的濃度。使用CytoClus軟件進(jìn)行的分析概覽。
左上第二圖是較大藻團的散射光和熒光掃描輪廓，藍色線(xiàn)在概覽照片圖（左上第三圖）中標示。掃描輪廓準確給出了該藻團的長(cháng)度：570μm。其他“點(diǎn)圖”顯示了分析顆粒的熒光和散射特性，包括單細胞的簇。
大藻團的圖像如下：
左側圖顯示了分析的各種微囊藻顆粒在它們的側向散射和前向散射軸上的位置。從示例大藻團的位置可以看出，測量的散射光強度是相當線(xiàn)性的。右側圖顯示了相同的顆粒在熒光特性圖（紅色熒光Total FlRed（通常是葉綠素）Vs橙色熒光Total Fl Orange (通常是藻藍蛋白)）中，顯示出良好的線(xiàn)性關(guān)系（基于Dubelaar和Van der Reijden 1995年的研究）。
該分布圖顯示了分析的顆粒數量（垂直方向）與它們的測量熒光（水平方向）之間的關(guān)系。藍色組是微囊藻的單細胞和一些雙細胞。箭頭指向200熒光單位（熒光單位）處，表示“平均單細胞”。大藻團（上圖）顯示出總橙色熒光為500,000熒光單位，因此我們得出結論，它由500,000/200 = 2,500個(gè)“平均”單細胞組成。這種計算本質(zhì)上是一種尺度歸一化，它允許非常直觀(guān)地表示每個(gè)分析藻團的細胞數量以及總體總數。當然，還可以使用其他方法來(lái)估算生物量（Zhou等人，2012年）。
G.B.J. Dubelaar, C.S. Van der Reijden. 微囊藻水華藻團大小分布：流式細胞儀方法?！端茖W(xué)與技術(shù)》，1995年，32(4)，171-176。
Q. Zhou, W. Chen, H. Zhang, L. Peng, L. Liu, Z. Han, N. Wan, L. Li, L. Song. 基于流式細胞儀的湖底沉積物中形成水華的藍藻（微囊藻）定量分析協(xié)議?！董h(huán)境科學(xué)雜志》，2012年，24(9)，1709-1717。
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