花粉研究在植物進化、農業生產和醫學等多領域均具有關鍵意義。從植物進化角度而言，花粉數量的變化反映了植物繁殖策略的適應性調整；在農業領域，花粉數量與作物育種效率、產量緊密相關；于醫學方面，花粉作為過敏原可引發花粉癥等過敏反應，對公眾健康造成影響。隨著研究的深入，傳統的花粉計數方法已難以滿足日益增長的科研需求，高效、精準的花粉分析技術成為亟待解決的問題。

在此背景下，系統技術應運而生，為花粉研究帶來了新的曙光。其中，CASY 無標記3D細胞分析系統（以下簡稱CASY系統）憑借其卓越的性能，在花粉數量計數、大小測量以及活力評估等方面發揮著重要作用，成為植物花粉研究領域的得力工具。接下來，我們將通過兩篇文章來深入了解 CASY系統在花粉研究中的應用及優勢。

Publication 1：《Pollen Grain Counting Using a Cell Counter》
1 傳統方法的困境與系統的優勢

• 傳統的顯微鏡計數室法在花粉計數中存在諸多弊端。花粉數量在植物中具有重要意義，其在物種間和物種內差異顯著，準確計數花粉粒數量對于植物生殖研究和農業育種至關重要。然而，傳統方法耗時費力，如在擬南芥花粉計數研究中，需對大量樣本進行計數以獲得可靠結果，但該方法操作復雜且效率低下。自動圖像分析法雖有所改進，但在處理含異常花粉和碎屑的樣本時存在困難，且測量花粉大小時易受顯微鏡操作影響，導致結果不準確。

• CASY 系統基于電脈沖原理工作，為花粉計數提供了新的解決方案。它能夠快速準確地計數花粉粒，在文中所述實驗設置下，計數時間大幅縮短，每朵花計數僅需 3 分鐘，相比傳統計數室法效率提高了五倍以上。這一高效性得益于其高采樣率（1 MHz），能夠在短時間內對大量花粉進行精確計數，適用于不同花粉數量的植物物種，無論是花粉數量較少的擬南芥，還是花粉數量較多的 Arabidopsis kamchatica（中文名是堪察加擬南芥），都能輕松應對。

2 CASY系統在花粉研究中的多維度應用

• 除了快速計數花粉粒，CASY 系統還能精確測量花粉粒大小。在實驗過程中，它通過記錄電脈沖信號的積分來計算相應的體積，將其轉換為可生物學解釋的值，如細胞直徑，從而實現對花粉粒大小的準確測量。這一功能為研究花粉的發育和形態特征提供了重要數據支持。

• 該系統還可評估花粉活力，基于活細胞和死細胞細胞膜完整性不同導致的電信號差異，區分活花粉和死花粉。在擬南芥花粉研究中，通過實驗展示了其對正常花粉和敗育花粉的有效區分，為研究花粉的生殖能力和植物繁殖策略提供了有力依據。

Publication 2：《An improved pollen number counting method using a cell counter and mesh columns》

1 針對特殊植物花粉研究的創新方法

• 日本柳杉等松柏科植物的花粉研究面臨特殊挑戰。這類植物的雄球花具有硬鱗片結構，傳統方法難以使其開裂釋放花粉，導致花粉計數困難。例如，之前適用于擬南芥和小麥的系統計數法，無法直接應用于日本柳杉。

• 本文提出了一種結合 CASY 系統和自制網柱的改進方法。首先，用杵輕柔碾碎雄球花，然后利用自制的 100 μm和20 μm網柱分別去除大、小碎片，最后將處理后的花粉懸浮液與 CASYton 混合，使用CASY系統進行計數。這一方法成功解決了日本柳杉花粉計數的難題，且成本較低，自制網柱經濟實惠。

2 CASY 系統在改進方法中的關鍵作用

• 在改進的方法中，CASY 系統再次展現出其卓越性能。它能夠在 5 分鐘內計數20,000個顆粒，計數效率比傳統血球計數器法提高了100 倍以上。在對日本柳杉兩個克隆的花粉研究中，準確測量出它們花粉數量和大小的明顯差異，為進一步研究日本柳杉的遺傳特性和繁殖機制提供了重要數據。同時，該儀器還檢測到日本柳杉花粉在特定條件下花粉細胞從外壁釋放的現象，為深入了解花粉的生理過程提供了新的視角。

CASY 系統：植物花粉研究的理想之選

1 精準高效的技術核心

• CASY系統采用先進的電脈沖技術，確保計數結果的準確性。其高采樣率使得在短時間內能夠獲取大量花粉的信息，避免了人工計數的誤差和主觀判斷。在不同植物花粉的計數實驗中，均表現出高度的一致性和可靠性，為科研人員提供了可信的數據基礎。

• 操作簡便快捷，可大大縮短實驗周期。無論是花粉樣本的處理還是測量過程，都能在短時間內完成，提高了研究效率。科研人員無需花費大量時間在繁瑣的計數操作上，從而能夠將更多精力投入到數據分析和深入研究中。

2 廣泛的適用性與靈活性

• 適用于多種植物花粉研究，無論是草本植物如擬南芥、小麥，還是木本植物如日本柳杉等，都能在其幫助下實現精準的花粉分析。這種廣泛的適用性使得CASY系統在植物學研究領域具有重要地位，能夠滿足不同研究方向和植物種類的需求。

• 可根據不同植物花粉的特點進行參數調整，如在對擬南芥、Arabidopsis kamchatica 和小麥花粉計數時，設置不同的毛細管大小、尺寸范圍等參數，以確保最佳的計數效果。這種靈活性使得 CASY 系統能夠適應各種復雜的實驗條件，為科研人員提供了更多的選擇和便利。

3 推動植物研究領域的發展與創新

• 在植物進化研究中，通過對花粉數量和特征的精確分析，有助于揭示植物繁殖策略的演變和適應性進化機制。例如，對自交和異交植物花粉數量差異的研究，能夠深入理解植物在進化過程中如何調整繁殖方式以適應環境變化。

• 在農業育種方面，為高效篩選優良品種提供了有力支持。能夠快速準確地評估花粉活力和數量，幫助育種人員選擇具有優良花粉特性的親本，提高育種效率，加速新品種的培育進程。

• 在醫學領域，對花粉過敏原的研究也具有重要意義。通過精確分析花粉的數量和成分，有助于深入了解花粉過敏的發病機制，為開發更有效的診斷和治療方法提供依據

CASY系統憑借其精準高效、廣泛適用和靈活多變的特點，已成為植物花粉研究領域的重要工具。它不僅在基礎植物科學研究中發揮著關鍵作用，還為應用導向的農業育種和醫學研究提供了強大的技術支持。CASY系統通過精確測量花粉的粒徑、濃度等參數，幫助科研人員深入理解植物繁殖機制、花粉傳播特性以及花粉與環境的相互作用，從而為植物分類、生態學研究、作物改良和花粉過敏防治等領域提供了重要的數據支持和理論依據。

隨著科技的不斷進步，CASY系統也在不斷地優化升級，其功能將更加完善，應用范圍將更加廣泛。未來，CASY系統有望在植物花粉研究領域發揮更大的作用，助力科研人員攻克更多難題，推動植物科學研究不斷向前發展，取得更多創新性成果。我們期待CASY系統在未來的研究中繼續發光發熱，為我們揭示更多植物生命的奧秘，為人類社會的發展做出更大的貢獻。