2019年10月9日

生物的自體螢光

在利用科學Maker的螢光顯微鏡觀察植物組織的螢光後,來整理一下可以看看哪些物體的螢光。

Autofluorescence自體螢光,最顯著的例子就是葉綠色的紅色螢光,在維基的頁面上列出了當它受到465nm與665nm的激發光源照射後,可以產生673nm與 726nm的螢光。簡單的說就是你用藍光或紫光照射葉綠素,就能看到它發出紅色螢光。要操作的話,就用驗鈔燈照葉綠素的溶液就看得到了。

那麼還有什麼東西可以像葉綠素一樣也發螢光呢?原來非常多啊
NAD(P)H (max. 460 nm)
核黃素 flavins (max. 520 nm)
蝶呤 pterins (max. 450 nm)
甲殼素 chitin (max. 450–460 and 520 nm)
膠原蛋白和彈性蛋白 collagen and elastin (max. 400–430, 465, 495 and 520 nm)
纖維素 cellulose (max. 420–430 nm)

那麼這些利用自體螢光可以做哪些研究呢?我在這篇Review Article
Vital Autofluorescence: Application to the Study of Plant Living Cells 看到了許多應用。

  1. 花粉粒的識別:不同種類的花粉粒分泌物不同,成分不同,螢光也就不同。風媒傳粉的花粉粒(樺樹、松樹等)主要是藍色螢光,而昆蟲傳粉的花粉粒則屬於不同的種類——藍色、黃色、綠色或藍綠色。未成熟的花粉因為有葉綠素所以會呈現紅色螢光,而成熟的花粉粒螢光顏色會不同。
  2. 損傷識別:受到臭氧傷害或真菌傷害的植物組織或花粉粒螢光也會改變,真菌產生的螢光和植物組織也不同。
  3. 雌蕊的螢光會因為花粉的種類而不同,會改變螢光的波峰和強度。
  4. 乾燥的分泌細胞和新鮮的分泌細胞產生的螢光不同。

其他部分,我看到王小發在科學堂社團中整理了更多文獻資料
https://www.facebook.com/groups/1960895877510713/permalink/2080906335509666/

使用科學Maker的落射螢光模組觀察保衛細胞的紅色螢光

九月初看到科學Maker上,江老師釋放出一款限量模組,是給手機顯微鏡使用的【螢光模組/進階落射螢光模組】,內含

  • 落射螢光的分光鏡cube 
  • 螢光模組A (紫光激發)


這個螢光模組真的很厲害,讓一般人也能使用到研究機構等級的螢光顯微鏡。江老師曾經在這篇貼文中,有提到兩款螢光模組的設計不同。電源方面,螢光A需要兩顆2032電池來供電,而螢光B只要一枚電池就可以。而濾片部分,螢光B需要多用一片濾片來濾出乾淨的螢光。

螢光


另外一個厲害的神器是【落射螢光的分光鏡cube】。組裝後是像下圖,將「分光鏡cube」裝在研究型手機顯微鏡的「通用物鏡模組」的載物板上,通用物鏡模組可以旋上任何標準的顯微鏡物鏡,模組上有小孔可以把分光鏡鎖上。




落射螢光的分光鏡運作原理是什麼呢?請Google一下螢光分光鏡(Fluorescence Beam Splitter)的圖片可以看到一些原理圖。在此模組中,其原理是將紫光平行射入分光鏡側邊的孔,分光鏡內的鍍膜玻璃把紫光反射經過物鏡到標本上,隨後標本產生的螢光通過物鏡向上通過分光鏡之後再進入觀測用目鏡。

來看看實際拍攝的結果,使用紫錦草來觀察。這是葉內維管束,旁邊還有一些葉肉組織。

我使用【十倍物鏡+通用模組+螢光落射模組+螢光A】在螢光顯微鏡拍攝下,可見葉綠素的紅色螢光和組織的綠色螢光
 使用同樣的設備找尋葉下表皮,看保衛細胞的螢光,在這倍率下,保衛細胞的螢光比起葉肉要遜色一些。

隨後我換成40倍物鏡來觀察,這是一般光源下的保衛細胞

而在此倍率下,微調入射的紫光就可以看見明顯的保衛細胞內的紅色螢光了。

2019年9月22日

用imagej的macro製作的無腦光譜分析程式


想要產生出如下圖這樣各種光譜分析圖,或是利用CFL燈泡(省電燈泡、日光燈等)來校正一整個資料夾的光譜照片,然後也是產生像下面這樣的圖。你覺得需要多少步驟呢?
只要兩個按鍵就好了喔,連輸入光譜值找對應的X座標都不用喔。





如何完成光譜分析呢?這部影片告訴你如何按兩個鈕就完成


程式碼

為什麼可以按兩個鈕就完成,連輸入波長都不用呢?因為我已經在程式中去做了那些工作。讓程式自動用hue值辨識光譜顏色、尋找波峰,再用預設的光譜值套入來進行校正。這樣的程式到底是怎麼製作呢,我也將程式說明錄了下來(其實這是避免自己將來萬一忘了)







如果是想要用imagej自己手動作這些工作,我在幾年前的文章曾經寫過,可以參考一下
用imagej作分光光度計與光譜儀的量測分析

2019年8月27日

用Javascript製作視野測定的程式

上週一個研究人員來詢問我十幾年前寫的一篇文章細節,他想知道《視野測定》的一些資料。詢問之後知道他是要做一些比較的實驗,不過用我當初寫的方式,做出來的結果我覺得會太粗糙。

於是週末的時候我就想應該可以寫個程式用電腦來進行測試。概念很簡單,就是讓螢幕先呈現一個小點,單眼靠近盯著它看,然後從旁邊慢慢移入一個色點,等到色點進入眼睛的視野時,就由測試者按鍵標定座標。重複上述步驟之後,再把這些色點的座標連起來就完成了。

不過要用什麼環境來做程式呢?一開始想到用python,不過應該找更容易操作的環境,後來就想到了用HTML5由Javascript來實現。

寫程式的過程其實是有趣的,因為沒寫過類似的程式,所以都要在網路上找程式寫法,找到答案之後,改寫成自己要的部份實作出來,成功了就很有成就感。可是要找答案,絕對不可能就把「視野測定」這樣的詞丟到論壇去找答案,我得先在腦中拆解問題,像是:
  • 用鍵盤移動螢幕圓點
  • Javascript的陣列操作方式
  • Javascript的資料呈現在html標籤內的方式
  • 資料儲存成檔案,和載入檔案的方式
最後就整理出了一個檔案,就像下圖這樣,可以設定每次測量的角度間隔,預設值是30度,所以總共會測試12個點。共會測試紅綠藍白四種顏色,然後紀錄的座標點都會顯示在螢幕上,最後可以按鍵作圖出來。
而考量實際做實驗的需求,有可能會要比較前次的實驗結果,所以我也做了存檔和載入檔案的功能。

唯獨要注意的是,如果是用這種手工《視野測定》的方法,紀錄的點就是視角,但這個看平面螢幕的紀錄方法,就單純是距離而已。

視野測定:檔案連結



使用方式則錄製成影片


2019年8月23日

到台中霧峰看看為猛禽搭的架

前幾天公共電視的節目《我們的島》播出了一個單元-為猛禽搭架

那是紀錄屏科大野保所團隊在台中霧峰五福社區進行的「邀黑翅鳶來捕鼠」的棲架推廣活動。記得在去年,就曾經在上下游看過這相關的活動,那是在高屏地區進行過的活動-邱靜慧/邀黑翅鳶幫農人抓老鼠!設置人工棲架DIY趕緊來


為什麼要幫猛禽搭棲架呢?無非就是食物鏈以及生物防治的概念。老鼠在田間常常會造成莫大的農損,除了破壞農作的根系,也可能挖洞破壞土堤影響田間保水。要一勞永逸除去鼠患,最直接的想法就是田間放老鼠藥來毒殺老鼠,但這樣卻反而讓吃老鼠的猛禽死亡。

不放老鼠藥來毒老鼠那怎麼辦呢?乾脆就讓猛禽來吃老鼠吧!其實猛禽吃老鼠本來就是再自然不過的事情了,只是現在現在棲地改變的情況下,會在田間吃老鼠的猛禽就沒有那麼多了。那麼如何吸引猛禽來田間呢?這集《我們的島》就是介紹這樣一個活動,搭了棲架之後,的確在後續觀察到黑翅鳶會前來在棲架上覓食、進食或交配。

看到這集的介紹,覺得實在好有趣,隔天就驅車前往看看棲架,幸運的話說不定還可以看到黑翅鳶?其實光看節目也不太確定到底棲架在哪,不過節目上有出現一個福德祠,我們就憑著這個印象前往了。正巧附近的便利商店外就有當地導覽圖,對照一下就找到了。


在節目中有提到,要能以猛禽做生物防治,該田間就是要符合不用藥的大前提,不然猛禽被吸引來了,不就被二次毒殺了嗎。




我四處張望算算這附近立的棲架只看到三根,不過看之前的新聞說有立了五根耶。










不過沒關係,在福德祠裡就有黑翅鳶的照片,拿起望遠鏡遠遠看這些照片,意思也是差不多啦。






想去這個點看看的,其實Google Map上搜尋「穀稻自然田」,就可以找到了喔。不過福德祠是在田間,開車是進不去的,然後附近的路是一輛車寬的小路,所以停在外頭慢慢散步過去也不錯。

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