植物单细胞的微流控芯片捕获技术及硅量子点导入外源基因机理研究

目前微流控芯片和量子点探针技术等纳米生物技术的应用，主要集中在医学和动物实验，而较少涉及到植物实验。本申请拟将微流控芯片和量子点探针技术引入植物细胞研究中，为植物细胞遗传和基因工程研究提供新方法。该研究主要集中在以下三个方面：（1）进行植物单细胞微流控芯片研制，为植物细胞的原位、动态、高通量分析提供新手段；（2）制备功能化硅量子点纳米材料，并利用微流控单细胞芯片为平台，探索其和完整植物细胞（具有细胞壁）之间作用机理；（3）构建高效介导外源分子进入完整植物细胞内部的新体系，并利用硅量子点为荧光探针，追踪分析基因转染表达过程的机理,为植物转基因研究提供新手段。本课题涉及到材料化学、生物偶联技术、微加工制造技术、植物转基因技术等，研究成果可望为植物细胞遗传和基因工程研究带来巨大变化。

硅纳米颗粒由于其独特的荧光性质、良好的生物相容性、以及高比表面积等特性，使其在生物传感、细胞成像、药物（或基因）载体等研究领域具有广泛的应用价值。本课题主要开展了以下两方面的工作：（1）采用微波调控多孔硅纳米颗粒的荧光性质，成功制备了具有高效发光的硅基量子点，并利用荧光多孔硅纳米颗粒荧光淬灭现象，成功检测了细胞内的铜离子浓度微量改变。我们进一步制备了蛋白和多孔硅纳米复合材料，并研究了其在体内、体外中的应用。（2）我们系统研究了介孔氧化硅纳米颗粒和完整植物细胞相互作用机理，并且通过胚胎发育使内吞纳米颗粒后的植物细胞成功实现了植株再生，为纳米转基因技术提供了理论基础。