拉曼光谱技术在植物细胞壁中的应用以及展望
表面增强拉曼散射光谱在细胞研究中的应用
表面增强拉曼散射光谱在细胞研究中的应用论文导读：具有非破坏性和指纹式的分辨能力的SERS对细胞的研究、样品的选择性激发和信号收集等方面都显示出良好的应用前景。
关键词：表面增强拉曼散射光谱，细胞引言：作为一种以光子作探针的、实时实地的探测手段，表面增强拉曼散射（SERS）不仅可以产生高强度、低背景的信号，而且在可见光或近红外的激发下具有较高的空间分辨率；共焦显微术结合SERS光谱术可以实现无损三维层析检测。
具有非破坏性和指纹式的分辨能力的SERS对细胞的研究、样品的选择性激发和信号收集等方面都显示出良好的应用前景。
1. 表面增强拉曼散射光谱简介Fleishmann 等人[1]于1974 年首次发现表面增强拉曼散射(surfaceenhanced Raman scattering, SERS)，随后Van Duyne 及其合作者通过系统的实验和计算发现吸附在粗糙银表面上的每个吡啶分子的拉曼散射信号与溶液相中的吡啶的拉曼散射信号相比，增强约6个数量级，指出这是一种与粗糙表面相关的表面增强效应，被称为SERS 效应[2]。
SERS 效应给出的是具有分子水平的信息,对分子和界面具有可观的普适性,为研究表面现象提供了有力的工具。
获得一张效果好的SERS光谱的关键是吸附基底的选择和制备，常见的基底有金属溶胶、金属电极、金属岛膜等。
其中基底包括了有限的几种不同形态的金属(Ag, Au, Cu, Al, In, Li, andNa) [3]。
各类金属溶胶用作SERS 基底的报道占有很大比例, 并朝着一种制备方便、稳定性好、信号强的方向努力。
目前利用激光刻蚀技术, 然后分别用水或其它溶剂作修饰, 可以很成功地制备化学纯度很高的胶体SERS 活性体系[4]。
免费论文网。
2. 细胞的SERS研究随着纳米粒子合成技术的提高、生物分子标记技术的发展, 纳米粒子用于生物分子标记已成为近几年的研究热点。
具有单分子探测灵敏度的SERS光谱术在细胞内的应用越来越取得人们的重视。
拉曼检测农作物国内外研究综述
拉曼检测农作物国内外研究综述农作物癌变一直以来都是影响粮食产量的主要病害之一。
传统的高抗品种连续种植几年后，就达不到癌病的预防作用了。
因此，这一病害至今仍困扰着农业技术人员。
与此同时随着拉曼技术的发展，拉曼光谱已不是单单测定物质结构的工具，其在作物病害检测研究中形成了一些行之有效的检测方法。
国内外研究综述（1）国外研究动态2010年，Stephan Richter等人利用拉曼光谱成像方法对植物细胞壁的组织进行了研究。
对一个新西兰麻叶样本进行了微米级的不同部位不同组织类型的拉曼光谱采集。
在厚壁高变MFA进行检测，发现与木质素的变化有关[1]。
2011年，Pradeep N.Perera等人利用一种新的成熟的、非侵入性的激光拉曼光谱法分析了天然木质素的结构。
通过检测杨树中的木质素、拟南芥、芒草的4-香豆酸酶A 在其结构差异中抑制成分的变化，得出杨树中的紫丁香愈创木基率下降35%的突变。
[2]2012年，Wenhsi Chua等人利用表面增强拉曼光谱技术对植物油润滑的金属表面进行研究。
检测出在银表面形成的脂肪酸肥皂层是甘油三酯。
表明精制菜籽油的结构紧凑且垂直于表面[3]。
2013年，F.Castiglionc等人根据聚合物环糊精纳米海绵（CDNS）具有显着的纳入/释放这一特性。
利用傅里叶振动变化红外光谱中衰减全反射几何和拉曼光谱技术，对O-H伸缩区域进行定量分析，获得关于O-H基团聚合物的结构信息。
即氢氧键连接所起的作用的[4]。
2014年，Andrzej Skoczowski等人引根据拉曼光谱仪可对活体植物组织中有价值的物质进行原位分析这一特性，再结合对植物代谢热量生理学的认知，应用等温量热法和拉曼光谱对植物中生物和非生物应力进行研究，更好的认识植物生理学[5]。
2015年，Ismail Hakki Boyaci等人首先利用拉曼光谱仪对132种样品进行了拉曼检测，其中样品包括鱼、家禽、山羊、水牛及意大利腊肠等产品；其次对采集到的光谱应用主成分分析方法（PCA）进行分析，最后得出七种肉类和意大利腊肠可以成功的区分开来的结论[6]。
拉曼光谱的应用及其进展
摘 要
本 文 简 述 了 拉 曼光 谱 的原 理 、 征 及 其 在 应 用 上 的优 越性 。介 绍 了几 种 新 的 拉 曼 光 谱 技 术 及 拉 曼 光 特
谱 技 术 在 食 品 、 料 化 学 、 药等 领 域 的最 新 研 究 及 应 用 进 展 。重 点 讨 论 了 近 年 来 该 技 术 在食 品 质 量 检 测 、 境 保 材 医 环 护 、 胞 和 组 织 的 癌 变 方 面 的 最 新 进 展 ， 对 其 应 用 前 景 进 行 了展 望 。 细 并 关键词 技术 应 用 进 展
中对结 构 变 化 敏 感 的各 个 独 立 组 分 的 检 测 。近 年 来 ， 品安 全成 为人们关 注 的焦点 ， 食 在食 品安 全检测 及非法 添加 物检 测 中 ， 拉曼 光 谱 技 术 ， 其 快速 ， 因 灵 敏度 高等特 性 ， 到 了进 一步 的发 展 。 得 ２０ ０ ８年爆 发 的毒 奶 粉事 件 曾在 食 品界 引起 轩 然大 波 ， 人们 对 于食 品安 全 的关 注 也 越 来 越 多 。王 锭笙 ＿ 等 人采 用 表 面增 强拉 曼 光 谱 ， 作 为 探 针分 ６ 将 子 的三聚氰 胺滴 加在 准 备 好 的增 强 基 底 银胶 上 ， 使 用便携 式拉 曼光 谱仪 来 进 行 测试 ， 果 表 明银 纳米 结
２１年 ６ ０１ 第 期
分 析 仪 器
拉 曼光 谱 的应 用及 其 进 展
胡晓红 周 金池。
（ ．北京林业大学材料科学与技术学院，北京 ，１０ ８ ；２ １ ０ ０ ３ ．北京林业 大学分析测试实验 中心，北京 ， ０ ８ ） １ ０ ３
业 ．带 螗恭 一芥 穹蒂 Ｉ 带 综一 述一
的组 分或 橘子皮 的残 留农 药 ， 果 证 明 这种 新 技 术 结 可 以检测 各类 物质 的表层 化学组 分和应 用 于任何形
自适应拉曼光谱成像数据去噪及其在植物细胞壁光谱分析中的应用
自适应拉曼光谱成像数据去噪及其在植物细胞壁光谱分析中的应用张逊;陈胜;吴博士;杨桂花;许凤【摘要】Two inevitable noise signals, baseline drifts and cosmic spikes in Raman spectral imaging data should be eliminated before data analysis. However, current denoising methods for a single spectrum often lead to unstable results with bad reproducible properties. In this study, a novel adaptive method for denoising Raman spectral imaging data was proposed to address this issue. Adaptive iteratively reweighted penalized least-squares (airPLS) and principal component analysis (PCA) based despiking algorithm were applied to correct drifting baselines and cosmic spikes, respectively. The method offers a variety of advantages such as less parameter to be set, no spectral distortion, fast computation speed, and stable results, etc. We utilized the method to eliminate the noise signals in Raman spectral imaging data of Miscanthus sinensis ( involving 9010 spectra) , and then employed PCA and cluster analysis ( CA) to distinguish plant spectra from non-plant spectra. Theoretically, this method could be used to denoise other spectral imaging data and provide reliable foundation for achieving stable analysis results.%拉曼光谱成像数据存在基线漂移与宇宙射线干扰峰两类噪声信号,无法直接用于光谱分析研究,必须去除。
拉曼光谱技术在植物细胞壁中的应用以及展望
光照射到物质上时会发生非弹性散射，散射光中除有与激发光波长相同的弹性成分（瑞利散射）外， 还有比激发光波长长的和短的成分，后一现象统称为拉曼（Raman）效应。
从理论到技术—拉曼散射效应的进展
➢1928年，印度物理学家拉曼（C.V.Raman）首次发现拉曼散射效应，荣获1930年的诺贝尔物 理学奖，拉曼也成为自然科学亚洲诺奖第一人。 ➢1928-1940年，拉曼光谱成为研究分子结构的主要手段。因为拉曼光谱频率及强度、偏振等 标志着散射物质的性质。从这些资料可以导出物质结构及物质组成成分的知识。这就是拉曼 光谱具有广泛应用的原因。 ➢1940-1960年，拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱（约为入射光强的106），并要求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等。40年代中期，红外技术 的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落。（原始的拉曼光谱以汞弧灯为光源,用常规摄 谱仪做色散系统,出现的谱线极其微弱,限制了拉曼光谱的发展。） ➢1960年以后，激光技术的发展使拉曼技术得以复兴。由于激光束的高亮度、方向性和偏振性 等优点，成为拉曼光谱的理想光源。而过滤器的发展过滤掉瑞利散射，计算机技术的发展使 大数据分析成为可能。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低，目前在物理、化学、生 物、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的应用，越来越受研究者的重视。并且形成了一门 光谱学的分支——拉曼光谱学。
拉曼光谱技术的应用及研究进展
拉曼光谱技术的应用及研究进展一、本文概述拉曼光谱技术，作为一种强大的分子振动光谱技术，自其诞生以来，在化学、物理、生物、材料科学等领域中发挥了重要的作用。
这种技术基于拉曼散射效应，即当光在物质中传播时，会与物质分子发生相互作用，使得光线的方向和频率发生改变。
通过分析这些散射光的频率和强度，我们可以得到关于物质分子振动和转动状态的信息，从而进一步了解物质的组成、结构和性质。
本文将对拉曼光谱技术的应用及其研究进展进行全面的探讨。
我们将概述拉曼光谱技术的基本原理和发展历程，以便读者对其有一个清晰的认识。
然后，我们将详细介绍拉曼光谱技术在不同领域中的应用，包括但不限于化学分析、生物医学、环境监测、材料科学等。
接下来，我们将对近年来拉曼光谱技术的研究进展进行梳理，重点关注其在新材料、新技术和新方法方面的发展。
我们将对拉曼光谱技术的未来发展趋势进行展望，以期能为相关领域的研究者提供有益的参考和启示。
二、拉曼光谱技术的基本原理拉曼光谱技术是一种基于拉曼散射效应的光谱分析技术。
拉曼散射是光与物质相互作用的一种形式，当光波通过介质时，部分光波的能量会被介质分子吸收并重新辐射，产生散射光。
其中，大部分散射光的频率与入射光相同，这种散射称为瑞利散射；而一小部分散射光的频率则会发生改变，这种散射称为拉曼散射。
拉曼散射光的频率变化与介质分子的振动和转动能级有关，因此，通过分析拉曼散射光谱，可以获得介质分子内部的结构信息。
拉曼光谱技术的基本原理主要包括两个方面：一是拉曼散射的物理过程，二是光谱数据的获取和分析。
在物理过程中，当入射光与介质分子发生相互作用时，介质分子会吸收部分光能并将其转化为分子内部的振动或转动能量，然后重新辐射出散射光。
由于散射过程中能量的交换，散射光的频率会发生变化，这种变化与介质分子的振动和转动能级直接相关。
因此，通过测量散射光的频率变化，可以推断出介质分子的振动和转动状态，从而得到分子的结构信息。
在光谱数据的获取和分析方面，拉曼光谱技术通常使用激光作为入射光源，通过单色仪或干涉仪将散射光按波长或频率分离，然后用光电倍增管或电荷耦合器件等光电探测器检测散射光的强度。
拉曼光谱技术的应用及研究进展
拉曼光谱技术的应用及讨论进展拉曼光谱是一种散射光谱，它是1928年印度物理学家C.V.Raman发觉的。
拉曼光谱作为一种物质结构的分析测试手段而被广泛应用，尤其是60时代以后，激光光源的引入、微弱信号检测技术的提高和计算机的应用，使拉曼光谱分析在很多应用领域取得很大的进展。
目前，拉曼光谱已广泛应用于材料、化工、石油、高分子、生物、环保、地质等领域。
就分析测试而言，拉曼光谱和红外光谱相搭配使用可以更加全面地讨论分子的振动状态，供给更多的分子结构方面的信息。
1拉曼光谱的应用拉曼光谱是讨论分子振动的一种光谱方法，它的原理和机制都与红外光谱不同，但它供给的结构信息却是仿佛的，都是关于分子内部各种简正振动频率及有关振动能级的情况，从而可以用来鉴定分子中存在的官能团。
分子偶极矩变化是红外光谱产生的原因，而拉曼光谱是分子极化率变化诱导的，它的谱线强度取决于相应的简正振动过程中极化率的变化的大小。
在分子结构分析中，拉曼光谱与红外光谱是相互补充的。
例如：电荷分布中心对称的键，如C—C、N=N、S—S等，红外汲取很弱，而拉曼散射却很强，因此，一些在红外光谱仪无法检测的信息在拉曼光谱能很好地表现出来。
拉曼光谱还可测定分子的退偏比，利于弄清分子的对称性等。
这在结构分析中是特别有用的。
拉曼的缺点是检测灵敏度特别低。
在电化学讨论中该缺点尤为突出，由于典型的电化学体系是由固—液两个凝集相构成的，表面物种信号往往会被液相里的大量相同物种的信号所掩盖。
1.1用于聚合物中的讨论随着CCD探头和光纤在FT—拉曼光谱中的应用，使信噪比、光谱范围和精度大大加添。
广义二维FT—拉曼相关光谱和带色散仪及多道探测器的近红外FT—拉曼光谱得到快速进展，以及多变量分析法的应用使拉曼光谱可应用于过程监控和定量分析，这使拉曼技术在高分子科学中起着越来越紧要的作用。
通常用红外光谱讨论含氢键的聚合物相容性。
无氢键的聚合物共混物内的特别相互作用的振动光谱讨论很少有报道。
拉曼光谱在细胞成像中的研究进展
第43 卷第 1 期2024 年1 月Vol.43 No.195~106分析测试学报FENXI CESHI XUEBAO（Journal of Instrumental Analysis）拉曼光谱在细胞成像中的研究进展曾敏静，马玮玮，唐浴尘，高婷娟*（华中师范大学化学学院绿色农药全国重点实验室农药与化学生物学教育部重点实验室，湖北武汉430079）摘要：细胞成像在生命科学与药物研究中具有重要意义。
拉曼光谱作为一种非破坏性的振动光谱技术，结合非标记或探针标记技术可对细胞不同组分进行成像。
由于自发拉曼光谱信号较弱，运用有效的增强手段可提高细胞成像的时间与空间分辨率。
该文综述了表面增强拉曼光谱（SERS）、相干拉曼光谱（CRS）、共振拉曼光谱（RRS）等拉曼增强方法在线粒体、溶酶体和内质网等细胞器成像中的研究进展，以及上述方法在蛋白质、脂质、糖类和核酸等重要细胞生物分子成像中的应用。
此外，还讨论了标记技术中拉曼探针的化学结构、增强因子、检出限等因素对细胞成像的影响，并分析了当前细胞拉曼成像的发展趋势、存在的挑战和可能的解决方案。
关键词：拉曼光谱；细胞成像；拉曼探针；分子内共振增强拉曼散射中图分类号：O657.37；G353.11文献标识码：A 文章编号：1004-4957（2024）01-0095-12 Research Progress of Raman Spectroscopy for Cell ImagingZENG Min-jing，MA Wei-wei，TANG Yu-chen，GAO Ting-juan*（Key Laboratory of Pesticide and Chemical Biology of Ministry of Education，National Key Laboratory of Green Pesticide，College of Chemistry，Central China Normal University，Wuhan 430079，China）Abstract：Cell imaging plays a crucial role in life science and drug discovery research. Raman spec⁃troscopy，a non-destructive vibration spectroscopic technology，enables the imaging of various cellu⁃lar components when combining with label-free or labeling techniques. Due to the low sensitivity of spontaneous Raman scattering，it is necessary to utilize efficient enhancement methods to increase the space and time resolutions of cellular Raman imaging.In this review，we summarized the ad⁃vancement of surface-enhanced Raman spectroscopy（SERS），coherent Raman spectroscopy（CRS），resonance Raman spectroscopy（RRS），and other Raman enhancement methods applied for cellular organelle imaging of mitochondria，lysosomes，endoplasmic reticulum，and etc.，as well as for cel⁃lular biomolecule imaging of proteins，lipids，sugars，nucleic acids and etc. We discussed the fac⁃tors of labeling techniques influencing cell imaging results，including the probe structures，enhance⁃ment factors，and detection limits，and analyzed the current challenges and future trends of develop⁃ing Raman spectroscopic technology for cell imaging.Key words：Raman spectroscopy；cell imaging；Raman probes；intrinsic molecular resonance Ra⁃man scattering光学显微成像可以清晰地观察细胞的形态和大小，实现细胞的可视化。
拉曼光谱在生物学中的应用研究
拉曼光谱在生物学中的应用研究拉曼光谱是一种非常重要的分析技术，它可以用来研究物质的结构和性质。
在生物学中，拉曼光谱已经得到了广泛的应用，它可以用来研究生物分子的结构和功能，从而帮助我们更好地理解生命的机理。
本文将就拉曼光谱在生物学中的应用进行详细的探讨。
一、红血球的研究红血球是人血液中非常重要的一种细胞，它具有携带氧气的功能。
研究红血球的形态和组成对于理解红细胞的生理机制具有重要意义。
利用拉曼光谱技术可以得到红细胞的分子组成和化学结构信息，可以分析各个成分如蛋白、脂质，核酸等。
并且研究表明，红细胞膜上的磷脂酰胆碱、磷脂酰乙醇胺、胆固醇等成分都可以被检测到。
拉曼光谱技术还可以在红细胞部分细胞膜和细胞内蛋白的峰位上分析出红细胞在氧气状况不同时，其内部化学成分的变化，从而帮助我们理解红细胞在体内的生理功能。
二、DNA、RNA和蛋白质的结构及功能研究DNA、RNA和蛋白质是构成生命体的重要分子，它们的结构和功能决定了生命的机理。
利用拉曼光谱可以清晰地观察到生物分子的结构和构成，比如DNA、RNA和蛋白质的特征谱线分别为785、532和532纳米，这些特征峰经常被用于检测生物分子的构成。
例如利用拉曼光谱技术，可以观察到DNA双螺旋结构的配对效应，了解到DNA的一些化学反应过程，比如酸碱催化和链断裂等。
此外，利用拉曼光谱还可以对蛋白质的结构进行分析，并可以观察到特定功能和亚结构如耳环，骨架以及其它蛋白质结构单元。
三、细胞研究利用拉曼光谱技术可以对细胞结构、细胞内分子成分及细胞生理功能进行非破坏性的分析。
例如可以在同一细胞内部确定细胞的蛋白质、脂质和核酸成分，并可观察到三者间的相互作用以及其在分子水平上的变化。
利用拉曼光谱还可以在细胞内对作用各自真正的生理环境进行测量。
这种集成的技术可以用于有效地提取组织中蛋白质的空间信息，并用于解决重大的细胞科学问题，比如蛋白质生物学的精致分子机构的研究和组织内基于蛋白质的药物筛选等方面。
拉曼光谱在生命科学领域的应用
800
1000
1200
1400
1600
Wavenumber (cm-1)
图 4 不同甲状腺病变的拉曼光谱（感谢法国兰斯大学 Manfait 教授及其同事提供的数据）
对于骨组织的愈合过程，由于新生骨的骨胶原含量更高，且与成熟骨存在成分上的差异， 所以拉曼可提供新生骨和成熟骨的分布，如图 5，从而可以判断骨组织的愈合程度。如果对 愈合过程的不同时间阶段进行拉曼分析，还可以对愈合过程进行实时监测。
Scores on PC 2 Cross Validation Predicted
2,5 2
1,5 1
0,5 0
-0,5 -1
-1,5 -2
-2,5 25
PCA plot - PC 1 vs PC 2- capsules
Capsules form 1 Capsules form 2
25,5
26
26,5
由于拉曼光谱是无损的检测方法，它还可以用于药物与细胞之间相互作用的研究。如药 物与细胞作用的位点、在细胞中的分布、药物在细胞内的动力学研究等等。因此，拉曼光谱 也在药物的筛选等工作中有着广泛应用。图 8 是药物作用于细胞后的拉曼成像结果，其中绿 色是纯药物的分布位置，紫色、蓝色和粉色分别是药物作用于细胞膜、细胞质和 DNA 形成 复合物后的成分分布图。最后一张是所有成分分布的叠加。
图 2 细菌的三维拉曼成像
可以清晰地分开微小的细菌（感谢英国 CEH Oxford 的 Wei Huang 博士提供数据）。
另外，细胞种类繁多，如细菌有不同的菌种。通常，采用一些多元统计学方法，如聚类 分析、主成分分析、判别分析等可以更好地对研究对象进行评价。图 3 是对 3 种不同的细菌 在不同生长时间下获得的拉曼结果进行的统计分析，结果显示对于同一细菌，尽管生长时间 不一样，但是它们都被归属于同一类，证明拉曼可以很好地鉴别不同种类的细胞。
拉曼光谱在植物细胞壁研究中的进展
第3 3卷，第5期光谱学与光谱分析V01．33，N o．5，pp l239—1243 2 0 1 3年5月Spectrosc opy an d Spec tral Analys is May，2013拉曼光谱在植物细胞壁研究中的进展马静1，马建锋1，张逊1，许凤1’2’1．北京林业大学材料科学与技术学院，北京1000832．齐齐哈尔大学轻工纺织学院，黑龙江齐齐哈尔161006摘要在能源紧缺和环境恶化的双重压力下，农林生物质替代化石资源生产生物燃料、化学品及生物基材料的研究和开发，已成为国内外众多学者关注的热点。
全面了解农林生物质原料的化学组成及其结构特性是高效利用农林生物质的基础。
作为一种无损的检测技术，现代拉曼光谱能够在原位状态下提供植物细胞壁区域化学和主要组分结构特性信息。
本文简述了拉曼光谱成像技术原理，概括了拉曼光谱在植物细胞壁主要组分的结构分析、纤维素和木质素的微区分布及其分子排列等方面的研究进展，以促进该技术在植物细胞壁研究中的应用。
关键词拉曼光谱；纤维素；木质素；微区分布；分子排列中图分类号：TS01 文献标识码：A D Ol：10．3964／j．issn．1000—0593(2013)05—1239—05析、纤维素和木质素的微区分布及其分子排列方向等方面的引言研究进展，为农林生物质高效转化利用中细胞壁化学结构与超微结构的原位分析提供了新思路、新方法。
拉曼光谱又称拉曼效应，是研究分子振动和转动的一种光谱方法。
由于拉曼光谱具有样品制备无特殊要求，可检测1拉曼光谱成像技术原理微克级样品，对样品叮进行原位成分和结构分析等优点，能快速、简单、可重复、且无损的获得分子、原子水平上的信拉曼光谱是研究分子振动和转动能级跃迁的光谱方法，息。
目前拉曼光谱技术已广泛应用于材料、石油化工、生物是由分子极化率变化诱导产生的。
分子的振动和转动能级不医学、地质考古、宝石鉴定等领域[1]，特别是在珍贵样品和同，拉曼光谱的谱线数目、位移大小和谱线强度则不同【2J。
植物细胞壁拉曼光谱成像数据分析方法构建及其应用
03
拉曼光谱技术在植物细胞壁研 究中的应用
拉曼光谱技术用于检测细胞壁组成
总结词
拉曼光谱技术能够检测细胞壁中的化学成分，如纤维素、木 质素、果胶等，有助于了解细胞壁的化学组成和结构特征。
详细描述
拉曼光谱技术利用光与物质相互作用产生的散射效应，对细 胞壁进行无损检测。通过对散射光谱的分析，可以确定细胞 壁中各种化学成分的存在和相对含量，从而揭示细胞壁的组 成和结构特征。
拉曼光谱技术用于分析细胞壁功能
总结词
拉曼光谱技术能够监测细胞壁在生理过程中的变化， 如水分的吸收和释放、化学物质的渗透等，有助于理 解细胞壁的功能和作用机制。
详细描述
拉曼光谱技术可以实时监测细胞壁在生理过程中的化学 变化和结构变化。例如，通过观察水分吸收和释放过程 中光谱的变化，可以了解细胞壁的吸水性能和膨胀行为 ；通过分析化学物质渗透过程中光谱的变化，可以揭示 细胞壁对化学物质的吸附和传输机制。这些信息对于理 解细胞壁的功能和作用机制具有重要意义，并为植物生 理学、植物病理学和农业科学等领域的研究提供有力支 持。
植物细胞壁的主要组成成分
纤维素
细胞壁中的主要成分，由葡萄 糖分子通过β-1,4糖苷键连接而 成，具有较高的结晶度和刚性
。
半纤维素
由多种单糖分子通过复杂的方 式连接而成，具有较高的化学 和物理多样性。
木质素
由苯丙烷类化合物通过醚键和 酯键连接而成，具有刚性和耐 久性。
果胶物质
主要存在于胞间层中，由半乳 糖醛酸通过糖苷键连接而成，
通过拉曼光谱成像技术，可以研 究植物抗病机制中的细胞壁变化 ，有助于深入了解植物抗病机理 和提高抗病育种水平。
在植物生长调控研究中的应用
生长激素作用机制研究
拉曼光谱在植物细胞壁研究中的进展-5-1239
拉曼光谱在植物细胞壁研究中的进展
, " 马!静)马建锋)张!逊)许!凤)
) & 北京林业大学材料科学与技术学院北京! ) < ! !!! , & 齐齐哈尔大学轻工纺织学院黑龙江 齐齐哈尔! ) + ) +
摘!要!在能源紧缺和环境恶化的双重压力下农林生物质替代化石资源生产生物燃料化学品及生物基 材料的研究和开发已成为国内外众多学者关注的热点全面了解农林生物质原料的化学组成及其结构特 性是高效利用农林生物质的基础作为一种无损的检测技术现代拉曼光谱能够在原位状态下提供植物细 胞壁区域化学和主要组分结构特性信息本文简述了拉曼光谱成像技术原理概括了拉曼光谱在植物细胞 壁主要组分的结构分析纤维素和木质素的微区分布及其分子排列等方面的研究进展以促进该技术在植 物细胞壁研究中的应用 关键词!拉曼光谱纤维素木质素微区分布分子排列 中图分类号 & 9 3 3 6 & ) * " D ! C . ) 8!!!% & ' ) & ! D + E , ) ! " * ) , ! D * " !!文献标识码 F 析纤维素和木质素的微区分布及其分子排列方向等方面的
引!言
!!拉曼光谱又称拉曼效应是研究分子振动和转动的一种 光谱方法由于拉曼光谱具有样品制备无特殊要求可检测 微克级样品对样品可进行原位成分和结构分析等优点能 快速简单可重复且无损的获得分子原子水平上的信 息目前拉曼光谱技术已广泛应用于材料石油化工生物
) 特别是在珍贵样品和 医学地质考古宝石鉴定等领域
苷键联接而成的线性高分子均聚物!在自然界中以高度结晶 的纤维形式存在"半纤维素由非结晶的复合聚糖组成!是多 分枝的聚合物"而木质素是由苯丙烷结构单元通过醚键和碳 碳键联接而成的芳香族高分子化合物" 学者们研究了针叶木& 黑云杉$铁杉$柳杉$花旗松$雪 松$黄松$落叶松$赤松' $阔叶木& 桦木$枫木$橡木$椴树$
拉曼光谱技术及其广泛应用
拉曼光谱技术及其在广泛应用摘要：本文简单介绍了拉曼光谱的原理，常用的拉曼光谱技术，拉曼光谱技术的特征、优越性以及近年来拉曼光谱分析技术在考古、医学、文物、宝石鉴定、林业和法庭科学等领域的最新进展。
并对其未来的应用前景进行了展望。
引言：1928 年，印度科学家Raman 发现了拉曼散射效应，拉曼光谱最初用的光源是聚焦的日光，后来使用汞弧灯，由于它强度不太高和单色性差，限制了拉曼光谱的发展，直到使用激光作为激发光源的激光拉曼光谱仪问世以及傅立叶变换技术的出现，拉曼光谱检测灵敏度才大大增加，其应用范围也在不断地扩大。
目前，拉曼光谱已广泛应用于考古、医学、文物、宝石鉴定、石油化工、林业和法庭科学等领域。
1 、拉曼光谱原理光照射到物质上发生弹性散射和非弹性散射. 弹性散射的散射光是与激发光波长相同的成分.非弹性散射的散射光有比激发光波长长的和短的成分, 统称为拉曼效应当用波长比试样粒径小得多的单色光照射气体、液体或透明试样时，大部分的光会按原来的方向透射，而一小部分则按不同的角度散射开来，产生散射光。
在垂直方向观察时，除了与原入射光有相同频率的瑞利散射外，还有一系列对称分布着若干条很弱的与入射光频率发生位移的拉曼谱线，这种现象称为拉曼效应。
由于拉曼谱线的数目，位移的大小，谱线的长度直接与试样分子振动或转动能级有关。
因此，与红外吸收光谱类似，对拉曼光谱的研究，也可以得到有关分子振动或转动的信息。
目前拉曼光谱分析技术已广泛应用于物质的鉴定，分子结构的研究谱线特征2 、常用的拉曼光谱技术常用的拉曼光谱技术主要有：显微共焦拉曼光谱技术、傅里叶变换拉曼光谱技术、共振增强拉曼光谱技术和表面增强拉曼光谱技术。
3、拉曼散射光谱具有以下明显的特征：a.拉曼散射谱线的波数虽然随入射光的波数而不同，但对同一样品，同一拉曼谱线的位移与入射光的波长无关,只和样品的振动转动能级有关；b. 在以波数为变量的拉曼光谱图上，斯托克斯线和反斯托克斯线对称地分布在瑞利散射线两侧, 这是由于在上述两种情况下分别相应于得到或失去了一个振动量子的能量。
典型拉曼光谱技术及其在农业检测中应用研究进展
2022年6月第4卷第2期Jun.2022Vol.4,No.2智慧农业（中英文）Smart Agriculture典型拉曼光谱技术及其在农业检测中应用研究进展高振1，2，赵春江1，2，杨桂燕2，董大明2*（1.中国农业大学信息与电气工程学院，北京100083；2.北京市农林科学院国家农业智能装备工程技术研究中心，北京100097）摘要：拉曼光谱是一种散射光谱，具有快速、不易受水分干扰、样品无需预处理和在体检测等特点，可作为分析、测试物质分子成分和结构强有力的表征手段。
随着拉曼光谱技术的不断发展，其在农业检测领域中逐渐发挥出极其重要的作用。
本文概述了拉曼光谱的检测原理，从共聚焦显微拉曼光谱、傅里叶变换拉曼光谱、表面增强拉曼光谱、针尖增强拉曼光谱、共振拉曼光谱、空间偏移拉曼光谱、移频激发拉曼差分光谱、基于非线性光学的拉曼光谱等8个方面介绍了拉曼光谱技术，重点总结了拉曼光谱技术在植物检测、土壤检测、水质检测、食品检测等方面的应用研究进展，并提出了其在农业检测领域中应用需要解决的难题和未来的发展方向，以期对未来农业生产和研究带来启发。
关键词：拉曼光谱；植物表型；植物胁迫；土壤检测；农药残留检测；水质检测；食品检测中图分类号：O657.37；S-1文献标志码：A文章编号：SA202201013引用格式：高振,赵春江,杨桂燕,董大明.典型拉曼光谱技术及其在农业检测中应用研究进展[J].智慧农业(中英文),2022,4(2):121-134.GAO Zhen,ZHAO Chunjiang,YANG Guiyan,DONG Daming.Typical Raman spectroscopy technology and re‐search progress in agriculture detection[J].Smart Agriculture,2022,4(2):121-134.(in Chinese with English abstract)1引言农业是与人类生活息息相关的产业，是国民经济的重要支柱。
光学中的拉曼光谱技术及应用
光学中的拉曼光谱技术及应用近年来，光学中的拉曼光谱技术得到了广泛关注和应用。
该技术以其高灵敏度、快速检测和非破坏性等特点，在化学、生物、材料等领域中得到了广泛的应用。
一、拉曼光谱技术的基本原理拉曼光谱是一种光谱分析方法，它利用激光束和样品之间的相互作用，检测样品内部的分子振动。
当激光束与分子相互作用时，有一部分光子被分子吸收，分子进入一个激发的振动状态。
在分子完成振动后，它们会以剩下的光子的形式发射出光子。
这种发射光是一种散射光，也就是被称为拉曼光谱。
与样品的振动频率相关的光子部分具有电子能量，导致一种不同于入射光的散射光的出现。
二、拉曼光谱技术在化学领域中的应用拉曼光谱技术在化学领域中广泛应用，从表征有机和无机物质、纳米材料、高分子、生物分子到传统的分析领域等。
利用拉曼光谱技术可以得到有机物质、无机物质的分子结构信息和光谱数据标识（谱图）,同时可以从谱图中检测出物质中的组分或未知物质的成分。
此外，拉曼光谱技术还可应用于材料检测、化学反应动力学研究等领域。
三、拉曼光谱技术在生物领域中的应用生物领域中，拉曼光谱也是一种很有前景的研究手段。
使用拉曼光谱技术，可以研究蛋白质和核酸的二级结构、细胞、组织及器官等的形态结构、疾病的分子机制等。
而且，由于非破坏性和非接触性的特点，拉曼光谱技术使得在已知浓度范围内检测蛋白质和核酸成为可能，同时还能够在单位时间内完成大量的分析工作。
四、拉曼光谱技术在材料领域中的应用拉曼光谱技术在材料科学中的应用同样广泛，可用于表征材料的化学构成，分析晶体相和材料中的缺陷等。
根据拉曼光谱技术的发射光的特征，可以分析材料的晶体结构、表面形貌和化学成分等，为新材料的研究提供了重要的支持和帮助。
五、拉曼光谱技术在实际应用中的例子在实际应用中，拉曼光谱技术也有很多优秀的例子。
例如，在化学品安全方面，拉曼光谱技术可进行现场快速安检，准确地识别化学品和危险品；在药物领域，可用于高通量药物筛选和跟踪蛋白中的结构变化等；在光电子领域，可用于制造更优质的电子材料与元件等。
光谱仪器和分析技术在农业现代化中的应用与展望
光谱仪器和分析技术在农业现代化中的应用与展望
随着社会经济的发展，农业现代化发展也变得越来越快。
农业现代化
的发展有许多技术的支持，光谱仪器和分析技术作为其中一种新兴技术，
也在农业现代化中发挥着重要的作用。
光谱仪器是一种能够测量和分析光量子的仪器，整个测量系统包括光源、探测器、光路和控制系统四个部分。
但是，由于光谱仪器技术的发达
以及控制系统的完善，使光谱仪器可以用于定量分析植物和土壤的成分，
也可以运用于农业发展中。
首先，利用光谱仪器可以测量农作物的可持续利用性。
光谱仪器可以
测量植物中的养分含量，以及植物的光谱反射，从而更加准确地判断植物
的状况和植物的健康状况。
有助于更好地保护植物，增加农作物的可持续
利用性。
其次，光谱仪器可以检测土壤状况，以保证农作物对肥料的有效利用。
利用光谱仪器可以测量土壤的有机质含量，以及土壤中的元素和无机污染
物的含量。
可以有效控制土壤的肥力状况，从而更好地利用肥料，保证农
作物有效利用养分，提高农作物产量。
再者，运用光谱仪器可以快速准确测量农作物的农药残留，以保护人
类的食品安全。
拉曼光谱在生物化学中应用.
[ 上一篇 ] [ 目录 ] [ 下一篇 ]拉曼光谱在生物化学中的应用张文静拉曼光谱是一种散射光谱。
在30年代，拉曼散射光谱曾是研究分子结构的主要手段。
自1960年激光问世并将这种新型光源引入拉曼光谱后，拉曼光谱的弱点（主要是拉曼效应太弱）被攻克。
拉曼光谱出现了崭新的局面。
目前激光拉曼光谱已广泛应用于有机、无机、高分子、生物、环保等各个领域，成为重要的分析工具。
它不仅与红外光谱相配合，可以更完整地研究分子的振动和转动能级，更好地解决有机结构的分析问题。
而且由于它的一些特点，如水和玻璃的散射光谱极弱，因而在水溶液、气体、同位素、单晶等方面的应用具有突出的特长。
近几年来又发展了傅里叶变换拉曼光谱仪、表面增强拉曼光谱仪、超拉曼、共振拉曼、时间分辨拉曼等新技术，激光拉曼光谱在高分子结构研究中的作用正在与日俱增。
作为生物化学主要研究对象的生物大分子多是处在水溶液环境中，研究它们在水溶液中的结构对于了解生物大分子的结构与性能的关系是很重要的。
目前关于水溶液中生物大分子的结构（构性，构象）资料还比较少。
生物大分子溶于水时结构上是否会发生变化？pH、离子强度、温度和溶剂等环境条件对生物大分子的结构会有什么影响？这些问题都有待我们去研究。
由于水的红外吸收很强，因此用红外光谱发研究生物体系有很大局限性，而水的拉曼散射很弱，干扰小，而且拉曼效应对于分子构象的变化比较灵敏。
此外，对生物大分子结构有重要影响的—S—S—键在红外光谱中吸收很弱，又处于低波数区（550~430ｃｍ-¹），因而测定很困难，但它在拉曼光谱中却显示强峰。
在激光拉曼光谱的测定中，样品用量很少，可低至数微克，这对生物化学体系也是非常重要的。
由于上述原因，再加上激光拉曼光谱仪本身的不断改进，使激光拉曼光谱已成为一种能够快速，详尽提供有关水溶液中生物大分子结构信息的新技术。
生物大分子中，蛋白质、核酸、磷脂等是重要的生命基础物质，研究它们的结构、构象等化学问题以阐明生命的奥秘是当今极为重要的研究课题。
拉曼光谱分析在生命科学中的应用
拉曼光谱分析在生命科学中的应用引言拉曼光谱是对物质分子结构和化学键的非破坏性分析技术，因其具有实时、无损、非接触、高灵敏和高分辨等特点，具有广泛的应用前景。
目前，拉曼光谱技术已广泛应用于化学、物理、材料、生命科学等领域，本文将重点介绍拉曼光谱在生命科学中的应用。
第一章概述拉曼光谱分析是一种无损的非破坏性分析技术，它可以用来确定物质分子的化学键、结构和构象等信息。
拉曼光谱分析的基本原理是：当激光通过样品时，它会与样品中分子的振动相互作用，这些振动会导致光的散射方向发生偏转，形成拉曼散射光谱。
由于拉曼散射光谱与化学键、分子结构等因素有关，因此可以通过拉曼光谱来得到这些信息。
第二章拉曼光谱在生物分子研究中的应用生物分子是生命体系中最基本的化学物质，研究生物分子的结构、构象和相互作用等问题对于深入了解生命体系的工作是至关重要的。
利用拉曼光谱可以探测生物分子中的振动和化学键信息，因此在生物分子研究中得到了广泛的应用。
2.1 DNA和RNA分子的结构和构象分析DNA和RNA是生命体系中储存和传递遗传信息的重要分子，它们的结构和构象对于正常的生命过程至关重要。
拉曼光谱可以用来分析DNA和RNA分子中不同的化学键和振动模式，从而更加深入地了解这些分子的结构和构象。
2.2 蛋白质分子的结构和组装分析蛋白质是生命体系中最基本的分子机器，通过其对分子的识别、转化和运输等过程，完成了多种生命活动。
拉曼光谱可以用来分析蛋白质分子中的α-螺旋、β-折叠和β-转角等结构元素，从而了解蛋白质分子的结构和组装方式。
2.3 生物大分子与小分子相互作用的研究生命体系中大分子和小分子之间的相互作用非常复杂，如蛋白质与小分子药物的相互作用等。
透过拉曼光谱，可以探测生物大分子与小分子之间的振动信息，研究其相互作用模式和机制。
第三章拉曼光谱在细胞组织研究中的应用细胞组织是生命过程中最基本的单位，探究细胞组织中的组成和功能十分关键。
拉曼光谱可以用来研究细胞组织中不同成分的分子结构和相互作用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
h(0 - )
h(0 + )
h
Rayleigh散射
E0基态， E1振动激发态； E0 + h0 ， E1 + h0 激发虚态；
Raman散射
获得能量后，跃迁到激发虚态.
Raman散射: Raman散射的两种跃 迁能量差： E=h(0 - ) 产生 stokes 线；强 ；基态分子多； E=h(0 + ) 产生anti-stokes线 ；弱； Raman位移： Raman散射光与入射 光频率差；
1.3 细胞壁形成
• • • 细胞壁的形成是多种细胞器配合作用的结果。 新细胞壁的形成开始于细胞分裂的晚后期或早期。 细胞分裂时，在母细胞的赤道板面上，分泌囊泡 (secretory vesicles)不规则地汇聚在一块，逐渐整齐 地排列成片，组成成膜体(phragmoplast)。成膜体中 的囊泡膜相互融合与连接形成细胞的质膜，其中的内 含物连成一体构成细胞板，这是雏形的中层结构。 细胞板组成后，高尔基体小泡运输造壁物质释放到质 膜外，以充实新形成的壁。当细胞板中逐渐有果胶质 和少量纤维素分子不断地填充和掺入时便构成了中层， 在中层两侧陆续有纤维素和半纤维素等物质的沉积则 形成了质地柔软的初生壁，这时两个子细胞便形成。 此后，大多数细胞的初生壁内侧又分层、定向地沉积 着纤维素分子，它们经纬分明地交叉加固，这是增强 植物体支持能力的重要基础。纤维素分子的定向分层 沉积与微管的活动有关，秋水仙素(colchicine)可阻止 微管的形成，抑制纤维素分子的定向排列。 微管的另一个重要作用是使新形成的细胞板上保留某 些通道，参与胞间连丝的形成，使原生质在两个子细 胞间能保持联系。
甲醇vs. 乙醇
CH3OH vs. CH3CH2OH
OH Bending
拉曼是指纹光谱
CH3 Stretching Modes
Intensity (A.U.)
15000 15000
10000 10000
5000 5000
CCO Skeletal modes Bending
CH3 and CH2 Bending Modes
1923年，德国物理学家A.Smekal从理论上预言了光的非弹性散射的存在。 （A. Smekal，Nature 11 (1923) 873） 1928年，印度物理学家C. V. Raman在用汞灯的单色光来照射CCl4液体时，在液体的散射光中观测到了频率 低于入射光频率的新谱线。在拉曼等人宣布了他们的发现的几个月后，苏联物理学家兰德斯别尔格等也独 立地报道了晶体中的这种效应的存在。（C.V. Raman, K.S. Krishman, Nature 121(1928) 501） 光照射到物质上时会发生非弹性散射，散射光中除有与激发光波长相同的弹性成分（瑞利散射）外， 还有比激发光波长长的和短的成分，后一现象统称为拉曼（Raman）效应。
1.5 细胞壁的功能
对于细胞壁的功能，目前较肯定的有以下几个方面： 维持细胞形状，控制细胞生长 细胞壁增加了细胞的机械强度，并承受着内部 原生质体由于液泡吸水而产生的膨压，从而使细胞具有一定的形状，这不仅 有保护原生质体的作用，而且维持了器官与植株的固有形态。另外，细胞壁 控制着细胞的生长，因为细胞要扩大和伸长的前提是要使细胞壁松驰和不可 逆伸展。 物质运输与信息传递 细胞壁允许离子、多糖等小分子和低分子量的蛋白质通 过，而将大分子或微生物等阻于其外。因此，细胞壁参与了物质运输、降低 蒸腾作用、防止水分损失(次生壁、表面的蜡质等)、植物水势调节等一系列生 理活动。细胞壁上纹孔或胞间连丝的大小受细胞生理年龄和代谢活动强弱的 影响，故细胞壁对细胞间物质的运输具有调节作用。另外，细胞壁也是化学 信号(激素、生长调节剂等)、物理信号(电波、压力等)传递的介质与通路。 防御与抗性 细胞壁中一些寡糖片段能诱导植保素（phytoalexin）的形成，它 们还对其它生理过程有调节作用，这种具有调节活性的寡糖片断称为寡糖素 (oligosaccharin)。
Stocks lines
antiStockes lines
Δν/cm-1
拉曼位移（Raman shift）
Δv即散射光频率与激发光频之差。 由于拉曼位移Δv只取决于散射分子的结构 而与vo无关，所以拉曼光谱可以作为分子 振动能级的指纹光谱。 与入射光波长无关
适用于分子结构分析
20000 20000
OH stretching
00
500 3500
500
1000
1000
1500
1500
2000
2000
2500
2500
3000
光谱分类
发射光谱
2 拉曼光谱技术
原子发射光谱（AES）、原子荧光光谱（AFS）、X射线荧光 光谱法（XFS）、分子荧光光谱法（MFS）等
吸收光谱
紫外－可见光法（UV-Vis）、原子吸收光谱（AAS）、红外观 光谱（IR）、核磁共振（NMR）等
联合散射 光谱
拉曼散射光谱（Raman）
2.1拉曼散射效应的发现
从理论到技术—拉曼散射效应的进展
1928年，印度物理学家拉曼（C.V.Raman）首次发现拉曼散射效应，荣获1930年的诺贝尔物 理学奖，拉曼也成为自然科学亚洲诺奖第一人。 1928-1940年，拉曼光谱成为研究分子结构的主要手段。因为拉曼光谱频率及强度、偏振等
标志着散射物质的性质。从这些资料可以导出物质结构及物质组成成分的知识。这就是拉曼
要解决的问题……
木材形成与形成层的活动紧密相连 木材的次生木质部是形成层细胞分裂形成的,形成层在活动期内的活动 变化不仅影响着木质部细胞形成的数量,同时决定着木材的构造和其物 理化学性能。 形成层紡錘形细胞是如何分化出各种类型样式的木质部细胞? 分化出来的木质部细胞是怎么生长的,其在发育过程中会发生什么的变 化?而这些变化又与什么因素有关? 从细胞生物学和解剖形态学的水平来看，木材生长发育形成过程中细 胞形态结构发生了哪些变化？ 在细胞水平和组织水平上来说，木材生长过程中发生了哪些细胞力学 性质和化学成分分布的变化？ 这些问题,对于实现木材性质的改良和定向培育提供重要的理论依据。
大数据分析成为可能。随探测技术的改进和对被测样品要求的降低，目前在物理、化学、生
物、工业等各个领域拉曼光谱得到了广泛的应用，越来越受研究者的重视。并且形成了一门 光谱学的分支——拉曼光谱学。 重要学术会议： 国际拉曼光谱学大会(Thelnternational Confer-enceon Raman Spectroscopy,ICORS)
光谱具有广泛应用的原因。 1940-1960年，拉曼光谱的地位一落千丈。主要是因为拉曼效应太弱（约为入射光强的106），并要求被测样品的体积必须足够大、无色、无尘埃、无荧光等。40年代中期，红外技术
的进步和商品化更使拉曼光谱的应用一度衰落。（原始的拉曼光谱以汞弧灯为光源,用常规摄
谱仪做色散系统,出现的谱线极其微弱,限制了拉曼光谱的发展。） 1960年以后，激光技术的发展使拉曼技术得以复兴。由于激光束的高亮度、方向性和偏振性 等优点，成为拉曼光谱的理想光源。而过滤器的发展过滤掉瑞利散射，计算机技术的发展使
ML 胞间层；CW1 初生壁；S1 次生壁外层； S2 次生壁中层； S3 次生壁内层
1.2 细胞壁结构成分
构成细胞壁的成分中，多糖，蛋白质、酶类以及脂肪酸等 细胞壁中的多糖主要是纤维素、半纤维素和果胶类 纤维素构成微团，微团组成微纤丝，微纤丝再组成大纤丝，构成细胞壁支架 次生细胞壁中还有大量木质素
•
•
•
1.4 胞间连丝
当细胞板尚未完全形成时，内质网的片段或 分支，以及部分的原生质丝(约400nm)留在未 完全合并的成膜体中的小囊泡之间，以后便 成为两个子细胞的管状联络孔道，这种穿越 细胞壁、连接相邻细胞原生质(体)的管状通 道被称为胞间连丝(plasmodesma)。 胞间连丝的数量和分布与细胞的类型，所处 的相对位置和细胞的生理功能密切相关。 胞间连丝的功能：物质交换&信号传递
1.1 木质部细胞的细胞壁结构
胞间层(intercellular layer) 细胞胞间层(intercellular layer)在分裂时，最初形成的一层是由果胶 质组成的细胞板(cell plate)，它把两个子细胞分开，这层就是胞间层，又称 中层(middle lamella)。 初生壁(primary wall) 随着子细胞的生长，原生质向外分泌纤维素，纤维素定向地交织成网状， 而后分泌的半纤维素、果胶以及结构蛋白填充在网眼之间，形成质地柔软的初 生壁。 次生壁(secondary wall) 很多细胞只有初生壁，如分生组织细胞、胚乳细胞等。但是，某些特化的 细胞，例如纤维细胞、管胞、导管等在生长接近定型时，在初生壁内侧沉积纤 维素、木质素等次生壁物质，且层与层之间经纬交错。由于次生壁质地的厚薄 与形状的差别，分化出不同的细胞，如薄壁细胞、厚壁细胞、石细胞等. 形成层细胞分化为未成熟木质部细胞，未成熟木质部细胞继续分化。其中包括 细胞壁沉积的重要过程
拉曼光谱技术在植物细胞壁研究 中的应用以及展望
细胞生物学 2014年4月8日
目录
一、维管形成层及木质部细胞细胞壁概述 二、拉曼光谱技术原理及可用于研究植物细 胞壁的拉曼显微技术 三、如何利用拉曼光谱技术研究植物细胞壁
2
截至 2010年，全世界石油储藏量为 13830亿桶，日消耗量为 8740万桶；天然气储量为 187.1万亿立方米，年消耗量为 3.1万亿立方米；煤炭储量为 8600亿吨，年消耗量为 72.7亿吨（statistical review of world energy full report 2011）。不断增加的能 源消耗量使石油，天然气和煤炭资源在 最多43 年，62 年和 120 年后将枯竭。 世界靠科技、工具与能源来改变，工业革命、科技革命和信息革命都改变了世界格局， 当今的世界格局是西方掌握的先进科技与发达信息以及石油、天然气的分布划分而成的。 而下一场能源革命已经悄悄在美国和加拿大展开…… 页岩气！美国已经拥有了生产页岩气的技术与批量生产的能力，五年之后就将生产出足 以替代石油的新型清洁能源，加上美国国内的石油与天然气开发也逐步启动，二战后按 石油储藏与生产、使用来划分的世界格局即将破局，中东的地位大幅下降，甚至会沦为 一个乱摊子；俄罗斯靠出口石油的经济将会一蹶不振。互联网大数据时代让世界从此没 有孤岛，能源革命直接决定世界的未来！ 仅仅是页岩气革命么？不！核能不可再生而且存在风险，太阳能，风能，地热能，尤其 是——生物质能植物利用太阳能，通过碳同化的过程将吸收的二氧化碳转变为有机物， 储存于植物体内。生物质能的形成过程由植物体自身完成，同时消耗掉大气中的二氧化 碳，维持大气平衡。同时全世界范围内生物质资源总量十分丰富。木材是人们利用生物 质能源的主要形式。木材即植物的次生木质部，它由木本植物的一种侧生分生组织—维 管形成层活动而 产生，因此对维管形成层发育与遗传调控的研究是使人们了解木材形 成，提高木材产量和利用率的基础。