[发明专利]基于表面增强拉曼散射光谱的蓝绿藻种群竞争化感作用机制研究方法

说明书

本发明涉及一种基于表面增强拉曼散射光谱的蓝绿藻种群竞争化感作用机制研究方法，属于种群研究技术领域。该方法包括以下步骤：S1：制备双金属火山口表面增强拉曼散射衬底；S2：蓝绿藻细胞混合培养；S3：藻细胞表面增强拉曼散射光谱成像表征；S4：建立藻细胞种水平表面增强拉曼散射光谱判别分析模型；S5：基于表面增强拉曼散射光谱的蓝绿藻种群竞争化感作用研究。本发明公开的双金属火山口纳米孔阵列表面增强拉曼散射衬底，可直接对藻细胞指纹特征进行增强，避免传统金属纳米粒子混合培养或胞内合成纳米粒子对细胞的毒性问题，减小衬底对藻毒素化感作用机制研究的影响。

技术领域

本发明属于种群竞争作用机制研究技术领域，涉及基于表面增强拉曼散射光谱的蓝绿藻种群竞争化感作用机制研究方法。

背景技术

目前，国内外主要是通过自然水体生理参数及优势藻种的统计分析来研究藻群落中不同藻种竞争关系，或者通过实验模拟水体不同生理环境对藻群细胞生长状态的影响，或者研究藻细胞分泌毒素/多糖等对藻群体大小、藻种相互作用及群落占优的促进机制，对浮游藻群落演替及水华机理进行阐述。其中，藻群落生命特征表征和优势藻种鉴定都采用传统/标准的方法结合统计学来完成，包括水体叶绿素吸收/遥感光谱表征，藻细胞内特殊分子免疫、荧光及高效液相色谱等分子生物学表征，优势藻种显微镜或借助人工智能的藻细胞显微图像识别等。但是，这些传统方法普遍存在对样品需要复杂的前处理、检测成本昂贵、测试周期长、对检验人员专业素质要求较高等特点，在一定程度上限制了其在藻群细胞胞内生命特征动态监测的应用。

拉曼光谱，以其分子指纹特性，被用作研究水生生态环境扰动对浮游藻细胞生长及胞内生理特征分子水平上的影响。然而，普通拉曼无法满足产毒/不产毒微囊藻种间分子指纹差异、藻毒素诱导藻种群竞争化感作用引起的特征分子指纹演变规律分析分辨率。基于贵金属纳米粒子电磁增强机制，藻细胞生物合成纳米粒子显著增强了细胞内分子拉曼散射活性，原位获得了胞内色素、脂质、蛋白质等分子指纹。但是，细胞内分子原位表面增强拉曼散射光谱研究面临着生物合成纳米粒子的电磁增强性能不可控、合成过程纳米粒子生物毒性等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于表面增强拉曼散射光谱的蓝绿藻种群竞争化感作用机制研究方法，实现藻细胞表面增强拉曼散射光谱成像，开展蓝绿藻种群竞争化感作用机制表面增强拉曼散射光谱研究。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

基于表面增强拉曼散射光谱的蓝绿藻种群竞争化感作用机制研究方法，该方法包括以下步骤：

S1：制备双金属火山口表面增强拉曼散射衬底；

S2：蓝绿藻细胞混合培养；

S3：藻细胞表面增强拉曼散射光谱成像表征；

S4：建立藻细胞种水平表面增强拉曼散射光谱判别分析模型；

S5：基于表面增强拉曼散射光谱的蓝绿藻种群竞争化感作用机制研究。

进一步，所述步骤S1具体为：在经过等离子体或化学方法清洗过的硅或玻璃硬质基底表面上，采用磁控溅射方法，依次镀金、银膜，金膜厚度为50-100纳米，银膜厚度为20-50纳米；其中，为提高金膜在衬底表面的吸附性，在镀金膜前需镀2-3纳米的铬；

基于聚焦离子束刻蚀系统，采用氦源，选用10um光阑，束流大小约为2pA，利用其精密加工性能，在镀贵金属膜硬质衬底上制备纳米孔阵列；其中，聚焦离子束剂量约为14-20nC/μm2；纳米孔孔径为20-40纳米，周期为40-100纳米；