植物葉片是感受外界環(huán)境變化的敏感器官,以往的研究多是從宏觀角度出發(fā)。而電鏡的樣品處理過程在一定程度上破壞了葉片表面的真實(shí)形態(tài),AFM的出現(xiàn)使接近活體狀態(tài)的研究成為可能。對(duì)大果越橘(Vacciniummacrocarpon)的觀察展示了葉面生境的異質(zhì)性,和新葉相比,老葉皺縮,表面粗糙度增加(Mechaberetal.,1996)。定量分析葉表面疏水結(jié)構(gòu)時(shí),觀察到天南星科植物海芋(Alocasiamacrorrhiza)葉表面具有很多凸起(Wagneretal.,2003)。Perkins等(2005)在研究月桂櫻桃(Prunuslaurocerasus)葉表面機(jī)械及化學(xué)屬性時(shí),測(cè)量了葉表面的粗糙部分的平均粗糙度為5.6nm,平滑部分的粗糙度為1.4nm。AFM還可以用來做動(dòng)態(tài)分析。Benitez等(2004b)更早利用AFM對(duì)角質(zhì)的化學(xué)合成作了輔助分析,然后結(jié)合紅外光譜(FT-IR)描述了角質(zhì)的分子特征(Benitezetal.,2004a)。根據(jù)DLVO理論,Liou等(2002)在人工合成的脂雙層膜上獲得了磷酸化的圖形,并對(duì)磷酸化和去磷酸化動(dòng)力學(xué)特征進(jìn)行分析;Gunning等(2004)記錄了多聚物在分子水平上的吸附和解吸附的過程。Shankar等(2004)觀察種子萌芽過程時(shí)發(fā)現(xiàn)有三角形納米顆粒形成,顆粒的厚度為14nm,邊長(zhǎng)440nm。AFM在低等植物中也有應(yīng)用,Callow等(2000)通過實(shí)驗(yàn)測(cè)得緣管滸苔(Enteromorphalinza)糖蛋白黏附力平均為(1731.7)nN.m-1,更大為458nN.m-1。5AFM存在問題及應(yīng)用展望AFM發(fā)展至今,已經(jīng)在很多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

同其它技術(shù)一樣,AFM仍然有許多地方需要改進(jìn)。(1)垂直高度,AFM依靠針尖與樣品的相互作用成像,對(duì)樣品的高度有一定限制,如果樣品垂直高度超過8~10mm時(shí)成像較難。(2)針尖污染,在氣相下,存在各種污染物,針尖尤易污染。可以采用掃描粗糙碳膜的方法加以解決;液相下則無此限制,針尖本身振動(dòng),可以自動(dòng)清除污染。另外加工工藝和儀器自身的改進(jìn),使這種影響逐漸減小。(3)增寬效應(yīng),所謂的增寬效應(yīng)是指當(dāng)粒子尺寸比AFM的針尖曲率半徑小很多的時(shí)候,由于卷積作用產(chǎn)生的。當(dāng)掃描2nm的樣品時(shí),得到的圖像可能會(huì)超過10nm。(4)樣品的彈性形變,由于力學(xué)顯微鏡的性質(zhì),在掃描時(shí)樣品或多或少會(huì)產(chǎn)生一定的形變。(5)更大掃描范圍,這個(gè)范圍一直局限在微米級(jí),毫米級(jí)的掃描頭還處在研發(fā)階段。(6)實(shí)時(shí)成像的限制,通常掃描一張圖需要幾分鐘的時(shí)間,對(duì)于瞬間的生物化學(xué)反應(yīng)無法捕捉。(7)制樣技術(shù)仍需改進(jìn),與較硬的固體材料相比,生物樣品的AFM實(shí)驗(yàn)技術(shù)難度較大,制樣過程中,吸附力通常會(huì)導(dǎo)致樣品失去活性;對(duì)于活體原位觀察,在液相中進(jìn)行小范圍掃描時(shí),溶液中的物質(zhì)容易沉淀,產(chǎn)生背景干擾顆粒,因此優(yōu)化制樣方法至關(guān)重要。植物世界蘊(yùn)含著千差萬別的結(jié)構(gòu),而對(duì)于結(jié)構(gòu)的研究將有助于深入了解其特殊的功能。

AFM作為一種表面檢測(cè)工具,可以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。目前的研究主要集中在光合作用蛋白和細(xì)胞壁等幾個(gè)方面,僅發(fā)揮著“眼”的作用,“手”的功能還沒有體現(xiàn)。更為深入的研究才剛剛起步,亟待解決的問題是對(duì)各種實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行不斷的改進(jìn)和創(chuàng)新。隨著科技的進(jìn)步,AFM將與其它顯微技術(shù)及生物技術(shù)有機(jī)地結(jié)合起來,其應(yīng)用前景會(huì)更為廣闊,并在植物學(xué)研究中發(fā)揮更大的作用。