对复杂生物体系进行实时、原位和活体分析是分析化学发展的重点和难点。病毒相关疾病严重威胁着人类健康,因此全面深入地了解病毒侵染机制,对病毒性疾病的预防、早期诊断和治疗具有重大意义。病毒的荧光标记技术及单颗粒示踪技术为研究病毒的侵染机制提供了强有力的工具。量子点具有优越的荧光性质,在长时间病毒单颗粒示踪方面是一种非常理想的荧光标记物。然而,已有的量子点标记病毒策略大都以病毒外部包膜作为标记位点,无法用于示踪病毒脱去包膜后的侵染事件,因此需要发展一种量子点标记病毒衣壳的策略。另外,以往对病毒侵染机制的研究缺乏系统性和整体性,也极少提供病毒侵染行为的动态信息,因而需要发展一套能够系统阐述病毒整个侵染过程的动态示踪方法。病毒的三个关键组分(病毒包膜、衣壳和核酸)都参与病毒侵染过程,然而目前仅实现了病毒双组分的同时标记,无法全面而细致地探索病毒的整个侵染机制。杆状病毒表达系统能够将一种或多种外源基因表达在包膜或衣壳上,为实现病毒衣壳的量子点标记及病毒多组分的同时标记提供了可能性。论文针对已有的病毒标记策略及其在病毒侵染机制研究方面的不足,以具有典型三组分结构的杆状病毒为模式病毒,利用杆状病毒表达系统的优势,主要研究内容如下：建立了一种用量子点定点标记包膜病毒衣壳的策略。利用杆状病毒表达系统,病毒在宿主细胞内自我复制中实现了其衣壳蛋白VP39的生物素化,继而衣壳被链霉亲和素修饰的量子点定点标记。该标记避免了常规的剧烈化学反应,因此病毒侵染性得到了很好的保持。由于VP39是主要的衣壳蛋白,该标记具有很高的标记效率(约为95%)。这种包膜病毒内部衣壳的量子点标记为同时示踪病毒脱去包膜前和脱去包膜后的过程奠定了良好基础。发展了一种系统地示踪病毒侵染全过程的方法。基于衣壳被量子点标记的杆状病毒及单颗粒示踪技术,分别示踪了杆状病毒与囊泡、酸性内涵体、肌动蛋白及核孔等与病毒侵染过程密切相关的细胞结构之间的相互作用,从而阐明了杆状病毒从吸附到细胞膜到进入细胞核内经历的五个阶段,并提供了病毒的运动模式及运动参数。该方法实现了对病毒整个侵染过程的动态示踪,为研究病毒的整个侵染机制提供了可能性。建立了一种同时定点标记病毒包膜、衣壳和核酸的方法。利用杆状病毒表达系统同时实现了杆状病毒包膜蛋白的生物素化和衣壳蛋白的GFP标记,结合核酸染料SYTO 82及SA-QDs对宿主细胞的孵育,使杆状病毒多组分的同时标记在病毒自我复制过程中实现,避免了分别标记各组分和除去多余标记物的繁琐操作,最大限度保持了病毒侵染性。病毒蛋白的定点改造以及SYTO 82与核酸之间极强的结合力使各组分都被定点且高效地标记(标记效率约为90%)。基于该标记获得了病毒各个组分在细胞内的分离以及转运信息,为病毒侵染机制全面而细致的研究以及病毒性疾病的预防和诊治提供了可能性。