多细胞实时微分干涉差显微成像技术利用光的干涉和衍射原理将细胞内相位差转换成光强差,微分干涉差显微镜使细胞内结构呈现出不同颜色的图像而结构清晰可见。微分干涉差显微镜灵敏度高,不受样品厚度影响,可以使样品在自然生长的环境中对其实时高通量的监测,样品在显微镜下呈现出三维立体结构的清晰图像。近年来,微分干涉差显微成像技术作为一种新兴的分析方法,在物理、化学、材料科学以及生命科学等领域有重要应用价值。激光光镊拉曼显微镜融合了光阱操控和拉曼光谱快速无损的优势,可长时间俘获并固定处于溶液中的单细胞。而且,拉曼光谱的空间分辨率较高,从而能在不受周围其他物质干扰的情况下精确获得所照样品微区的化学组成、分子结构、分子取向以及分子相互作用等拉曼光谱信息。芽孢是芽孢杆菌属、梭状芽孢杆菌属和芽孢乳杆菌属细菌细胞为应对不良生长条件而在细胞内形成的休眠体。芽孢萌发作为芽孢从休眠态向营养生长转变的关键起始,是认识芽孢抗性和找寻杀灭芽孢细菌的关键节点。因此,光学技术和单细胞分析方法在认识芽孢萌发的机制,抑制或者促进芽孢萌发的研究中发挥了极其重要的作用。本文结合多细胞微分干涉差显微成像技术、激光光镊拉曼光谱技术以及相关的实验方法展开了以下实验：1、建立微分干涉差(DIC)显微成像方法高通量实时分析苏云金芽孢杆菌(Bt)芽孢营养萌发和非营养萌发过程,并运用拉曼光谱进行对比检验。发现Bt芽孢萌发过程的DIC图像亮度动态变化与拉曼光谱检测到的胞内吡啶二羧酸(DPA)的释放进程有对应性；6s的时间分辨率即可较好的呈现芽孢的萌发动态；在10mM丙氨酸下,Bt芽孢在Tris-HCl (pH8.3)、Hepes (pH 7.3)缓冲液下萌发过程相似；Bt芽孢在非营养萌发剂月桂胺中萌发极其缓慢,而在外源CaDPA下萌发极其迅速。上述结果表明：应用微分干涉差显微成像技术可以高通量实时观测大量单个Bt芽孢萌发动态,获知Bt芽胞的萌发规律和异质性。2、物理因子对Bt芽孢及芽孢萌发有极其重要的影响。通过光镊拉曼显微镜和微分干涉差显微镜进行观察,利用单细胞分析法同步分析单个Bt芽孢经过紫外线照射后的萌发过程。根据芽孢内物质变化的实时动态信息,揭示了紫外线对Bt芽孢萌发产生的影响。结果显示：紫外线会使芽孢的蛋白质发生变性,且照射时间越长,芽孢存活率越低,Bt芽孢拉曼光谱的特征峰波动越大;在营养萌发剂丙氨酸中,紫外线照射延长了Bt芽孢萌发的各个阶段,但照射时间对CaDPA释放和皮层溶解所需要的时间不产生影响；在非营养萌发剂CaDPA中,紫外线照射增加了Bt芽孢萌发的参数值,且萌发率略有下降。综上所述,Bt芽孢对紫外线有一定的抵抗作用,但紫外线也可以使Bt芽孢产生损伤。