李 葉 黃華平 張新春 崔艷梅 鄧 睿 林培群

(1 中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所 海南海口571101;

2 農(nóng)業(yè)部熱帶農(nóng)林有害生物入侵監(jiān)測(cè)與控制重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室 海南儋州571737)

透射電子顯微鏡（Transmission electron microscopy，TEM），以下簡(jiǎn)稱透射電鏡，是以波長(zhǎng)極短的電子束作為照明源，用電磁透鏡聚焦成像的一種高分辨、高放大倍數(shù)的電子光學(xué)儀器，被廣泛應(yīng)用于材料、醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)等研究領(lǐng)域。它按加速電壓分為低壓透射電鏡（＜120 Kv），高壓透射電鏡（200～400 Kv）和超高壓透射電鏡（＞400 Kv）；按照明系統(tǒng)分為普通透射電鏡和場(chǎng)發(fā)射透射電鏡；按成像系統(tǒng)分為低分辨率和高分辨率。目前主要商品透射電子顯微鏡生產(chǎn)廠家包括日本日立（Hitachi）公司、日本電子（JEM）公司、荷蘭菲律普（Philips）公司、德國(guó)西門子（Siemens）公司、英國(guó)聯(lián)合（AEI）電氣公司等，高性能多用途的透射電鏡也不斷更新，如掃描透射電鏡、分析電鏡、場(chǎng)發(fā)射電鏡、超高壓電鏡、球差校正電鏡、光電聯(lián)用電鏡、冷凍電鏡、原子力顯微鏡等。

人類對(duì)于生物結(jié)構(gòu)，最初只能在肉眼觀察所及的范圍內(nèi)建立起早期的形態(tài)研究。17 世紀(jì)光學(xué)顯微鏡的發(fā)明，使人們看到了細(xì)胞和細(xì)菌的形態(tài)結(jié)構(gòu)，并促進(jìn)了細(xì)胞學(xué)的建立和發(fā)展，使人類對(duì)生物微觀世界的認(rèn)識(shí)發(fā)生了一次飛躍。20 世紀(jì)30年代，科學(xué)家在光學(xué)顯微鏡的基礎(chǔ)上研制出了電子顯微鏡，使人類充分認(rèn)識(shí)到物質(zhì)世界的本質(zhì)和奧妙，明白了結(jié)構(gòu)與功能的相互關(guān)系。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)和生產(chǎn)實(shí)踐的發(fā)展，電子顯微鏡在結(jié)構(gòu)、功能和電子顯微技術(shù)方面得到不斷改進(jìn)、更新和完善，電鏡觀察的分辨率可達(dá)0.20 nm。電子顯微成像技術(shù)將人們對(duì)生物體細(xì)胞結(jié)構(gòu)的觀察推到亞細(xì)胞水平，可直接觀察到生物細(xì)胞內(nèi)各種細(xì)胞器和膜系統(tǒng)、病毒粒子及大分子物質(zhì)的形態(tài)結(jié)構(gòu)。這不僅豐富了人們對(duì)微觀世界的認(rèn)識(shí)，也大大推動(dòng)了生物學(xué)中許多科研領(lǐng)域的發(fā)展，且透射電鏡的自動(dòng)化程度也不斷提高，操作界面越來越簡(jiǎn)單，使透射電鏡成為研究生物組織、細(xì)胞及細(xì)胞器超微結(jié)構(gòu)觀察的重要工具之一，在生物科學(xué)研究中發(fā)揮了極為重要的作用。本文以中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境與植物保護(hù)研究所的日立HT-7700 型透射電鏡為例，介紹透射電鏡的成像原理、生物樣品制備以及在生物學(xué)科中的應(yīng)用，以期為電鏡初學(xué)者及農(nóng)業(yè)科技工作者提供參考。

1 透射電鏡的成像原理

透射電鏡成像是通過電子槍發(fā)出高速電子束經(jīng)1～2 級(jí)聚光鏡會(huì)聚后均勻照射到樣品的某一待觀察微小區(qū)上，入射電子與樣品會(huì)發(fā)生碰撞與非碰撞，由于樣品很?。娮拥拇┩改芰苋?，因此樣品必須很?。?，大部分電子穿透樣品，其強(qiáng)度分布與所觀察樣品區(qū)的形貌、組織、結(jié)構(gòu)一一對(duì)應(yīng)。投射出樣品的電子經(jīng)過物鏡、中間鏡和投影鏡的三級(jí)磁透鏡放大投射在觀察圖像的熒光屏上，熒光屏把電子強(qiáng)度分布轉(zhuǎn)化為人眼可見的光強(qiáng)分布，于是在熒光屏上顯出與樣品形貌、組織、結(jié)構(gòu)相應(yīng)的圖像以供使用者觀察［1]。透射電鏡光路與成像見圖1。

2 透射電鏡生物樣本的制備

透射電鏡應(yīng)用于生物樣本式樣分析，樣品制備技術(shù)是準(zhǔn)確觀察細(xì)胞內(nèi)外超微結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵控制因素。生物樣本的電鏡制備技術(shù)復(fù)雜、繁瑣，環(huán)節(jié)很多，往往一環(huán)失敗都有全局皆敗的可能，如生物樣品制備技術(shù)出了問題，會(huì)造成各種形態(tài)假象，影響觀察結(jié)果的診斷［2]。因此必須了解每一技術(shù)環(huán)節(jié)的原理，嚴(yán)格按實(shí)驗(yàn)流程操作才能得到高質(zhì)量的電鏡結(jié)果。

圖1 透射電鏡光路與成像示意圖

超薄切片技術(shù)已成為最基本、最通用的透射電鏡生物樣本制備技術(shù)。其制樣過程主要包括以下步驟：取材、固定、清洗、脫水、浸透、包埋、超薄切片、染色等過程。在進(jìn)行具體生物樣本的透射電鏡樣品制備過程中，需要考察不同樣品的結(jié)構(gòu)、化學(xué)成分及水分含量等信息，結(jié)合生物樣本高度非均勻性的特點(diǎn)，優(yōu)化合理的制樣方法，盡可能減少樣品前處理步驟，減少外源化學(xué)物對(duì)樣本組織的干擾，避免造成了假象。

3 透射電鏡在生物學(xué)科中的應(yīng)用

3.1 在植物學(xué)研究中的應(yīng)用

應(yīng)用透射電鏡觀察植物組織的超微結(jié)構(gòu)，研究器官的形態(tài)發(fā)育過程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化，觀察其組織分化、生長(zhǎng)發(fā)育過程，探討其形態(tài)結(jié)構(gòu)變化的機(jī)理及其結(jié)構(gòu)發(fā)育，揭示植物結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系，為改善植物功能和提高植物產(chǎn)量提供理論依據(jù)；應(yīng)用透射電鏡技術(shù)比較同一種植物或不同中植物生長(zhǎng)在不同生態(tài)條件下其內(nèi)部的超微結(jié)構(gòu)變化的規(guī)律，觀察其探索植物的結(jié)構(gòu)及形成過程與生長(zhǎng)環(huán)境的相互關(guān)系，為經(jīng)濟(jì)作物提高栽培技術(shù)提供依據(jù)。

吳凱等［3]綜述了逆境（如鹽漬、干旱、低溫、重金屬等）作用對(duì)植物細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的損傷效應(yīng)，探討植物受環(huán)境脅迫后其細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，為植物的受損機(jī)理以及抗逆研究提供細(xì)胞學(xué)證據(jù)。

王寧［4]對(duì)樟樹、楊鳳仙［5]對(duì)棉花、周蘊(yùn)薇［6]對(duì)翠南報(bào)春及葛秀秀等［7]對(duì)幾種植物的抗寒性研究發(fā)現(xiàn)，在低溫脅迫過程中，植物葉肉細(xì)胞中葉綠體的結(jié)構(gòu)首先發(fā)生變化，為北方地區(qū)耐寒植物的引種提供理論依據(jù)。陳健輝等［8]利用透射電鏡對(duì)不同耐旱性大麥品種在干旱脅迫下，比較葉片細(xì)胞中葉綠體等細(xì)胞器超微結(jié)構(gòu)的變化規(guī)律，揭示了不同耐旱性大麥品種在形態(tài)結(jié)構(gòu)上的特性，為大麥品種的選育提供理論參考。龔明等［9]利用透射電鏡技術(shù)研究了耐鹽的大麥和不耐鹽的小麥幼苗在NoCI 脅迫下葉片脂質(zhì)過氧化作用、膜系統(tǒng)傷害、葉肉細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)變化三者之間的關(guān)系。徐麗萍等［10]運(yùn)用電鏡技術(shù)對(duì)東京野茉莉雌雄芯花粉、胚珠的珠被細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察研究，發(fā)現(xiàn)良好的的花粉細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞質(zhì)濃厚，含有高爾基體，大量的線粒體，較多的高電子致密物質(zhì)，淀粉粒等物質(zhì)，而敗育的花粉、內(nèi)部物質(zhì)和結(jié)構(gòu)松散，里面有些大的空泡，花粉壁外壁突起，內(nèi)壁也相對(duì)薄。沈顯生等［11]利用透射電鏡對(duì)長(zhǎng)?？嗖莸幕ǚ圻M(jìn)行超微觀察，研究苦草植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、花粉萌發(fā)機(jī)理，胚胎發(fā)育過程，中間親緣關(guān)系，為開發(fā)利用資源植物。

花生葉片在受高濃度NACL 脅迫后，葉綠體的基粒片層和基粒類囊體排列打破原有的秩序發(fā)生紊亂，失去原有整齊有序葉綠體長(zhǎng)軸方向平行排列的狀態(tài)，部分類囊體開始解體，甚至不存在（圖2-b 箭頭所示）；在低濃度NACL 脅迫后，葉綠體多呈長(zhǎng)橢圓形或梭形靠近質(zhì)膜分布于細(xì)胞質(zhì)中，片層豐富整齊，結(jié)構(gòu)層次分明。基粒片層及其上基粒內(nèi)囊體較整齊有序沿葉綠體長(zhǎng)軸方向平行排列，基粒內(nèi)囊體和基質(zhì)片層具有完整清晰的膜系統(tǒng)，排列有序（圖2-a 箭頭所示）。檳榔病葉的超微結(jié)構(gòu)觀察結(jié)果顯示：葉綠體從原來的規(guī)則梭形膨脹扭曲變?yōu)榻驙?，外膜已完全消失，基粒片層和基粒類囊體排列打破原有的秩序發(fā)生紊亂，失去原有整齊有序葉綠體長(zhǎng)軸方向平行排列的狀態(tài)，較多基粒出現(xiàn)彎曲、膨脹（圖3 箭頭所示）；線粒體外膜輪廓清晰完整，但內(nèi)部嵴消失不見，出現(xiàn)空洞現(xiàn)象（圖3 箭頭所示）。利用透射電鏡技術(shù)研究荔枝不同時(shí)期體胚發(fā)育的過程發(fā)現(xiàn)，早期子葉細(xì)胞內(nèi)含物較豐富，細(xì)胞核較多，細(xì)胞代謝活躍（圖4-a）；成熟期子葉胚細(xì)胞形狀規(guī)則，液泡增多，細(xì)胞壁厚，細(xì)胞核大并可見核仁（圖4-b）。

圖2 不同NACL處理濃度對(duì)花生幼苗葉片細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的影響

圖3 檳榔病葉超微結(jié)構(gòu)觀察示例。

圖4 透射電鏡技術(shù)研究荔枝不同時(shí)期體胚發(fā)育的過程

3.2 昆蟲學(xué)研究中的應(yīng)用

應(yīng)用透射電鏡觀察昆蟲的器官和組織超微形態(tài)，研究昆蟲超微結(jié)構(gòu)與生理功能的關(guān)系，觸角感覺器的種類，分布和生理功能，提高對(duì)其微小器官的辨別能力、提高分類水平，同時(shí)進(jìn)一步分析器官的作用，對(duì)昆蟲的外部形態(tài)進(jìn)行特征描述和比較，研究其形狀變化及其規(guī)律和結(jié)構(gòu)的特征，從而加深理解它們?cè)谏砉δ苌系淖饔茫瑸樘剿鞲鞣N生命現(xiàn)象和生活規(guī)律提供依據(jù)，并為防治和消滅蟲害，提供理論依據(jù)。

陳慶霄等［12]透射電子顯微鏡技術(shù)觀察了蝎蛉科（Panorpidae）大雙角蝎蛉［Dicerapa nor‐pamagna（Chou）]幼蟲復(fù)眼的超微結(jié)構(gòu)，并依據(jù)其結(jié)構(gòu)特征推測(cè)長(zhǎng)翅目幼蟲獨(dú)有的復(fù)眼很可能是全變態(tài)類昆蟲的祖征，其他全變態(tài)類幼蟲的側(cè)單眼可能是由復(fù)眼演化來，為探討長(zhǎng)翅目幼蟲復(fù)眼與其他全變態(tài)類幼蟲側(cè)單眼之間的進(jìn)化關(guān)系提供依據(jù)。馬菲等［13]利用掃描電子顯微鏡和透射電子顯微鏡對(duì)舞毒蛾［Lymantria dispar（L.）]成蟲觸角感器的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行了觀察。結(jié)果表明，舞毒蛾雌、雄蛾觸角上均存在4種感器，即毛形感器、錐形感器、腔錐形感器、刺形感器，其中毛形感器最發(fā)達(dá)。郭付振等［14]應(yīng)用掃描與透射電子顯微鏡，對(duì)美棘薊馬成蟲復(fù)眼的外部形態(tài)和內(nèi)部超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察。成蟲復(fù)眼類型屬于并列像眼，每個(gè)小眼由1個(gè)疊層的角膜、1個(gè)真晶錐體、8個(gè)視網(wǎng)膜細(xì)胞、1對(duì)初級(jí)色素細(xì)胞、數(shù)個(gè)次級(jí)色素細(xì)胞和基膜組成，晶體周圍、視網(wǎng)膜色素細(xì)胞內(nèi)和基膜處均含有豐富的色素顆粒。圖5為薊馬復(fù)眼橫切面超微結(jié)構(gòu)示例；圖6為瓢蟲復(fù)眼橫切面超微結(jié)構(gòu)示例；圖7 為薊馬觸角超微結(jié)構(gòu) 示例。

圖5 薊馬復(fù)眼橫切面超微結(jié)構(gòu)

圖6 瓢蟲復(fù)眼橫切面超微結(jié)構(gòu)

圖7 薊馬觸角超微結(jié)構(gòu)

3.3 在微生物學(xué)研究中的應(yīng)用

應(yīng)用透射電鏡觀察研究細(xì)菌、支原體等微生物的超微結(jié)構(gòu)形態(tài)，研究病毒的結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)發(fā)育，也為新病毒、類病毒的發(fā)現(xiàn)和辨別提供科研手段；研究真菌、放線菌、細(xì)菌等的結(jié)構(gòu)形態(tài)，對(duì)其分類，判別科屬和判斷病源等都有著重要意義，尤其對(duì)病菌的活動(dòng)、孢子發(fā)芽、侵入寄主的方式等，均能獲得較好的效果。

Ehrilch［15]通過反復(fù)觀察小麥稈銹菌菌絲、吸器母細(xì)胞、吸器的結(jié)構(gòu)，初步確定了銹菌微觀結(jié)構(gòu)的基本模式；Lessie［16]等、Berlin 等［17]觀察發(fā)現(xiàn)，不同類型鞭毛菌的游動(dòng)孢子在形態(tài)、細(xì)胞器的分布、鞭毛的著生位點(diǎn)方面存在明顯差異，鞭毛中的微管排列以“9＋2”式為其結(jié)構(gòu)特征；Littlefield［18-19]等首次描述了銹菌吸器的發(fā)育過程，并發(fā)現(xiàn)吸器在寄主細(xì)胞內(nèi)的形成并未刺破寄主細(xì)胞質(zhì)膜進(jìn)入寄主原生質(zhì)內(nèi)，而是被下凹的寄主質(zhì)膜將吸器與寄主原生質(zhì)所隔開；李正男［20]采用透射電鏡技術(shù)研究了感病植株組織內(nèi)植原體粒子分布和粒子形態(tài)；胡清波等［21]借助透射電鏡超微結(jié)構(gòu)觀察，揭示了柿樹葉柄被炭疽病菌侵入的過程，為探索炭疽菌柿樹的作用機(jī)理提供了新的觀測(cè)視角；謝念銘等［22]在用電鏡系統(tǒng)地觀察大量的細(xì)菌超薄切片標(biāo)本中，偶然發(fā)現(xiàn)了霍亂弧菌的多層外膜泡，鉤端螺旋體的各種球狀體，以及支原體的細(xì)胞內(nèi)出芽；李赤等［23]使用香蕉枯萎病菌4 號(hào)小種粗毒素和純品鐮刀菌酸對(duì)新北蕉（耐病品種）和巴西蕉（感病品種）幼苗葉片進(jìn)行處理，觀察葉片超微結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化，證明了香蕉枯萎病菌的粗毒素中主要成分是鐮刀菌酸；伏波等［24]通過電鏡技術(shù)，研究測(cè)定了分離自小麥根部的植物內(nèi)生枯草芽孢桿菌Em7 菌液對(duì)葡萄灰霉病菌［Botrytis cinereaPers.]的抑制作用及抑菌機(jī)理。

圖8為細(xì)菌透射電鏡觀察結(jié)果示例。霜疫霉菌受蘋果多酚處理后，細(xì)胞器內(nèi)含物減少，大液泡被分隔成許多小液泡且數(shù)量增多與擠壓變形（圖9）；尖孢鐮刀菌經(jīng)揮發(fā)性的抑菌物質(zhì)作用，細(xì)胞結(jié)構(gòu)變形，細(xì)胞質(zhì)體模糊（圖10）。經(jīng)藥效處理后膠孢炭疽菌，細(xì)胞壁受損嚴(yán)重，線粒體膨脹，出現(xiàn)空泡化（圖11）。圖12中的左圖為炭疽菌侵入寄主細(xì)胞，右圖為炭疽菌在寄主細(xì)胞內(nèi)定植。

圖8 細(xì)菌透射電鏡觀察結(jié)果示例

圖9 受蘋果多酚處理后的霜疫霉菌超微結(jié)構(gòu)變化

圖10 尖孢鐮刀菌經(jīng)揮發(fā)性的抑菌物質(zhì)作用后地變化

3.4 在病理學(xué)研究的應(yīng)用

應(yīng)用透射電鏡對(duì)動(dòng)、植物，昆蟲的細(xì)胞，組織和器官的超微結(jié)構(gòu)病變進(jìn)行研究，可為防治提供科學(xué)依據(jù)。在病理電鏡診斷方面，其具有直觀、快速、可靠的特點(diǎn)，在動(dòng)、植物病蟲害防治中具有非常重要的作用。尤其在植物病毒、植原體等研究方面，透射電鏡具有不可替代的作用，可以通過電鏡技術(shù)，研究病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)，基因組織結(jié)構(gòu)及功能、病毒復(fù)制過程、病毒與寄主之產(chǎn)間的關(guān)系，觀察細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)病變，為揭示病毒的本質(zhì)最終解決病毒、病害問題奠定基礎(chǔ)［25-26]。如在柑桔黃龍病的研究上，已通過電鏡技術(shù)，研究清楚了黃龍病的病原及其侵染途徑，為黃龍病的防治提供了科學(xué)依據(jù)［27-29]。研究戰(zhàn)略物資橡膠樹的死皮病，檳榔黃化病等成因、致病機(jī)理等具有關(guān)鍵性作用。洪鍵等［30]研究了煙草花葉病毒、黃瓜花葉病毒、番茄花葉病毒等30 余種植物病毒的形態(tài)結(jié)構(gòu)及寄主細(xì)胞超微病變。圖13 為不同形態(tài)病毒超微結(jié)構(gòu)示例。

圖11 經(jīng)藥效處理后膠孢炭疽菌細(xì)胞變化（箭頭所示）

3.5 在土壤學(xué)研究中的應(yīng)用

應(yīng)用透射電鏡直接觀察土壤中粘土礦物形狀、大小，土壤腐殖質(zhì)粘土礦物的復(fù)合情況以及膠膜的膠質(zhì)情況。電鏡結(jié)合超薄切片技術(shù)，研究環(huán)境脅迫下微生物的形態(tài)特征變化、微生物與土壤固相組分的作用、微生物與微生物之間交互作用的超微結(jié)構(gòu)特征；揭示土壤微生物與污染物的作用機(jī)制，跟蹤環(huán)境污染物的轉(zhuǎn)化和遷移特征；通過對(duì)植物細(xì)胞超微結(jié)構(gòu)的觀察，了解環(huán)境的污染情況以及污染物對(duì)生物體形成的影響機(jī)制，為保護(hù)人類的生存空間提供理論依據(jù)。

柳檢等［31]通過TEM 觀察了芹菜根細(xì)胞內(nèi)Pb 的分布特征和植物體內(nèi)Pb 形態(tài)轉(zhuǎn)化過程，揭示了可食用蔬菜與Pb 作用的細(xì)胞機(jī)制及Pb 的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)過程，為準(zhǔn)確評(píng)估食用蔬菜的健康風(fēng)險(xiǎn)提供了理論支撐。徐信蘭等［32]對(duì)受不同污染梯度的幾種植物葉片的電鏡觀察表明，重金屬污染給植物細(xì)胞帶來傷害，表現(xiàn)在細(xì)胞發(fā)生質(zhì)壁分離，葉綠體、類囊體腫脹，片層結(jié)構(gòu)不清楚或消失，這些變化直接影響植物的光合作用，對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育帶來不良影響；在細(xì)胞壁、葉泡膜上有重金屬沉淀，這是植物耐重金屬的一種機(jī)制。

3.6 在環(huán)境科學(xué)研究中的應(yīng)用

圖12 炭疽菌侵入寄主細(xì)胞（箭頭所示）（左圖） 及在寄主細(xì)胞內(nèi)定植（箭頭所示）（右圖）

應(yīng)用透射電鏡觀察大氣粒子的形態(tài)結(jié)構(gòu)，測(cè)定粒子的大小，對(duì)粒子所含成分進(jìn)行檢測(cè)，可以在微粒水平上得到有關(guān)大氣粒子的知識(shí)，進(jìn)而理解它們?cè)诃h(huán)境中所起的作用，從而為探索各種大氣環(huán)境問題的形成條件和機(jī)制提供重要的證據(jù)。Qian 等［33]利用復(fù)合薄膜法已能夠檢出粒子中所含的SO4-2和NO3-離子。錢公望［34]利用透射電鏡技術(shù)，對(duì)中國(guó)廣州的大氣污染、南極粒子、日本山地的酸霧進(jìn)行了初步觀察。結(jié)果表明通過電子顯微鏡的微觀分析，可以得到有關(guān)大氣粒子詳細(xì)的知識(shí)，進(jìn)而理解它們?cè)诃h(huán)境中所起的作用。

圖13 不同形態(tài)病毒超微結(jié)構(gòu)（經(jīng)2%磷鎢酸負(fù)染色）

4 結(jié)論與展望

透射電鏡不能像光學(xué)顯微鏡一樣，直接觀察活體樣品及經(jīng)某些簡(jiǎn)單的方法制得的樣品厚切片，它需對(duì)生物樣品進(jìn)行固定、漂洗、脫水、浸透、包埋、聚合、切片及染色等處理。由于步驟繁瑣，操作復(fù)雜，生物組織和和細(xì)胞結(jié)構(gòu)形態(tài)很可能發(fā)生某些變化。因此，在用透射電子顯微鏡觀察生物樣品前必須適當(dāng)處理，根據(jù)實(shí)驗(yàn)材料尋找合適的處理?xiàng)l件，使樣品損失程度最小，以求獲得較好的、較真實(shí)的觀察結(jié)果［2]。在過去幾十年中，為了使生物樣品在處理過程中盡可能保持其自然形態(tài)與結(jié)構(gòu)，以及其中的固有成分，技術(shù)人員不僅對(duì)電鏡的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，還研制出了一些高性能的電子顯微鏡。此外，科技人員及電鏡工作者還對(duì)生物樣品的處理方法進(jìn)行了不斷的摸索，使其方法日趨完善。除目前廣泛使用的戊二醛—鋨酸雙重固定方法外，一些新的技術(shù)與方法，如超低溫冷凍置換固定技術(shù)、冰凍蝕刻技術(shù)、低溫干燥技術(shù)及低溫包埋技術(shù)等也已相續(xù)用于生物樣品的處理。

近年來，電鏡技術(shù)在生物中的應(yīng)用已超越了單純形態(tài)結(jié)構(gòu)研究的范疇，與免疫學(xué)、細(xì)胞化學(xué)、放射性同位素標(biāo)記等技術(shù)相結(jié)合，形成了免疫電鏡技術(shù)、電鏡細(xì)胞化學(xué)技術(shù)、放射自顯影技術(shù)等，用于研究細(xì)胞內(nèi)特定蛋白質(zhì)、糖類等物質(zhì)的定位與探索這些物質(zhì)在細(xì)胞中的合成、轉(zhuǎn)移以及其生理功能。將靜止的形態(tài)學(xué)觀察與動(dòng)態(tài)生理功能研究相結(jié)合的新型電鏡技術(shù)為生物學(xué)提供了新的方法與途徑［35]。隨著多功能電鏡（包括超高壓電鏡）的更新?lián)Q代和電子顯微技術(shù)的發(fā)展以及制樣方法的不斷改進(jìn)和完善，電子顯微鏡在生物科學(xué)研究中并將發(fā)揮更大的作用。