荧光材料在生物成像领域已得到广泛应用,选择合适的荧光材料作为指示信号也就成为了研究中的重点和难点。荧光材料需要满足荧光强度高,耐漂白,毒性小,体积小等要求。目前,常用的荧光材料主要包括:有机荧光探针、荧光蛋白、和量子点。本论文围绕荧光材料应用于HIV-1病毒基因组成像展开,取得以下主要进展:1)为了研究HIV-1在侵染宿主细胞早期阶段中的解离过程,我们构建了三种有侵染能力的双色荧光病毒(HIVRu-TC,HIVRu-EGFP,HIVTC-EGFp)和一种有侵染能力的三色荧光病毒(HIVRu-TC-ECFP)。结合这些多色荧光病毒颗粒和单颗粒成像技术,就可以追踪并观测到HIV-1的基质蛋白,衣壳蛋白以及基因组RNA在活细胞内的分离的全过程。在HIV-1早期侵染阶段,病毒颗粒多步解离过程首次被可视化观察到,我们采用最直观的方法解决了一个一直以来十分具有争议的问题。2)为了延迟钌的有机金属配合物的光漂白问题。我们在病毒颗粒的Vpr蛋白的C端插入了六个半胱氨酸,经过病毒的组装过程,这六个半胱氨酸与病毒基因组RNA相结合,通过自身的还原性来延迟钌的配合物的光漂白。基于这一光漂白的延迟效果,对HIV-1病毒颗粒进行单色基因组RNA的荧光标记,就可以在不改造病毒衣壳CA蛋白并且不影响病毒侵染能力的情况下,对病毒的脱壳过程进行成像。3)为了实现活细胞内HIV-1前病毒基因组的可视化成像,我们利用量子点(QDs)对TALE和CRISPR体系进行荧光标记,从而实现对靶向基因序列的识别和定位,同时解决单拷贝基因序列在活细胞内成像的技术难题。