高通量藻類表型成像技術(shù)應(yīng)用-定量反演條斑紫菜的重要光合色素含量

AlgaTech^®高通量藻類表型分析平臺(tái)是易科泰生態(tài)技術(shù)公司自主設(shè)計(jì)研發(fā)的科研級(jí)一體化表型成像分析系統(tǒng)。該平臺(tái)采用PTS（Plant-to-Sensor）技術(shù)，集雙軌式同步升降控制、多傳感器成像、高精度移動(dòng)掃描平臺(tái)、一鍵式光源控制、多源數(shù)據(jù)采集等功能于一體，同時(shí)配備高光譜成像、葉綠素?zé)晒獬上?、多光譜熒光成像、RGB成像單元，樣品可以放置在掃描平臺(tái)上自動(dòng)運(yùn)送至成像單元進(jìn)行成像分析，是目前功能完備的高通量表型成像分析系統(tǒng)，可為植物表型、生理生態(tài)、藻類及海洋植物、海水養(yǎng)殖、生物量評(píng)估、種質(zhì)資源等研究領(lǐng)域提供一站式解決方案。

中國(guó)海洋大學(xué)藻類遺傳學(xué)與育種研究團(tuán)隊(duì)使用此平臺(tái)的VNIR高光譜成像模塊對(duì)條斑紫菜的重要光合色素含量進(jìn)行了預(yù)測(cè)模型的構(gòu)建，展現(xiàn)了AlgaTech®高通量藻類表型分析平臺(tái)在藻類表型研究中的巨大潛力。

條斑紫菜是一種具有重要經(jīng)濟(jì)價(jià)值的紅色巨藻，藻紅蛋白（PE）、藻藍(lán)蛋白（PC）、別藻藍(lán)蛋白（APC）和葉綠素a（Chla）是重要的光合色素，其含量和比例不僅影響光合生理，同時(shí)影響著藻體的蛋白質(zhì)含量和色澤等經(jīng)濟(jì)性狀。傳統(tǒng)的測(cè)定方法費(fèi)時(shí)費(fèi)力、成本較高且對(duì)操作者的經(jīng)驗(yàn)依賴性強(qiáng)，無法滿足大規(guī)模、高通量的研究。本研究利用高光譜成像技術(shù)對(duì)條斑紫菜的3種主要藻膽蛋白PE、PC、APC和Chla的含量進(jìn)行了高通量、無損的定量分析。

本研究使用高光譜成像模塊采集了400-1000nm的光譜信息，結(jié)合兩種機(jī)器學(xué)習(xí)方法——偏最小二乘回歸（PLSR）和支持向量機(jī)回歸（SVR），成功建立了PE、PC、APC和Chla含量的最佳預(yù)測(cè)模型。利用野生樣本對(duì)模型的精確性進(jìn)行了驗(yàn)證，確證了模型具有較高的預(yù)測(cè)精度，表明模型具有良好的適用性。

研究表明，基于高光譜成像技術(shù)可以快速、準(zhǔn)確、無創(chuàng)地對(duì)條斑紫菜的PE、PC、APC和Chla含量四種重要光合色素進(jìn)行定性/定量分析，性狀獲取效率較傳統(tǒng)方法提升約50倍，為后續(xù)條斑紫菜的表型組學(xué)和遺傳育種研究提供了一種有效、可靠的方法。

參考文獻(xiàn)：Quantification of Photosynthetic Pigments in Neopyropia yezoensis Using Hyperspectral Imagery

易科泰生態(tài)技術(shù)公司提供藻類生物質(zhì)能源研究及高通量表型研究技術(shù)全面解決方案，包括藻類葉綠素?zé)晒馀c光合作用測(cè)量、藻類葉綠素?zé)晒獬上穹治?/span>、藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測(cè)及AlgaTech高通量藻類表型分析等。