高通量藻類表型成像技術應用-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是易科泰生態技術公司自主設計研發的科研級一體化表型成像分析系統。該平臺采用PTS（Plant-to-Sensor）技術，集雙軌式同步升降控制、多傳感器成像、高精度移動掃描平臺、一鍵式光源控制、多源數據采集等功能于一體，同時配備高光譜成像、葉綠素熒光成像、多光譜熒光成像、RGB成像單元，樣品可以放置在掃描平臺上自動運送至成像單元進行成像分析，是目前功能完備的高通量表型成像分析系統，可為植物表型、生理生態、藻類及海洋植物、海水養殖、生物量評估、種質資源等研究領域提供一站式解決方案。

中國海洋大學藻類遺傳學與育種研究團隊使用此平臺的VNIR高光譜成像模塊對條斑紫菜的重要光合色素含量進行了預測模型的構建，展現了AlgaTech®高通量藻類表型分析平臺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濟價值的紅色巨藻，藻紅蛋白（PE）、藻藍蛋白（PC）、別藻藍蛋白（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，同時影響著藻體的蛋白質含量和色澤等經濟性狀。傳統的測定方法費時費力、成本較高且對操作者的經驗依賴性強，無法滿足大規模、高通量的研究。本研究利用高光譜成像技術對條斑紫菜的3種主要藻膽蛋白PE、PC、APC和Chla的含量進行了高通量、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，結合兩種機器學習方法——偏最小二乘回歸（PLSR）和支持向量機回歸（SVR），成功建立了PE、PC、APC和Chla含量的最佳預測模型。利用野生樣本對模型的精確性進行了驗證，確證了模型具有較高的預測精度，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可以快速、準確、無創地對條斑紫菜的PE、PC、APC和Chla含量四種重要光合色素進行定性/定量分析，性狀獲取效率較傳統方法提升約50倍，為后續條斑紫菜的表型組學和遺傳育種研究提供了一種有效、可靠的方法。

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

易科泰生態技術公司提供藻類生物質能源研究及高通量表型研究技術全面解決方案，包括藻類葉綠素熒光與光合作用測量、藻類葉綠素熒光成像分析、藻類培養與在線監測及AlgaTech高通量藻類表型分析等。