利用深紫外荧光传感与多光谱成像检测和监测绿叶层上的食源性病原体


发布时间:

2023-05-22

来源:

植物表型资讯

作者:

PhenoTrait

可持续和安全的农产品原材料需求在全球迅速增长。减少与新鲜农产品相关的食源性疾病风险是该行业和学术研究人员多年来一直在努力解决的任务。目前迫切需要设计一个非侵入性光学检测系统来监测叶面上的食源性病原体。由于评估病原体定植所使用的侵入性技术,通常很难及时检测到叶菜类产品中的食源性病原体。深紫外荧光(DUVF)传感和可见近红外多光谱成像(MSI)先前已用于监测植物反应对抗生物和非生物胁迫环境。我们利用开发的病原体系统来监测像生菜/菠菜这样的叶菜类中沙门氏菌和李斯特菌的侵入,展示了在沙门氏菌/李斯特菌处理后,以叶绿素色素的波动为表现的植物响应是迅速的。我们还展示了通过叶面或根部补充应用沙门氏菌/李斯特菌的方式会改变ChlA响应。同时数据还显示,早期光合作用反应方面的植物哨兵反应可能对检测叶菜类上的食源性病原体至关重要。MSI证明植物胁迫是可检测的,并且与植物上的细菌接种率成正比。我们的研究可能会导致更好的策略和技术的实施,以增加产量并减少与食源性细菌病原体污染相关的风险。

 

图1 采用积分球的多光谱成像仪模块的示意图。集成腔的设计是为了在整个样品开口处实现均匀的照明。用于应力检测的最佳波长的LED被放置在腔体内部的赤道上。顶端的镜子将使样品的光线通过一个滤光轮转向,这将被用来观察荧光反应。

 

图2 生菜在0、6、24和120小时的RGB和570 nm反射率图像。

 

图3 与对照相比,接种后24小时在106 cells /ml下的570nm灰度图像。

 

图4. 在103和106 cfu/ml的条件下,用Listeria innocua和Salmonella enterica对植物进行叶面接种,每个多光谱成像分析的ChlA损失百分比。

 

图片图5 生菜在0、6、24和120小时内的RGB和570nm反射率图像。其中,用Listeria innocua和Salmonella enterica对植物根部进行接种。

 

图6 与对照组比,接种后120小时拍摄的570nm灰度图像。

 

图7 以103和106 cfu/ml接种Listeria innocua和Salmonella enterica的植物根多光谱成像分析中ChlA损失百分比。

 

图8 以103和106 cfu/ml接种UD1022后利用多光谱成像分析的ChIA损失百分比。

图片

图9 生菜深紫外荧光(DUVF):通过植物叶片DUEF发射强度对对照组与Listeria innocua、Salmonella enterica和UD 1022进行340nm发射带归一化比较;在用药后72小时内,用药植物与对照组植物信号差异表现出约16-24%的强度增长。

 

图10生菜叶片在660nm处激发的正常化PSII荧光强度;

 

 

来 源

Johnson N, Kniel K, Bais H, et al. Deep ultraviolet fluorescence sensing with multispectral imaging to detect and monitor food‐borne pathogens on the leafy green phyllosphere[J]. Journal of Food Safety, e13056.

 

https://doi.org/10.1111/jfs.13056

 

编辑

小王博士在努力
 
 

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