利用生物散斑光学相干断层扫描对锌浓度增加处理下扁豆(Lens culinaris)种子萌发和幼苗生长的阳性和阴性表型快速监测


发布时间:

2021-12-14

来源:

本站

作者:

PhenoTrait

  可靠的种子筛选可以快速检测休眠和种子发芽等品质,对于改善植物生长、作物产量和质量具有重要意义。另一方面,光学相干断层扫描 (OCT) 已被广泛用作可视化生物对象结构的潜在工具。然而,它在可视化结构的散斑噪声随时间变化方面的作用仍然相对不足。目前对生物散斑 OCT 或 bOCT 的研究证明了散斑在植物生理学研究中的潜力。在本文中,证明了 bOCT 在快速研究 Zn 浓度增加对扁豆种子 (Lens culinaris) 萌发和幼苗生长的阳性和阴性表型方面的潜力。本研究将扁豆种子暴露于 0(对照)、5、10 和 100 mg/L 三种不同的 Zn 浓度下 24 小时,并获取结构 OCT 图像来计算图像中的时间波动作为平均散斑的数量对比度(γ),并在暴露于不同浓度下 6 小时、12 小时和 24 小时后计算平均散斑对比度。与对照相比,即使在所有锌处理下暴露 12 小时内也观察到统计学上的显着差异。相比之下,发芽率、根茎长度、幼苗鲜重和干重的常规测量则需要近48小时才能观察到显着变化。此外,暴露 7 天后,所有测试浓度的 Zn 吸收测量值均显着增加。此外,bOCT 结果显示出明显的浓度依赖性效应,5, 10 mg/L 产生积极影响,而 100 mg/L 的高浓度对种子萌发和幼苗生长显示出不利影响。因此,目前的研究结果表明,bOCT 可用于萌发前增加 Zn 浓度对种子萌发和幼苗生长的正面和负面影响的研究。

 

  图1实验所用的生物散斑光学相干断层扫描系统的示意图 (a) 和样品种子被照射的实验照片 (b)。 SLD:超发光二极管,PC:偏振控制器,L1-L6:物镜和准直透镜。传递到种子样品的入射功率约为 5 mW,低于种子的损伤阈值。

 

  图2暴露24小时后不同锌处理下扁豆种子的OCT结构图像与bOCT图像的比较, (a)-(c) 显示 OCT 结构图像, (d)-(f) 显示 bOCT 图像

 

  图3 0、6、12 和 24 小时不同Zn处理下扁豆种子的bOCT图像比较。(a)-(d)为对照样品; (e)-(h)为用 Zn 5 mg/L处理的样品; (i)-(l)为用 Zn 10 mg/L处理的样品; (m)-(p)为用 Zn 100 mg/L处理的样品;比例尺代表0.5毫米。

 

  来源:De Silva, Y. S. K., Maheswari, R. U., Kadono, H., & Li, D. (2021). The positive and negative phenotyping of increasing Zn concentrations by Biospeckle Optical Coherence Tomography in speedy monitoring on lentil (Lens culinaris) seed germination and seedling growth. Plant Stress, 100041.

 

  编辑:婷婷

推荐新闻

石时之约|韩志国:透过表型数据,看见植物的喜怒哀乐!

本期石时之约,我们将对话慧诺瑞德(北京)科技有限公司总经理、国际植物表型学会(IPPN)执委会委员/工业分会副主席韩志国,一起从表型数据的科学角度,去读懂农作物的喜怒哀乐和前世今生。

慧科研、慧育种、慧种田——慧聚改变的力量

让我们“慧聚”在一起,为“慧科研、慧育种、慧种田”赋能。

高通量植物表型平台建设注意事项

育种,是在给定的环境条件下,选择各种表型指标(产量、品质、抗性)最优的基因型材料的过程(AI育种,从这里起步)。育种工作中大约70%的工作量来自表型观察测量和筛选,是最耗人力物力的过程。

作物生理表型测量基础原理

生理表型测量的核心在于“早、快”,要在肉眼可见之前就能测量并预判出变化趋势,才是这个技术的核心价值。叶绿素荧光成像,恰好满足了这个要求。