作為科技型企業(yè)，澤泉科技一直洞悉科研脈搏，走在行業(yè)前沿，想知道業(yè)內(nèi)有哪些研究成果，您可以在科研動(dòng)態(tài)版塊一窺究竟。近期科研動(dòng)態(tài)包括高光譜成像技術(shù)應(yīng)用、苜蓿鹽堿脅迫耐受分子機(jī)制、非光化學(xué)淬滅、AI技術(shù)、光保護(hù)機(jī)制、葉綠體生物合成等。
·利用高光譜成像技術(shù)評(píng)估微波預(yù)處理芥菜籽可機(jī)械提取油的成分和含量
芥菜（Brassica juncea）是一種營(yíng)養(yǎng)豐富的作物，其籽粒富含礦物質(zhì)和高品質(zhì)食用油。然而，芥菜籽油的需求與供應(yīng)之間存在差距。為了提高芥菜籽的出油率，研究人員采用了微波預(yù)處理芥菜籽的方法，并結(jié)合可見(jiàn)-近紅外-短波紅外高光譜成像（Vis-NIR-SWIR HSI）技術(shù)來(lái)評(píng)估其效果。
原文：Rajendra Hamad, Subir Kumar Chakraborty. A chemometric approach to assess the oil composition and content of microwave-treated mustard (Brassica juncea) seeds using Vis–NIR–SWIR hyperspectral imaging[J]. Scientific Reports, 2024, 14: 15643.
·Plant Journal：MsMIOX2基因在苜蓿鹽堿脅迫耐受中的作用及分子機(jī)制
近期，The Plant Journal在線發(fā)表了哈爾濱師范大學(xué)郭長(zhǎng)虹教授團(tuán)隊(duì)題為 “MsMIOX2, encoding a MsbZIP53-activated myo-inositol oxygenase, enhances saline-alkali stress tolerance by regulating cell wall pectin and hemicellulose biosynthesis in alfalfa”的研究論文。本研究旨在闡明鹽堿脅迫下MsMIOX2 對(duì)細(xì)胞壁果膠和半纖維素生物合成的影響，并確定調(diào)控 MsMIOX2 的上游轉(zhuǎn)錄因子。研究中，苜蓿光合作用相關(guān)的葉綠素?zé)晒鈪?shù)通過(guò)便攜式光合儀GFS-3000以及葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)IMAGING-PAM完成。
原文：Guo W, Chen J, Liu L, et al. MsMIOX2, encoding a MsbZIP53‐activated myo‐inositol oxygenase, enhances saline–alkali stress tolerance by regulating cell wall pectin and hemicellulose biosynthesis in alfalfa[J]. The Plant Journal, 2024.
·PNAS：激子湮滅自由瞬態(tài)吸收研究揭示非光化學(xué)淬滅中葉綠素到玉米黃質(zhì)的能量轉(zhuǎn)移
非光化學(xué)淬滅(NPQ)減輕放氧光合作用固有的光氧化損傷。盡管長(zhǎng)期以來(lái)人們都知道玉米黃質(zhì)和葉黃素以某種方式參與淬滅激發(fā)的葉綠素。然而，這種光保護(hù)的生物物理機(jī)制仍然存在爭(zhēng)議。使用基因編輯的本氏煙草NPQ 突變體和無(wú)湮滅瞬態(tài)吸收光譜，該研究直接觀察到玉米黃質(zhì)而不是葉黃素在激發(fā)能轉(zhuǎn)移和隨后激活的葉綠素淬滅中的作用。通過(guò)分離高階非線性信號(hào)，該研究還驗(yàn)證了NPQ與激子擴(kuò)散長(zhǎng)度之間的關(guān)系，將我們對(duì)陸地植物NPQ的基本理解與類囊體膜中的激子動(dòng)力學(xué)聯(lián)系起來(lái)。研究使用MAXI-Imaging-PAM(WALZ)脈沖振幅調(diào)制葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)在室溫下對(duì)植物進(jìn)行全株和/或葉片打孔葉綠素?zé)晒獗硇蜏y(cè)量來(lái)鑒定目標(biāo)直系同源物的CRISPR/Cas9 敲除。
原文：Lee T Y, Lam L, Patel-Tupper D, et al. Chlorophyll to zeaxanthin energy transfer in nonphotochemical quenching: An exciton annihilation-free transient absorption study[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2024, 121(42): e2411620121.
·利用高光譜成像和AI技術(shù)評(píng)估砧木對(duì)整株葡萄光合作用的影響
近期，一項(xiàng)發(fā)表于Frontiers in Plant Science的研究通過(guò)高光譜成像結(jié)合人工智能（AI），為預(yù)測(cè)整株葡萄的光合特性帶來(lái)了新的見(jiàn)解。該研究選用‘Marquette’葡萄作為接穗嫁接在 5 種不同砧木和自身砧木上作為實(shí)驗(yàn)材料，通過(guò)光合儀測(cè)量葡萄葉片的光合參數(shù)（Vcmax和Jmax），同時(shí)使用SPECIM IQ高光譜相機(jī)收集冠層反射數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)光合參數(shù)。該研究強(qiáng)調(diào)了選擇合適砧木對(duì)提高葡萄園應(yīng)對(duì)氣候變化能力的重要性，同時(shí)展示了利用AI算法驗(yàn)證高光譜遙感進(jìn)行無(wú)損、高效監(jiān)測(cè)的潛力。
原文：Sharma P, Thilakarathna I, Fennell A. Hyperspectral imaging and artificial intelligence enhance remote phenotyping of grapevine rootstock influence on whole vine photosynthesis[J]. Frontiers in Plant Science, 2024, 15: 1409821.
·ENVIRON EXP BOT：解析牧豆樹(shù)脅迫耐受機(jī)制，培育逆境韌性作物
牧豆樹(shù)（Prosopis cineraria）是沙漠生態(tài)系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)豆科樹(shù)種，對(duì)高溫、干旱等非生物脅迫具有高度耐受性，是研究植物抗逆性的良好材料。2024年10月9日，Environmental and Experimental Botany在線發(fā)表了阿聯(lián)酋大學(xué)Sasi S等題為L(zhǎng)earning from the desert legume tree, Prosopis cineraria to develop stress-tolerant crops的研究文章。該研究通過(guò)對(duì)牧豆樹(shù)熱激蛋白基因 PcHsp18.2 的啟動(dòng)子和終止子進(jìn)行分析和功能驗(yàn)證，探討了其在提高作物抗逆性方面的應(yīng)用潛力。研究中，用Ampha Z32花粉活力分析儀（瑞士Amphasys AG）分析花粉活力，用花粉萌發(fā)培養(yǎng)基培養(yǎng)花粉，分析花粉萌發(fā)率。
原文：Sasi S, Krishnan S, Kodackattumannil P, et al. Learning from the desert legume tree, Prosopis cineraria to develop stress-tolerant crops[J]. Environmental and Experimental Botany, 2024, 228: 106003.
·Dual-PAM-100│耐高光藻類的光保護(hù)機(jī)制可以不依賴NPQ
本研究證明了NPQ不是抵抗HL條件下過(guò)量光照的必要條件，并且在長(zhǎng)時(shí)間暴露于HL強(qiáng)度的條件下，最小化PSII-LHCII吸收截面和ROS產(chǎn)生，同時(shí)最大化抗氧化劑活性，已被選為減少光抑制的最成功策略。研究中，小球藻光合電子傳遞速率，NPQ和P700氧化還原均通過(guò)雙通道調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xDual-PAM-100測(cè)量完成。
原文：Levin G., et al. Processes independent of nonphotochemical quenching protect a high-light-tolerant desert alga from oxidative stress[J]. Plant Physiology, 2024, kiae608.
·Plant Soil：利用高光譜成像評(píng)估小麥對(duì)土壤酸化和石灰施用的響應(yīng)
本研究利用溫室高通量自動(dòng)化平臺(tái)和高光譜成像設(shè)施，評(píng)估了酸性土壤和施石灰土壤中小麥植株高光譜數(shù)據(jù)的差異，旨在探究高光譜成像是否能準(zhǔn)確測(cè)量小麥對(duì)土壤酸化及通過(guò)施石灰進(jìn)行修復(fù)的響應(yīng)。研究中用LemnaTec 3D Scanalyzer高通量成像系統(tǒng)搭載的高光譜相機(jī)（FX10和SWIR，芬蘭SPECIM）對(duì)整株小麥進(jìn)行高光譜成像，獲取可見(jiàn)光和近紅外（VNIR，400-1000nm）及短波紅外（SWIR，1000-2600nm）光譜數(shù)據(jù)。
原文：Hume, R., Marschner, P., Mason, S., et al. Assessing wheat responses to soil acidification and liming using hyperspectral imaging[J]. Plant Soil (2024).
·Nature Communications：HOT3/eIF5B1調(diào)控光合作用相關(guān)核基因以促進(jìn)葉綠體生物合成
本研究發(fā)現(xiàn)，HOT3/eIF5B在植物發(fā)育的兩個(gè)階段中促進(jìn)翻譯起始到延伸的過(guò)渡，其功能喪失導(dǎo)致核糖體在起始位點(diǎn)停滯，影響特定基因的翻譯效率和蛋白豐度，進(jìn)而影響葉綠體功能和光合作用。研究還揭示了Kozak序列與eIF5B介導(dǎo)的翻譯起始到延伸過(guò)渡之間的聯(lián)系，以及HOT3/eIF5B1如何通過(guò)細(xì)胞質(zhì)翻譯起始促進(jìn)葉綠體生物合成和優(yōu)化光合作用。使用GFS-3000光合儀和DUAL-PAM-100雙通道葉綠素?zé)晒鈨x及聯(lián)用葉室3010-DUAL測(cè)量擬南芥的光合活性，用于評(píng)估野生型和突變體擬南芥葉片葉綠體功能之間光合作用效率的差異。
原文：Hang, R., et al. HOT3/eIF5B1 confers Kozak motif-dependent translational control of photosynthesis-associated nuclear genes for chloroplast biogenesis[J]. Nature communications, 2024, 15(1): 9878.
·利用無(wú)人機(jī)和高光譜成像技術(shù)對(duì)泥炭蘚進(jìn)行鑒別及植被建模
近期，一項(xiàng)發(fā)表于International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation的研究，探討了利用多源、多尺度高光譜成像技術(shù)，建立泥炭蘚光譜庫(kù)，用于圖像分類，以探討其在模擬優(yōu)勢(shì)泥炭蘚分布方面的潛力和局限性；同時(shí)研究水文條件對(duì)分類的空間變化影響，為泥炭地監(jiān)測(cè)提供更全面的理解，并揭示可能需要的水文校正因素。研究中，使用推掃式相機(jī)Specim IQ（芬蘭SPECIM）對(duì)32個(gè)植被地塊采集了400-1000nm的高光譜圖像，并使用Specim AFX 10（芬蘭SPECIM）在約100m的高度獲取無(wú)人機(jī)高光譜圖像。
原文：Franziska W., Sandra L., Pasi K., et al. UAV and field hyperspectral imaging for Sphagnum discrimination and vegetation modelling in Finnish aapa mires[J]. International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation. 2024, 134: 104201.
·Current Biology：酶活性的代謝物水平調(diào)控控制著藍(lán)藻從代謝休眠中的蘇醒
2024年12月2日，德國(guó)圖賓根大學(xué)Sofía Doello等人在Current Biology (IF=8.1)雜志在線發(fā)表題為Metabolite-level regulation of enzymatic activity controls awakening of cyanobacteria from metabolic dormancy的研究論文，文章研究了藍(lán)藻葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PDH)的調(diào)控機(jī)制，發(fā)現(xiàn)G6PDH的不活化主要是由于抑制性代謝物(如ATP、檸檬酸和草酰乙酸)的積累。研究中，藍(lán)藻P700、鐵氧還蛋白Fd和NAD(P)氧化/還原的測(cè)定通過(guò)四通道動(dòng)態(tài)LED陣列近紅外光譜儀完成。
原文：Sofía D., Jakob S., Nathan von M., et al. Metabolite-level regulation of enzymatic activity controls awakening of cyanobacteria from metabolic dormancy[J]. Current Biology, 2024, 35: 1-10.
·利用PhenoPlate研究光合作用與光強(qiáng)和溫度之間的關(guān)系
Phenoplate方法集成了Maxi-Imaging-PAM和熱循環(huán)儀，可在葉綠素a熒光測(cè)量之前、期間和之后對(duì)溫度進(jìn)行快速動(dòng)態(tài)控制。它可以在動(dòng)態(tài)控制的熱環(huán)境中同時(shí)評(píng)估多達(dá)384個(gè)樣品的光系統(tǒng)II效率(Y(II))和非光化學(xué)淬滅(NPQ)。在本文中，我們展示了如何利用這一簡(jiǎn)單的系統(tǒng)來(lái)詳細(xì)描述光合作用&光強(qiáng)&溫度之間在電子轉(zhuǎn)移率(ETR)和非光化學(xué)淬滅(NPQ)方面的關(guān)系。
·New Phytologist：光合作用關(guān)鍵酶Rubisco活性重塑研究取得重要進(jìn)展
本文通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了Rca和CbbYA/B在擬南芥中的功能相互作用，并通過(guò)突變體和過(guò)表達(dá)株系來(lái)探索這些組分在維持光合作用中的作用研究中，使用GFS-3000光合儀搭配擬南芥葉室3010-A測(cè)量擬南芥野生型和突變體的CO2同化速率等氣體交換參數(shù)。使用DUAL-PAM-100測(cè)量擬南芥野生型和突變體Chla熒光和P700氧化還原參數(shù)。通過(guò)德國(guó)WALZ的HEXAGON-IMAGING-PAM蜂巢矩陣葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)與Eppendorf的恒溫混勻儀THERMOMIXER COMFORT組合同步測(cè)量24個(gè)擬南芥離體葉片的誘導(dǎo)曲線。
原文：Viviana Pasch, Dario Leister, Thilo Rühle. Synergistic role of Rubisco inhibitor release and degradation in photosynthesis[J]. New Phytologist (2024).
·中國(guó)農(nóng)科院周文彬課題組在水稻RuBisCO遺傳改造研究中取得重要進(jìn)展
2024年12月4日，Plant Biotechnology Journal (IF.10.1)在線發(fā)表中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所周文彬研究員課題組標(biāo)題為Genetic engineering of RuBisCO by multiplex CRISPR editing small subunits in rice的研究論文。本研究的研究結(jié)果生成了一個(gè)具有遺傳多樣性的突變庫(kù)，這為揭示水稻中RuBisCO的機(jī)制提供了寶貴的資源和全新的見(jiàn)解。研究中，野生型和rbcs突變體水稻光系統(tǒng)I和光系統(tǒng)II葉綠素?zé)晒夤忭憫?yīng)曲線通過(guò)DUAL-PAM-100雙通道葉綠素?zé)晒鈨x完成
原文：Zhou Y., Shi L., Li X., et al. Genetic engineering of RuBisCO by multiplex CRISPR editing small subunits in rice[J]. Plant Biotechnology Journal (2024).
·Nature最新研究發(fā)現(xiàn)植物光敏色素是硅藻在深海感知深度的“眼睛”
法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心和索邦大學(xué)的科學(xué)家通過(guò)研究浮游植物硅藻的光感知過(guò)程，發(fā)現(xiàn)微藻使用編入其基因組的光變化傳感器：植物光敏色素，能夠探測(cè)水體中光譜的變化，從而提供它們?cè)谒w中垂直位置的信息。這項(xiàng)研究發(fā)表在2024年12月18日的《自然》雜志上，為浮游植物探測(cè)光并對(duì)光做出反應(yīng)，從而在環(huán)境中找到方向的機(jī)制提供了新的啟示。它還強(qiáng)調(diào)了在實(shí)驗(yàn)室和自然環(huán)境中采用綜合方法對(duì)于了解海洋生態(tài)系統(tǒng)的復(fù)雜動(dòng)態(tài)和生物適應(yīng)環(huán)境變化的能力的重要性。
原文：Duchêne, C., Bouly, JP., Pierella Karlusich, J.J. et al. Diatom phytochromes integrate the underwater light spectrum to sense depth[J]. Nature (2024).
·利用高光譜成像技術(shù)和聚類分析方法評(píng)估受感染胡蘿卜植株性狀差異
本研究使用以“Nairobi” (Bejo Seeds, Oceano, CA, USA)胡蘿卜種子和Phelipance aegyptiaca 和O. crenata 列當(dāng)種子分別為寄主材料和寄生材料，使用地面高光譜相機(jī)（Specim IQ，奧盧，芬蘭）進(jìn)行成像，獲取400-1000nm的光譜數(shù)據(jù)，采用聚類分層聚類法分析數(shù)據(jù)，以區(qū)分與受感染的胡蘿卜像素相關(guān)且獨(dú)特的光譜模式與不相關(guān)的模式。本研究提出的方法為進(jìn)一步研究各種作物物種中的列當(dāng)檢測(cè)以及其他植物脅迫因素鋪平了道路。
原文：G. Atsmon, A. Pourreza, Y. Kamiya, et al. Clustering symptomatic pixels in broomrape-infected carrots facilitates targeted evaluations of alterations in host primary plant traits[J]. Computers and Electronics in Agriculture, 2024, 220: 108893.
近日，一項(xiàng)關(guān)于獼猴桃衰退綜合癥（KiDS）的研究在Horticulturae上發(fā)表，該研究借助了Implexx莖流傳感器這一高科技工具，為解析獼猴桃產(chǎn)業(yè)的這一頑疾提供了新的視角和強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持。此次研究的成果不僅限于對(duì)KiDS發(fā)病機(jī)制的初步揭示，更重要的是，它展示了Implexx莖流傳感器在農(nóng)業(yè)科研中的巨大潛力。
原文：Mandalà, C., Monaco, S., Nari, L., et al. Xylem Hydraulic Conductance Role in Kiwifruit Decline Syndrome Occurrence[J]. Horticulturae, 2024, 10, 392.
·Marine Pollution Bulletin：缺氧海草葉片環(huán)境是毒素產(chǎn)生和一氧化二氮排放的潛在熱點(diǎn)
2024年12月17日，丹麥哥本哈根大學(xué)Qingfeng Zhang等在Marine Pollution Bulletin在線發(fā)表題為“Anoxic seagrass leaf environments as potential hotspots for toxin production and N2O emission”的研究論文。該論文聚焦海草葉片附生生物膜在缺氧環(huán)境下的化學(xué)過(guò)程，通過(guò)實(shí)驗(yàn)揭示其對(duì)海草健康和生態(tài)功能的影響，為保護(hù)海草生態(tài)系統(tǒng)提供重要依據(jù)。研究中通過(guò)德國(guó)PyroScience的光纖氧傳感器FireSting-GO2測(cè)量海草（大葉藻）葉片附生生物膜內(nèi)的氧氣。
原文：Qingfeng Zhang, Michael Kühl, Kasper Elgetti Brodersen. Anoxic seagrass leaf environments as potential hotspots for toxin production and N2O emission[J]. Marine Pollution Bulletin, 2024, 209: 117113.