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，您可以在科研動態(tài)版塊一窺究竟。近期科研動態(tài)包括高光譜成像技術(shù)應用、苜蓿鹽堿脅迫耐受分子機制、非光化學淬滅、AI技術(shù)、光保護機制、葉綠體生物合成等。
·利用高光譜成像技術(shù)評估微波預處理芥菜籽可機械提取油的成分和含量
芥菜（Brassica juncea）是一種營養(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處理芥菜籽的方法，并結(jié)合可見-近紅外-短波紅外高光譜成像（Vis-NIR-SWIR HSI）技術(shù)來評估其效果。
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制
近期，The Plant Journal在線發(fā)表了哈爾濱師范大學郭長虹教授團隊題為 “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 對細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)的葉綠素熒光參數(shù)通過便攜式光合儀GFS-3000以及葉綠素熒光成像系統(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淬滅中葉綠素到玉米黃質(zhì)的能量轉(zhuǎn)移
非光化學淬滅(NPQ)減輕放氧光合作用固有的光氧化損傷。盡管長期以來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，這種光保護的生物物理機制仍然存在爭議。使用基因編輯的本氏煙草NPQ 突變體和無湮滅瞬態(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。通過分離高階非線性信號，該研究還驗證了NPQ與激子擴散長度之間的關(guān)系，將我們對陸地植物NPQ的基本理解與類囊體膜中的激子動力學聯(lián)系起來。研究使用MAXI-Imaging-PAM(WALZ)脈沖振幅調(diào)制葉綠素熒光成像系統(tǒng)在室溫下對植物進行全株和/或葉片打孔葉綠素熒光表型測量來鑒定目標直系同源物的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)評估砧木對整株葡萄光合作用的影響
近期，一項發(fā)表于Frontiers in Plant Science的研究通過高光譜成像結(jié)合人工智能（AI），為預測整株葡萄的光合特性帶來了新的見解。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驗材料，通過光合儀測量葡萄葉片的光合參數(shù)（Vcmax和Jmax），同時使用SPECIM IQ高光譜相機收集冠層反射數(shù)據(jù)來預測光合參數(shù)。該研究強調(diào)了選擇合適砧木對提高葡萄園應對氣候變化能力的重要性，同時展示了利用AI算法驗證高光譜遙感進行無損、高效監(jiān)測的潛力。
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：解析牧豆樹脅迫耐受機制，培育逆境韌性作物
牧豆樹（Prosopis cineraria）是沙漠生態(tài)系統(tǒng)中的優(yōu)勢豆科樹種，對高溫、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Sasi S等題為Learning from the desert legume tree, Prosopis cineraria to develop stress-tolerant crops的研究文章。該研究通過對牧豆樹熱激蛋白基因 PcHsp18.2 的啟動子和終止子進行分析和功能驗證，探討了其在提高作物抗逆性方面的應用潛力。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機制可以不依賴NPQ
本研究證明了NPQ不是抵抗HL條件下過量光照的必要條件，并且在長時間暴露于HL強度的條件下，最小化PSII-LHCII吸收截面和ROS產(chǎn)生，同時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氧化還原均通過雙通道調(diào)制葉綠素熒光儀Dual-PAM-100測量完成。
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：利用高光譜成像評估小麥對土壤酸化和石灰施用的響應
本研究利用溫室高通量自動化平臺和高光譜成像設施，評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確測量小麥對土壤酸化及通過施石灰進行修復的響應。研究中用LemnaTec 3D Scanalyzer高通量成像系統(tǒng)搭載的高光譜相機（FX10和SWIR，芬蘭SPECIM）對整株小麥進行高光譜成像，獲取可見光和近紅外（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)育的兩個階段中促進翻譯起始到延伸的過渡，其功能喪失導致核糖體在起始位點停滯，影響特定基因的翻譯效率和蛋白豐度，進而影響葉綠體功能和光合作用。研究還揭示了Kozak序列與eIF5B介導的翻譯起始到延伸過渡之間的聯(lián)系，以及HOT3/eIF5B1如何通過細胞質(zhì)翻譯起始促進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雙通道葉綠素熒光儀及聯(lián)用葉室3010-DUAL測量擬南芥的光合活性，用于評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.
·利用無人機和高光譜成像技術(shù)對泥炭蘚進行鑒別及植被建模
近期，一項發(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，用于圖像分類，以探討其在模擬優(yōu)勢泥炭蘚分布方面的潛力和局限性；同時研究水文條件對分類的空間變化影響，為泥炭地監(jiān)測提供更全面的理解，并揭示可能需要的水文校正因素。研究中，使用推掃式相機Specim IQ（芬蘭SPECIM）對32個植被地塊采集了400-1000nm的高光譜圖像，并使用Specim AFX 10（芬蘭SPECIM）在約100m的高度獲取無人機高光譜圖像。
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)控控制著藍藻從代謝休眠中的蘇醒
2024年12月2日，德國圖賓根大學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，文章研究了藍藻葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PDH)的調(diào)控機制，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，藍藻P700、鐵氧還蛋白Fd和NAD(P)氧化/還原的測定通過四通道動態(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熒光測量之前、期間和之后對溫度進行快速動態(tài)控制。它可以在動態(tài)控制的熱環(huán)境中同時評估多達384個樣品的光系統(tǒng)II效率(Y(II))和非光化學淬滅(NPQ)。在本文中，我們展示了如何利用這一簡單的系統(tǒng)來詳細描述光合作用&光強&溫度之間在電子轉(zhuǎn)移率(ETR)和非光化學淬滅(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展
本文通過實驗研究了Rca和CbbYA/B在擬南芥中的功能相互作用，并通過突變體和過表達株系來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)。通過德國WALZ的HEXAGON-IMAGING-PAM蜂巢矩陣葉綠素熒光成像系統(tǒng)與Eppendorf的恒溫混勻儀THERMOMIXER COMFORT組合同步測量24個擬南芥離體葉片的誘導曲線。
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展
2024年12月4日，Plant Biotechnology Journal (IF.10.1)在線發(fā)表中國農(nóng)業(yè)科學院作物科學研究所周文彬研究員課題組標題為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)果生成了一個具有遺傳多樣性的突變庫，這為揭示水稻中RuBisCO的機制提供了寶貴的資源和全新的見解。研究中，野生型和rbcs突變體水稻光系統(tǒng)I和光系統(tǒng)II葉綠素熒光光響應曲線通過DUAL-PAM-100雙通道葉綠素熒光儀完成
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”
法國國家科學研究中心和索邦大學的科學家通過研究浮游植物硅藻的光感知過程，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，能夠探測水體中光譜的變化，從而提供它們在水體中垂直位置的信息。這項研究發(fā)表在2024年12月18日的《自然》雜志上，為浮游植物探測光并對光做出反應，從而在環(huán)境中找到方向的機制提供了新的啟示。它還強調(diào)了在實驗室和自然環(huán)境中采用綜合方法對于了解海洋生態(tài)系統(tǒng)的復雜動態(tài)和生物適應環(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 列當種子分別為寄主材料和寄生材料，使用地面高光譜相機（Specim IQ，奧盧，芬蘭）進行成像，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)且獨特的光譜模式與不相關(guān)的模式。本研究提出的方法為進一步研究各種作物物種中的列當檢測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有力的數(shù)據(jù)支持。此次研究的成果不僅限于對KiDS發(fā)病機制的初步揭示，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
2024年12月17日，丹麥哥本哈根大學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)境下的化學過程，通過實驗揭示其對海草健康和生態(tài)功能的影響，為保護海草生態(tài)系統(tǒng)提供重要依據(jù)。研究中通過德國PyroScience的光纖氧傳感器FireSting-GO2測量海草（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.