Clasificación morfológica de Schizochytrium y selección mutagénica de cepas altas productoras de petróleo basadas en...

Área de la Ciencia:

• Biotecnología La biotecnología es la biotecnología.
• La fermentación microbiana es una fermentación microbiana.
• Aprendizaje automático Aprendizaje automático.

Sus antecedentes:

• Schizochytrium es un productor industrial clave de ácidos grasos omega-3, en particular el ácido docosahexaenoico (DHA).
• Los procesos de fermentación actuales carecen de monitoreo en tiempo real, lo que limita la optimización y comercialización de los productos omega-3.
• Comprender el vínculo entre la morfología de Schizochytrium y la producción de lípidos es crucial pero no está resuelto.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un sistema automatizado de análisis de imágenes para el monitoreo en tiempo real de la fermentación de Schizochytrium.
• Para establecer correlaciones entre la morfología celular, la dinámica de la biomasa y la biosíntesis de lípidos.
• Para utilizar el aprendizaje profundo para mejorar la selección de cepas y optimizar la producción de DHA.

Principales métodos:

• Desarrollo de un sistema de clasificación de morfotipos de 13 clases que incorpora parámetros de división celular y gotas de lípidos.
• Implementación de una arquitectura de detección de objetos personalizada (MLC-YOLO) para el análisis de imágenes.
• Análisis de correlación entre los morfotipos y el rendimiento lipídico durante la fermentación, y posterior aislamiento de cepas mutantes.

Principales resultados:

• El marco MLC-YOLO logró una precisión media media media (mAP) del 84.2%, superando al estándar YOLOv8s.
• Las unicélulas saturadas de lípidos (G11) se correlacionan positivamente con el rendimiento de lípidos (p < 0,001).
• Se aisló una cepa mutante (S62) utilizando un índice de selección, que exhibió un aumento del 1,96% en el contenido de lípidos (50,46%).

Conclusiones:

• El fenotipo celular basado en el aprendizaje profundo es una estrategia viable para la selección de cepas de Schizochytrium.
• El sistema desarrollado aborda las lagunas de conocimiento en la morfología de Schizochytrium y la producción de lípidos.
• Esta investigación avanza en los sistemas inteligentes de biofabricación para la producción industrial de omega-3.