基于微超光谱成像和转移学习算法的盐应激下西红叶细胞的CAT活性研究
Longguo Wu1, Yao Zhang2, Qiufei Jiang3
1School of Wine & Horticulture, Ningxia University, Yinchuan 750021, China; Ningxia Modern Facility Horticulture Engineering Technology Research Center, Yinchuan 750021, China.
概括
微观高光谱成像可视检测在盐应激下西红叶中的催化酶活性. 这种方法准确量化了酶反应,有助于理解植物应激机制.
科学领域:
- 植物生理学 植物生理学
- 频谱学是一种光谱学.
- 生物化学 生物化学
背景情况:
- 盐应激会诱导番茄叶中的氧化应激,增加酶 (CAT) 活性.
- 对于机制分析,需要在现场视觉检测亚细胞CAT活动.
- 微观超光谱成像为动态CAT活动监控提供了一个潜在的解决方案.
研究的目的:
- 开发和验证一种微观高光谱成像方法,用于在盐应激下在番茄叶中实地检测CAT活性.
- 建立探索CAT活动检测极限的理论基础.
- 分析盐度和CAT活动之间的关系.
主要方法:
- 在不同盐度 (0-3 g/L) 下从番茄叶获取298张微观超光谱图像 (400-1000 nm).
- 基于样本反射率和CAT活动的兴趣区域的提取.
- 采用特征波长提取方法 (SPA,IVISSA,IRFJ,GAPLSR,CARS) 和化学模型 (PLSR,PCR,CNN,LSSVM) 的应用.
主要成果:
- 随着盐度和生长周期的增加,CAT活动增加.
- 使用IRFJ提取的波长的部分最小平方回归 (PLSR) 模型显示出最佳性能 (Rp=0.81,RMSEP=58.03 U/g).
- 微区域细胞的预测模型实现了Rp=0.71和RMSEP=23.00 U/g.
- 定量可视化显示了与颜色趋势一致的CAT活动分布.
结论:
- 微高光谱成像与化学测量相结合是一种可行且有效的方法,用于检测和可视化番茄叶中的CAT活动.
- 开发的方法提供了关于植物对微观水平上盐应激反应的见解.
- 这种方法为进一步研究植物压力检测极限奠定了基础.
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