成像光谱技术在植物非生物胁迫表型高通量分析中的研究进展

植物非生物胁迫是指对植物产生不利影响的非生物因素,非生物胁迫威胁植物发芽、生长、发育和繁殖,是阻碍农作物高效栽培和农业可持续发展的主要因素。植物胁迫精准管理和抗逆植物育种是缓解和解决非生物胁迫的有效途径,其中植物表型分析是一个不可或缺的环节,但是传统滞后的如人工、破坏式表型测量方法很难满足高通量表型分析的需求,制约着植物非生物逆境治理的精度和现代植物育种的效率。高通量植物表型分析技术旨在实现植物复杂性状的快速、自动、无损地获取与分析,能实时原位监测植物受胁迫状态与程度,指导胁迫治理措施和资源精准投入,可以为优良抗逆植物品种高通量筛选鉴定提供解决方案、能为植物抗逆基因解析与定位、植物遗传变异分析等提供大数据支撑。由于成像光谱技术能够实时、非接触、高效地测量植物结构形态、生理生化等多样化的表型,在高通量植物表型分析中表现出良好的潜力,近年来在植物精准种植和现代植物育种中得到广泛研究与应用。主要阐述可见光成像(RGB Imaging)、多光谱成像(MSI)、高光谱成像(HSI)、叶绿素荧光成像(ChlFI)、多光谱荧光成像(MFI)、热红外成像(TIRI)高通量表型分析技术在植物非生物胁迫表型分析中的研究进展以及评估分析其发展趋势;首先简单介绍了不同成像光谱的技术特点以及在植物表型分析中的应用差异和高通量分析流程;其次总结了近年来基于成像光谱技术高通量分析植物非生物胁迫表型的部分研究和应用,介绍范围从植物胁迫监测、抗逆植物品种筛选鉴定、植物遗传分析3个方面出发,主要涉及植物干旱、温度、盐害、养分胁迫以及其他非生物逆境。最后探讨了上述成像光谱技术在植物非生物胁迫表型高通量分析的机遇和其面临的挑战。

基于Cell Painting细胞表型分析方法评价邻苯二甲酸二环己酯的毒性效应

目的 利用高通量细胞表型分析Cell Painting方法,开展塑化剂邻苯二甲酸二环己酯(DCHP)雌激素效应和心肌毒性机制研究。方法 基于Cell Painting的细胞高通量筛选方法,获得DCHP对人骨肉瘤细胞U2OS多个亚细胞结构改变的数据,与公开发布的细胞图谱数据库中具有雌激素效应和心肌毒性效应参照物的数据进行比较,通过图像参数计算来研判DCHP在这两方面毒性效应的作用机制。结果 DCHP的雌激素效应可能与盐皮质激素受体拮抗剂作用机制相似;DCHP的心肌细胞毒性可能与心肌肌球蛋白激活剂和肾上腺素受体激动剂作用机制相似。结论Cell Painting作为一种基于高通量细胞表型分析的生物作用机制的研究方法,可以为目标化学品的作用机制提供评价筛选的依据,有助于提升目标化学品毒理学机制的评价效率。