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甘蔗是一種以莖稈為收獲器官的重要經(jīng)濟(jì)作物。提高甘蔗莖稈品質(zhì)是提高甘蔗產(chǎn)量的有效途徑。然而，由于缺乏有效的甘蔗種質(zhì)資源系統(tǒng)評價(jià)方法，極大地限制了甘蔗莖稈品質(zhì)的提高。本研究旨在建立一種高通量甘蔗莖稈品質(zhì)表型的系統(tǒng)近紅外光譜(NIRS)分析方法，從而為甘蔗種質(zhì)資源的精確評價(jià)提供一種可行的解決方案。


用于甘蔗中糖含量測定的高效陰離子色譜法。A 甘蔗中糖分測定色譜圖；B 不同濃度標(biāo)準(zhǔn)混合物的色譜圖；C 標(biāo)準(zhǔn)曲線；D 不同批次甘蔗的糖分測定


甘蔗樣品的 NIRS 吸收光譜的變化。新鮮樣品 (A) 和干燥樣品 (C) 的原始光譜；新鮮 (B) 和干燥樣品(D)的近紅外光譜的 PCA 分?jǐn)?shù)

采用628份成熟前后不同生長階段收獲的甘蔗材料進(jìn)行高通量檢測，以確定甘蔗莖稈質(zhì)量。基于高效陰離子色譜(HPAEC-PAD)，在生物量組成和相應(yīng)的基本比率方面檢測到甘蔗莖稈質(zhì)量的巨大變化。在線和離線 NIRS 建模策略被應(yīng)用于具有偏最小二乘 (PLS) 回歸分析的多用途校準(zhǔn)。因此，生成了 25 個(gè)具有出色決定系數(shù) (R2) 和比率性能偏差 (RPD) 值的方程。值得注意的是，對于一些觀察，觀察到的RPD值高達(dá)6.3，這表明它們具有優(yōu)異的性能和預(yù)測能力。


甘蔗莖稈生物量組分含量擬合(預(yù)測)值與真值的相關(guān)性分析。

甘蔗莖干生物量的離線NIRS校正：糖含量(A)、殘?jiān)?B)和它們之間的比率(C)；甘蔗莖干生物量的D-F在線NIRS校正，基于糖含量(D)、殘?jiān)?E)和比率(F)；基于含水量(G)、含糖量(H)和殘?jiān)?I)的甘蔗莖鮮生物量在線NIRS校正。紅色和黑色分別代表校準(zhǔn)和內(nèi)部交叉驗(yàn)證

該研究為從水分、可溶性糖、不溶性殘?jiān)拖鄳?yīng)的基本比例方面對秸稈質(zhì)量的一致性和高通量的評估提供了一種可行的方法。該方法可用于甘蔗莖稈品質(zhì)育種及其它方面的甘蔗種質(zhì)資源的大規(guī)模篩選。

來源：Plant Methods.A systematic high-throughput phenotyping assay for sugarcane stalk quality characterization by near-infrared spectroscopy.Maoyao Wang, Xinru Li, Yinjuan Shen, Muhammad Adnan, Le Mao, Pan Lu, Qian Hu, Fuhong Jiang, Muhammad Tahir Khan, Zuhu Deng, Baoshan Chen, Jiangfeng Huang & Muqing Zhang
https://plantmethods.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13007-021-00777-8