種質(zhì)資源,作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)與育種研究的 “源頭活水”,是承載作物遺傳信息的核心載體,不僅維系著物種的多樣性與進(jìn)化潛力,更是保障國(guó)家糧食安全、推動(dòng)農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新的戰(zhàn)略基石。在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展進(jìn)程中,優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源的挖掘與利用,直接決定了品種改良的突破方向、農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與品質(zhì)的提升空間,以及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)應(yīng)對(duì)氣候變化、病蟲(chóng)害等風(fēng)險(xiǎn)的抗逆能力,堪稱現(xiàn)代農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的 “芯片”。
而種質(zhì)資源檢測(cè),作為把控種質(zhì)質(zhì)量、挖掘資源價(jià)值的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性與全面性,直接關(guān)系到種質(zhì)資源的鑒定評(píng)價(jià)、保存利用效率,更深刻影響著育種項(xiàng)目的成功率、農(nóng)作物種植的穩(wěn)定性乃至整個(gè)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的安全與效益。然而,當(dāng)前我國(guó)種質(zhì)資源檢測(cè)領(lǐng)域仍面臨諸多亟待解決的痛點(diǎn):一方面,傳統(tǒng)檢測(cè)手段多依賴人工操作與單一指標(biāo)分析,不僅檢測(cè)效率低下,還存在主觀誤差大、數(shù)據(jù)重復(fù)性差等問(wèn)題;另一方面,現(xiàn)有檢測(cè)體系往往側(cè)重于某一項(xiàng)或幾項(xiàng)指標(biāo)(如僅關(guān)注發(fā)芽率),缺乏對(duì)種子活力、生理生化成分、形態(tài)特征等多維度指標(biāo)的系統(tǒng)分析,導(dǎo)致無(wú)法全面、精準(zhǔn)地評(píng)估種質(zhì)資源的綜合品質(zhì)與應(yīng)用潛力,這些短板嚴(yán)重制約了我國(guó)種質(zhì)資源的高效利用與創(chuàng)新發(fā)展。
針對(duì)種質(zhì)資源檢測(cè)的核心痛點(diǎn),易科泰依托農(nóng)業(yè)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域的深厚積淀,創(chuàng)新性推出種質(zhì)資源全面檢測(cè)解決方案。
方案以FluorTron®多功能高光譜成像分析技術(shù)為核心支撐,聯(lián)動(dòng)多種檢測(cè)技術(shù)形成協(xié)同合力,實(shí)現(xiàn)對(duì)種質(zhì)資源更全面、精準(zhǔn)、高效的綜合檢測(cè),具體包括:
種子活力、生理狀態(tài)、生化成分含量及轉(zhuǎn)基因標(biāo)記蛋白均會(huì)改變其特定波段的反射光譜指紋與熒光光譜特征。FluorTron®多功能高光譜成像技術(shù)能夠精準(zhǔn)捕獲種子的反射光譜與熒光光譜,不僅能高效評(píng)估萌發(fā)潛力、抗逆能力等關(guān)鍵活力指標(biāo),為高活力種子篩選提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù);還能進(jìn)行種子品種分類(lèi)和分級(jí)、種子成分和屬性預(yù)測(cè)、清潔度評(píng)估、損傷與病害檢測(cè);此外還能對(duì)綠色熒光蛋白(GFP)、紅色熒光蛋白(RFP)等成像檢測(cè)。

左圖:多功能高光譜成像種質(zhì)資源檢測(cè)系統(tǒng)
中圖:判斷分析算法模型預(yù)測(cè)小麥種子活力
(紅色為活力高,藍(lán)色為老化處理失活種子)
右圖:小麥種子實(shí)際萌發(fā)情況(EcoTech®實(shí)驗(yàn)室供圖)

左圖:不同種質(zhì)的小麥和燕麥
(左上為有機(jī)小麥,右上為普通小麥,左下為有機(jī)燕麥,右下為普通燕麥)
中圖:不同種質(zhì)的UV紫外激發(fā)生物熒光光譜曲線
右圖:不同種質(zhì)藍(lán)綠熒光指數(shù)圖(EcoTech®實(shí)驗(yàn)室供圖)

左圖:不同品種高粱種子
右圖:采用反射光高光譜基于PLS-DA法對(duì)高粱種子進(jìn)行分類(lèi)
(EcoTech®實(shí)驗(yàn)室供圖)

左圖:轉(zhuǎn)紅色熒光蛋白(RFP)基因的小麥種子
(上面兩行是對(duì)照組,下面兩行是轉(zhuǎn)基因處理組)
右圖:基于熒光高光譜對(duì)轉(zhuǎn)RFP小麥種子進(jìn)行檢測(cè)成像
(EcoTech®實(shí)驗(yàn)室供圖)
自動(dòng)量化種子大小、形狀、顏色等形態(tài)特征,對(duì)種質(zhì)資源進(jìn)行高通量表型分析與精準(zhǔn)鑒定。并通過(guò)動(dòng)態(tài)熱成像捕捉種子熱衰減曲線,實(shí)現(xiàn)快速、無(wú)損的種子質(zhì)量分級(jí)。

左圖:紫花苜蓿種子形態(tài)分析(EcoTech®實(shí)驗(yàn)室供圖)
右圖:綠豆豆象侵染檢測(cè)(EcoTech®實(shí)驗(yàn)室供圖)
通過(guò)監(jiān)測(cè)耗氧率等呼吸代謝指標(biāo),揭示種子生理活性狀態(tài),實(shí)現(xiàn)種子活力的無(wú)損、快速的評(píng)估。

左圖:配套高通量種子呼吸及活力檢測(cè)系統(tǒng)交付農(nóng)業(yè)農(nóng)村部蔬菜種子質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)測(cè)試中心
右圖:24通道的種子耗氧曲線(藍(lán)色曲線為空白對(duì)照,紅色曲線為不同處理的測(cè)試種子)
采用近紅外光譜技術(shù)精準(zhǔn)測(cè)定碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)、水分等成分的含量,用于種質(zhì)資源營(yíng)養(yǎng)組成精準(zhǔn)鑒定與優(yōu)質(zhì)基因型快速篩選。

左圖:臺(tái)式種子成分分析儀
右圖:大豆蛋白質(zhì)、水分、脂肪含量預(yù)測(cè)值與真實(shí)值比對(duì)
對(duì)種子進(jìn)行高分辨率X射線成像,清晰呈現(xiàn)內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)(如種子胚乳、胚、裂紋、蟲(chóng)道等)。精準(zhǔn)測(cè)量種子空癟/飽滿率等,自動(dòng)識(shí)別機(jī)械損傷、組織劣變、畸形或未成熟種子,用于種子資源無(wú)損質(zhì)量分級(jí)。

左圖:種子X(jué)射線成像分析儀
右圖:經(jīng)X射線成像檢測(cè)的信號(hào)草(一種牧草)種子:完整種子(a)、組織退化(b)、機(jī)械損傷(c)、畸形(d)及空殼穎(e)
基于高精度圖像識(shí)別與智能分析技術(shù),通過(guò)移動(dòng)端或固定成像設(shè)備采集種子與幼苗圖像,自動(dòng)識(shí)別、計(jì)數(shù)并分析發(fā)芽狀態(tài),可實(shí)現(xiàn)發(fā)芽率的高通量、無(wú)損傷、自動(dòng)化檢測(cè)。

左圖:頂視種子RGB圖
右圖:種子數(shù)量精準(zhǔn)識(shí)別、發(fā)芽率統(tǒng)計(jì)(EcoTech®實(shí)驗(yàn)室供圖)
基于上述種質(zhì)資源檢測(cè)評(píng)價(jià)技術(shù),北京易科泰提供涵蓋活力、質(zhì)量、營(yíng)養(yǎng)成分含量檢測(cè)及在線分選的全套儀器設(shè)備,為種質(zhì)資源創(chuàng)新、品種選育與產(chǎn)業(yè)化研究提供高效技術(shù)支撐。具體包括:




