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甘蔗是一種以莖稈為收獲器官的重要經濟作物。提高甘蔗莖稈品質是提高甘蔗產量的有效途徑。然而，由于缺乏有效的甘蔗種質資源系統評價方法，極大地限制了甘蔗莖稈品質的提高。本研究旨在建立一種高通量甘蔗莖稈品質表型的系統近紅外光譜(NIRS)分析方法，從而為甘蔗種質資源的精確評價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 不同濃度標準混合物的色譜圖；C 標準曲線；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 分數

采用628份成熟前后不同生長階段收獲的甘蔗材料進行高通量檢測，以確定甘蔗莖稈質量。基于高效陰離子色譜(HPAEC-PAD)，在生物量組成和相應的基本比率方面檢測到甘蔗莖稈質量的巨大變化。在線和離線 NIRS 建模策略被應用于具有偏最小二乘 (PLS) 回歸分析的多用途校準。因此，生成了 25 個具有出色決定系數 (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6.3，這表明它們具有優異的性能和預測能力。


甘蔗莖稈生物量組分含量擬合(預測)值與真值的相關性分析。

甘蔗莖干生物量的離線NIRS校正：糖含量(A)、殘渣(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)、殘渣(E)和比率(F)；基于含水量(G)、含糖量(H)和殘渣量(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和內部交叉驗證

該研究為從水分、可溶性糖、不溶性殘渣和相應的基本比例方面對秸稈質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育種及其它方面的甘蔗種質資源的大規模篩選。

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