编者按
真菌的种籽在工作中经常出现,如小麦、水稻等是人类的主要就粮食供应来源;蜂蜜是制作红酒的原料;还有短蕊等娱乐性真菌也有种籽。在真菌种籽的科学研究中,造影 CT (Micro-CT) 得到了广泛的应用。科学研究表明,其 2D 影像可以表明种籽的定量分析和认定数据,3D 影像则有助于确定种籽的宏观内部结构。接下来就随小编一起了解造影 CT 在真菌种籽科学研究过程中的作用吧!
1、Micro-CT 用作贮存甘蔗的成份鉴别
甘蔗是我省国民的主要就粮食供应众所周知。米象 (Sitophilus oryzae) 则是在甘蔗储藏中常见的蚜虫。为了界定受米象科散囊的甘蔗和美味甘蔗,责任编辑借助 X 伽马射线造影 CT 科学研究了相同贮存日数的甘蔗在影像着色和型态特征上的差别。
图 1.1 米象科散囊的甘蔗造影 CT 预测左图
本科学研究在湿度为 70%、温度为 27° 的条件下,用外盖的箱子储存甘蔗。设置美味甘蔗为安慰剂,储藏日数依次为 45、90、135、180 和 225 的甘蔗为Canillac。通过穿金戴银甄选样本以除去粒状碎块和昆虫身体,最后借助造影 CT 检测甘蔗各时期的导管变动和内部结构型态变动。
图 1.2 美味甘蔗样本的 X 伽马射线造影 CT 影像
图 1.2 米象科散囊 225d 后甘蔗样本的造影 CT 影像
造影 CT 能非破坏力地揭示粒状的在内部结构上,进而能监测粒状内部结构随天数发生的变动,其 3D 影像还便于从相同角度查看粒状。实验结果表明甘蔗在相同贮存日数间存在明显的界认定。美味粒状样本与 45 天和 90 天样本相比,缺陷体积较细。135 天和 180 天的样本外表面有较大的裂缝,随著储存期减少到 225 天,甘蔗的裂缝更加突出,暗区的数量也随著天数的流逝而减少。
2、Micro-CT 用作小麦籽碎裂率的科学研究
小麦也是我省国民的主要就粮食供应众所周知。小麦籽碎裂是小麦收获、运输和加工中的一个重要问题。传统方法赢得小麦籽的花纹、密度和在内部结构上通常是破坏力的,因此使用造影 CT 控制技术可以非破坏地赢得解析度高于 1 nm的二维影像,进而预测样本的在内部结构上模块。本科学研究的主要就目的是用造影 CT 控制技术赢得与碎裂率相关的花纹、几何和内部结构模块并探索这些模块与微粒碎裂率间的关系。
图 2.1 小麦籽成份分布影像。a、b 表明小麦籽的相同成份,最暗的地区是胚,其次是叶绿体,土块内部的黑色地区是暗区
图 2.2 影像重建后进行二维测量。斜线间的距离依次是长度、长度和宽度。三种颜色依次代表者小麦籽的相同部位,绿色代表者叶绿体,红色代表者暗区,蓝色代表者胚
实验使用登海 618 (DH618)、鲜育 335 (XY335)、M751、KX3564、KX9384 和联创 808 (LC808) 六种小麦籽,在相同条件下种植并通过人工脱粒的方式赢得测试样本。使用造影 CT 对各个测试样本进行扫描,赢得相同角度下的 2D 投影影像,并重建出 3D 影像。
结果表明,X 伽马射线造影 CT 扫描控制技术为评价小麦籽的花纹、几何和内部结构模块提供了一种更精确、更全面的采集方法。其中小麦籽密度和皮下空腔体积是影响碎裂率的两个重要因素。尤其是小麦籽密度对碎裂率起着至关重要的作用,这一模块可以用来预测小麦品种的碎裂率。
3、Micro-CT 用作蜂蜜的微内部结构预测
红酒是世界三大饮料众所周知,蜂蜜是制作红酒的原料。除了元素特征和物理特征外,蜂蜜的宏观内部结构特征也会影响其性质。烘焙引起的微内部结构不良变动可能直接导致红酒在感官特征和保质期方面的变动,而且蜂蜜微孔内部结构的变动也会影响其机械性能 (如脆性),这些性能决定了在冲泡过程中研磨的效率和萃取率。
图 3.1 蜂蜜实物图
本实验借助造影 CT 无损地赢得了蜂蜜内部的宏观内部结构影像。实验使用的样本是来自埃塞俄比亚、哥伦比亚、洪都拉斯和墨西哥本地的商业烘焙有机蜂蜜。通过对 2D 和 3D 影像的认定预测来评估相同地理地区的蜂蜜的导管分布等微内部结构差异。下图表明了来自相同地区的蜂蜜矢状面和横断面 2D 影像:
图 3.2 墨西哥 (上排)、哥伦比亚 (中排) 和洪都拉斯 (最后一排) 的蜂蜜的矢状面和横断面的二维影像。彩色影像表明了孔连通性高 (红) 或低 (蓝) 的地区,而灰度影像则表明了孔洞特征。
实验结果表明,洪都拉斯、墨西哥、哥伦比亚和埃塞俄比亚蜂蜜的孔隙率从低到高依次为 23.5%、25.23%、30.42% 和 31.43%。其中埃塞俄比亚的蜂蜜中单个和连通的孔洞不均匀地分布在各个型态地区,表现出较高的孔连通性。因此,其保质期可能较短,但更容易研磨。
4、Micro-CT 用作短蕊种籽质量的科学研究
自然条件下种籽是真菌移动的唯.一机会,因此,了解影响种籽产生和种籽质量的因素是至关重要的。环境条件可以决定种籽是否有胚,以及胚的大小,这会影响种籽萌发和幼苗活力。量化胚的大小可以更准确地估计种籽萌发并产生个体的百分比。
责任编辑以短蕊为科学研究物种,收集了阿巴拉契亚山脉和西弗吉尼亚州两个地点的短蕊种籽。将种籽分为败育种籽、毁坏种籽和完整种籽三种,借助造影 CT 进行扫描,并测量胚和种籽腔的体积。
图 4.1 银枫种籽的造影 CT 影像,以测量胚胎的存在和胚胎体积。白色斜线指向种籽腔内的胚
实验结果表明,平均而言,每棵树收集的种籽有 20% 败育,27% 遭到毁坏。根据目前的科学研究结果,天气会直接影响种籽生产的总数,但对种籽质量没有直接影响;种籽质量和幼苗成败主要就取决于树木在内部结构上特征,如树种组成、树高、疏密度、年龄等。
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