甘蔗是一种以茎秆为收获器官的重要经济作物。提高甘蔗茎秆品质是提高甘蔗产量的有效途径。然而，由于缺乏有效的甘蔗种质资源系统评价方法，极大地限制了甘蔗茎秆品质的提高。本研究旨在建立一种高通量甘蔗茎秆品质表型的系统近红外光谱(NIRS)分析方法，从而为甘蔗种质资源的精确评价提供一种可行的解决方案。


用于甘蔗中糖含量测定的高效阴离子色谱法。A 甘蔗中糖分测定色谱图；B 不同浓度标准混合物的色谱图；C 标准曲线；D 不同批次甘蔗的糖分测定


甘蔗样品的 NIRS 吸收光谱的变化。新鲜样品 (A) 和干燥样品 (C) 的原始光谱；新鲜 (B) 和干燥样品(D)的近红外光谱的 PCA 分数

采用628份成熟前后不同生长阶段收获的甘蔗材料进行高通量检测，以确定甘蔗茎秆质量。基于高效阴离子色谱(HPAEC-PAD)，在生物量组成和相应的基本比率方面检测到甘蔗茎秆质量的巨大变化。在线和离线 NIRS 建模策略被应用于具有偏最小二乘 (PLS) 回归分析的多用途校准。因此，生成了 25 个具有出色决定系数 (R2) 和比率性能偏差 (RPD) 值的方程。值得注意的是，对于一些观察，观察到的RPD值高达6.3，这表明它们具有优异的性能和预测能力。


甘蔗茎秆生物量组分含量拟合(预测)值与真值的相关性分析。

甘蔗茎干生物量的离线NIRS校正：糖含量(A)、残渣(B)和它们之间的比率(C)；甘蔗茎干生物量的D-F在线NIRS校正，基于糖含量(D)、残渣(E)和比率(F)；基于含水量(G)、含糖量(H)和残渣量(I)的甘蔗茎鲜生物量在线NIRS校正。红色和黑色分别代表校准和内部交叉验证

该研究为从水分、可溶性糖、不溶性残渣和相应的基本比例方面对秸秆质量的一致性和高通量的评估提供了一种可行的方法。该方法可用于甘蔗茎秆品质育种及其它方面的甘蔗种质资源的大规模筛选。

来源：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