表型生物脅迫在植物與病原體相互作用研究中經常受到表型的阻礙,而這些表型很難通過視覺評估來區分。特別是毒力因子中的單基因突變體可能缺乏明顯的表型。葉綠素熒光(CF)成像是監測植物與病原體相互作用的重要工具。然而,盡管可以測量許多CF參數,但有關植物與病原體相互作用的研究通常集中在數量有限的參數上。它可能導致在視覺上辨別相似表型的能力有限。
本研究中,作者評估了多個CF參數組合改善此類表型的能力。這種方法可能有助于在事先不知情的情況下篩選和鑒別細菌毒性因子的影響。本文基于多個CF參數的組合,開發了一種無需選擇任何參數的計算方法。涉及直方圖巴氏距離計算和分層聚類,以及考慮葉間和表型內異質性的標準化方法。
3 dpi時葉片間異質性的觀察
為了評估該方法的有效性,用同樣的方法分析了兩個數據集。第一個數據集具有黃單胞菌菌株的單基因突變體,僅其分泌細菌毒力蛋白的能力不同。該數據集在接種后6天顯示了預期的表型,并用作建立方法的基本真實數據集。接種后3天表型的相關鑒別證明了該計算方法的有效性。第二個數據集是由3型效應子的瞬時表達(agrotransformation)組成的。第二個數據集顯示的表型無法通過視覺評估加以區分,并且無法事先了解每種3型效應器對葉片組織的影響。利用該計算方法,根據3型效應器對葉片樣本進行聚類,從而提高了對視覺相似表型的識別能力。僅由一種毒力因子不同的細菌菌株誘導的視覺相似表型的相關區分說明了使用CF參數組合來監測植物與病原體相互作用的重要性。它為鑒定生物脅迫的特定特征開辟了前景。
兩種不同試驗應變之間距離的計算方法
根據70張CF參數圖像的組合對第二個數據集的樣本進行聚類
來源:Front. Plant Sci.A Computation Method Based on the Combination of Chlorophyll Fluorescence Parameters to Improve the Discrimination of Visually Similar Phenotypes Induced by Bacterial Virulence Factors.Valérian Méline, Chrystelle Brin, Guillaume Lebreton, Lydie Ledroit, Daniel Sochard, Gilles Hunault, Tristan Boureau and Etienne Belin.https://doi.org/10.3389/fpls.2020.00213