利用机器学习优化蝴蝶兰(Phalaenopsis)营养成分,革新离体培养技术,塑造卓越植株品质

【字体: 时间:2025年04月23日 来源:Plant Cell, Tissue and Organ Culture (PCTOC) 2.3

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  蝴蝶兰离体培养存在生长周期长、幼年期久的难题。研究人员运用机器学习优化其离体培养的大量元素浓度。结果显示,相比半量 MS 培养基,硝酸盐浓度加倍,钾增加 2.5%、磷增加 5.0% 时,植株形态和生化特性显著提升,该方法有望变革长周期植物的培育。

  蝴蝶兰(Phalaenopsis)离体培养过程中,漫长的生长周期和幼年期给种植者带来诸多挑战。本研究借助机器学习技术,对蝴蝶兰离体培养时的大量元素浓度进行优化。研究人员通过探究不同大量元素水平对幼苗形态和生化特性的影响,构建了数据集。随后,利用基于人工神经网络(ANNs)的创新迭代预测方案,确定了提升植株形态和生化特性所需的最佳大量元素水平。
建模结果表明,相较于半量 MS 培养基,硝酸盐浓度加倍,同时钾含量增加 2.2%、磷含量增加 5.3%,可使植株获得最理想的形态特征;而硝酸盐浓度加倍,钾增加 2.7%、磷增加 4.7% 时,叶绿素 a、叶绿素 b、总叶绿素和类胡萝卜素等生化指标显著改善。

为探索能否找到一个优化形态和生化特性的最佳平衡点,研究人员以半量 MS 培养基为对照,用硝酸盐含量加倍、钾增加 2.5%、磷增加 5.0% 的培养基培育新植株。结果令人惊喜,植株的生理和生化指标都得到显著提升,形态特征提升幅度超 50%,生化特性更是提升了 200%。这种能有效缩短蝴蝶兰幼苗生长周期的方法,有望为长周期植物的培育带来革命性的改变。

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