菌株篩選進(jìn)入"刷臉時(shí)代"：微觀圖像+拉曼光譜賦能菌落高效去重

來(lái)源：長(zhǎng)春長(zhǎng)光辰英生物科學(xué)儀器有限公司      分類：應(yīng)用方案 2025-08-01 14:45:18 130閱讀次數(shù)

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活性污泥這座“微生物寶庫(kù)”蘊(yùn)藏著無(wú)數(shù)功能菌株，

但傳統(tǒng)人工篩選效率低下、重復(fù)率高，

極大制約了其中微生物資源的開(kāi)發(fā)。

創(chuàng)新研發(fā)的RAcolony高通量智能菌落篩選系統(tǒng)，采用菌落"人臉識(shí)別"技術(shù)——融合菌落微觀圖像與拉曼光譜雙模態(tài)特征，實(shí)現(xiàn)菌落原位精準(zhǔn)"刷臉認(rèn)證"。

該系統(tǒng)智能剔除重復(fù)菌株，大大提升菌株篩選效率，為微生物資源開(kāi)發(fā)開(kāi)啟智能化新篇章！在污水處理、資源回收等領(lǐng)域展現(xiàn)極大的應(yīng)用潛力。

一、應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

顛覆傳統(tǒng)｜RAcolony高通量智能菌落篩選系統(tǒng)：

1.雙模態(tài)"刷臉"去重：微觀圖像+拉曼光譜“人臉識(shí)別”技術(shù)，去重效率＞95%；

2.日篩千菌：全自動(dòng)高通量菌株篩選，加速構(gòu)建菌種庫(kù)；

3.降本增效：智能高效篩選，大幅縮減周期和成本；

4.功能篩選：拉曼代謝指紋挖掘高價(jià)值菌株。

突破微生物資源開(kāi)發(fā)瓶頸，為構(gòu)建戰(zhàn)略菌種庫(kù)提供智能利器！

二、研究方法

1. 樣品制備：① 活性污泥均質(zhì)化處理（震蕩+超聲）；② PBS梯度稀釋（10^-3-10^-5）；③ 涂板培養(yǎng)（30℃, 24h）；

2.全自動(dòng)檢測(cè)：① 菌落宏觀成像精準(zhǔn)定位和計(jì)數(shù)；② 全皿菌落微觀成像；③ 菌落拉曼“分子指紋”檢測(cè)；

3.AI智能去重：① 圖像智能分析，22項(xiàng)菌落關(guān)鍵表型特征提取和相似性聚類；② 智能光譜分析：分子指紋特征提取和相似性聚類。

三、研究結(jié)果

圖1 RAcolony菌落智能識(shí)別對(duì)比

A) 原始菌落平皿宏觀圖；B) 智能計(jì)數(shù)和定位（373個(gè)菌落）

RAcolony系統(tǒng)基于旋轉(zhuǎn)分割算法精準(zhǔn)計(jì)數(shù)10^-5梯度平皿共有373個(gè)菌落，該結(jié)果與人工評(píng)估一致，為后續(xù)高效去重奠定基礎(chǔ)。

 

圖2 RAcolony去重篩選結(jié)果展示

A)“去重”后靶向13個(gè)菌落微觀圖像；B) 和C）對(duì)應(yīng)菌落拉曼光譜信噪比和光譜。

圖2展示了RAcolony智能去重后的13個(gè)菌落的“人臉識(shí)別”信息，其微觀形態(tài)和拉曼光譜均呈現(xiàn)顯著差異，驗(yàn)證了系統(tǒng)突出的去重性能。

圖3 RAcolony全皿去重篩選結(jié)果展示

RAcolony從全皿菌落中精準(zhǔn)篩選13個(gè)目標(biāo)菌株，經(jīng)自動(dòng)挑取后全部擴(kuò)培成功，驗(yàn)證了系統(tǒng)的高效性與可靠性。

表1 RAcolony去重篩選菌株測(cè)序驗(yàn)證

全皿共373個(gè)菌落，RAcolony菌落去重篩選13個(gè)菌落，覆蓋全皿80%的物種多樣性，并發(fā)現(xiàn)1株測(cè)序漏檢新菌種，效率明顯優(yōu)于人工方法。

四、結(jié)論

RAcolony高通量智能菌落篩選系統(tǒng)“刷臉認(rèn)證”下的突破性表現(xiàn)：

1）單皿375菌落智能分析，去重率高達(dá)96.5%；

2）僅需挑取13個(gè)菌落即覆蓋全皿80%及以上的物種多樣性；

3）更發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)測(cè)序漏檢新菌種！

為環(huán)境微生物資源開(kāi)發(fā)提供智能高效的解決方案。

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