珈白丽珍珠属于近年来研发出的三角帆蚌外套膜位淡水有核珍珠。本文以该类珍珠为研究对象,辅以类胡萝卜标样(β-胡萝卜素和虾青素)为参照物,采用激光拉曼光谱仪及显微红外光谱仪重点针对该类珍珠的致色机理进行研究,旨在为该类珍珠的品质评价和养殖技术提供科学的理论依据。研究结果表明:对于淡水彩色有核珍珠的珍珠层,由类胡萝卜素结合蛋白的ν₁(C=C)和ν₂(C—C)伸缩振动引起的拉曼较强锐峰分别出现在1509 cm ^-1和1126 cm ^-1附近,1017 cm ^-1处的拉曼弱峰与CH₃的平面摆动振动(ν₃)有关,在2100~3800 cm ^-1拉曼位移范围内出现的强弱不等的5组拉曼峰是由ν₁、ν₂、ν₃的倍频和组合频振动引起的。类胡萝卜素分子中共轭双键的数量及其结合蛋白复合体与淡水有核珍珠颜色之间存在一定的关系,是导致该类有核珍珠颜色多样性的缘由之一。

基于2016—2018年渤海、黄海和东海7个航次中采集的实测遥感反射率和浮游植物色素浓度数据,利用静止海洋水色成像仪(GOCI)遥感反射率产品建立中国近海水体中总叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素c、光保护类胡萝卜素和光合有效类胡萝卜素浓度的反演模型,并进一步得到2014—2018年渤海、黄海和东海各色素浓度分布图。研究结果显示:采用遥感反射率波段组合建立的反演模型可实现色素浓度的定量反演,建立的模型反演精度较高(R2>0.72)。由卫星反演结果可以看出,浮游植物色素浓度整体呈由近岸向离岸水域递减的趋势,并存在显著的季节变化特征。本文建立的浮游植物色素浓度反演模型,可为深入认识我国近海水体浮游植物种群结构及时空变化规律提供方法支撑。

β-酮脂酰-ACP合成酶II(KASII)是催化棕榈酸(16∶0-ACP)延伸为硬脂酸(18∶0-ACP)的关键酶, 其活性强弱决定着18碳脂肪酸含量的高低。本文以杜氏盐藻(Dunaliella salina)为试材, 分离鉴定杜氏盐藻DsKASII基因编码序列, 采用生物信息学工具解析DsKASII酶蛋白的亚细胞定位、高级结构、理化性质及系统发育等特性。检测氮胁迫下的DsKASII表达量, 以及藻细胞脂肪酸、叶绿素和β-胡萝卜素的含量。结果表明, DsKASII编码的酶蛋白长度为476 aa, pI为6.99, 含叶绿体靶向肽和较多亲水区。二级结构主要由α-螺旋(22.48％), β-片层(22.06％)和无规则卷曲(55.46％)组成。三级结构预测表明该蛋白整体呈紧密的心形结构, 活性酶蛋白为同源二聚体。系统发育分析表明, DsKASⅡ氨基酸序列与莱茵衣藻CrKASII同源性达99%, 可能二者有着共同的进化祖先。qRT-PCR揭示, 与正常培养的杜氏盐藻相比, DsKASII在氮胁迫条件下的表达量明显上调, 第3天时的表达量比正常培养的高4.5倍。氮胁迫下藻细胞总油脂、油酸(C18∶1)和类胡萝卜素含量显著提高, 然而棕榈酸(C16∶0)和叶绿素的含量明显降低。这表明, 氮胁迫诱导杜氏盐藻DsKASII基因上调表达, 将更多的棕榈酸催化为硬脂酸, 进而提高了单不饱和油酸的富集以及类胡萝卜素的积累。本研究为后续进一步解析杜氏盐藻氮胁迫条件下, 油脂与胡萝卜素合成积累及藻细胞响应胁迫机制和优质富油藻种培育提供了科学参考。

运用高光谱技术进行植物叶片探测具有快速、 无损、 高精度等特点, 在叶片色素等生化成分含量估算方面应用前景广阔。 类胡萝卜素作为叶片中重要光合色素之一, 因其在可见光区域与叶绿素的光谱吸收特征存在重叠, 且其含量远低于叶绿素, 导致利用光谱信息估算叶片类胡萝卜素含量存在困难, 国内外少有针对类胡萝卜素含量的植被指数。 利用高光谱数据光谱信息丰富的特点, 提出一种以波段组合遍历与相关分析为基础, 通过多指数协同来构建组合式的植被光谱指数的新方法。 在PROSPECT叶片辐射传输模型模拟出大量具有不同生化和生物物理特征的叶片光谱的基础上, 成功构建了一种在叶片水平下具有良好稳定性的类胡萝卜素含量估算新指数RVIDNDVI。 结果表明, 该方法构建的叶片类胡萝卜素光谱指数由两部分组成: 由532和405 nm构建的窄波段NDVI(与类胡萝卜素、 叶绿素均强相关)和由548和498 nm构建的窄波段NDVI(仅与叶绿素强相关)进行比值组合, 能较好消除叶绿素含量对指数的干扰; 通过减去对叶片结构高敏感的916 nm处反射率, 能消除叶肉结构参数的影响, 进一步提高指数的抗干扰能力。 该研究得到的指数RVIDNDVI仅对叶片类胡萝卜素具有高敏感性, 相关系数达到-0.94, 对其进行指数拟合的R2达到0.834 4。 经与模拟数据和实测数据的验证, 该指数有较好的估算效果。

雨生红球藻是一种适于生产虾青素的单细胞绿藻, 虽然已有研究报道了藻细胞内类胡萝卜素的合成代谢途径, 但是对类胡萝卜素及虾青素的具体形成过程以及它们在显微尺度上的含量和分布变化还缺乏直接的观测数据和证据。本研究运用高空间分辨率的傅里叶变换红外光谱显微成像技术, 对不同时期的单一雨生红球藻细胞中的类胡萝卜素的空间分布和含量进行了观测, 根据红外光谱成像数据证实了β胡萝卜素为虾青素合成的前体, 并且分析和探讨了细胞中的脂质和蛋白质与虾青素合成及积累的关系。

本文采用显微激光拉曼光谱分析了开平碉楼灰雕和壁画黄色颜料碎片的原材料组成, 通过分析发现: 灰雕的主要成分是稻草杆(作为骨架材料), 石灰(CaCO3), 沙(石英SiO2)以及黄色颜料类胡萝卜素。壁画黄色颜料碎片的成分则是针铁矿(α-FeOOH)和CaSO4。这也说明开平碉楼在选材上, 即使是在同一栋楼内, 相同颜色的颜料使用的原材料也不一定相同。

为了简化光谱模型和提高模型精度, 在传统遗传算法中引入Metropolis接受准则, 提出了一种新的模拟退火-遗传区间选择算法(SAA-GA-iPLS), 用于快速提取近红外光谱特征子区间, 采用偏最小二乘法(PLS)建立近红外光谱模型. 以黄瓜叶近红外光谱数据及其类胡萝卜素含量为例, 将全光谱分为40个区间, 模拟退火-遗传算法能快速优选出7个子区间(分别为第3, 5, 14, 18, 21, 32, 33子区间), 在所选7个子区间的基础上建立了黄瓜叶类胡萝卜素PLS光谱模型. 与传统遗传算法的比较结果表明： 无论是建模效果还是算法执行效率, 模拟退火-遗传算法均优于传统遗传算法.

测定了水稻叶片的高光谱反射率, 以及相应的叶绿素、 类胡萝卜素含量, 采用一种将350～2 500 nm范围内所有光谱波段两两组合的方法, 构建所有可能的归一化比值色素指数, 并建立这些指数与叶绿素、 类胡萝卜素含量的统计模型, 然后将构成最佳模型的指数确定为最适合相应色素估算的指数, 并进行验证以及与已知归一化色素指数进行了比较。 结果表明, 本研究所给出基于叶片水平的色素指数(R1 729－R707)/(R1 729＋R707), (R1 554－R572)/(R1 554＋R572), (R1 729－R706)/(R1 729＋R706), (R1 536－R707)/(R1 536＋R707)可以较好地估算叶绿素、 类胡萝卜素含量。 构成这些色素指数的指数波段主要位于700 nm附近, 其次为绿光长波区域； 构成指数的参照波段主要位于短波红外区域。 这说明短波红外区域在色素指数的构建中也有重要作用。 这些色素指数对叶绿素、 类胡萝卜素含量的估算效果一般要好于各已知的归一化比值色素指数, 或者与最好的已知色素指数估算效果相当。

类胡萝卜素作为一种强抗氧化剂在人体的抗氧化防御系统中起着重要作用，它在人体中的含量可以用来表征人体的健康状况。为了研究人体中的类胡萝卜素含量，采用了共振喇曼光谱法检测人体皮肤中的类胡萝卜素。经过反复实验得到了实验参量的最佳选择。例如选择测量部位为拇指内侧，入射波长473nm、入射光强度20mW、曝光时间5s。同时通过甘油匹配的方法增加了探测到的喇曼信号的强度。利用拟合差分算法有效去除了荧光背景噪声。最终获得了明显的人体皮肤中类胡萝卜素的喇曼光谱。结果表明，用共振喇曼光谱法检测人体皮肤中类胡萝卜素是一种行之有效的方法。

为了筛选高产虾青索红发夫酵母突变株,用不同剂量⁶⁰Coγ射线对出发菌株菌液进行反复辐射处理,得到突变株W6-318,并对其生物学特性进行了研究.结果表明不同照射剂量下正突变率为10%～36%,在射线诱变剂量为3.5 kGy时诱变效果最佳.最优化条件下突变株生物量、总类胡萝卜素和虾青素产量分别为10.15 g L-1、14.97mgL-1和12.55mgL-1,分别比出发菌株提高11.17%、86.39%和101.8%.5 L发酵罐放大培养中的生物量、总类胡萝卜素和虾青素产量分别为15.56 g L-1、18.54 mg L-1和14.97 mgL-1.