利用光学相干层析成像对群体蓝细菌进行三维成像

蓝细菌群体的形态在有害蓝细菌水华中起关键作用，并影响其垂直迁移、抗牧食能力以及光照可利用性。在本研究中，我们引入光学相干断层成像（OCT）用于研究蓝细菌群体的三维形态。该技术能够对尺寸达数毫米的群体进行无创三维成像，从而获取细致的中尺度形态特征。结果表明，细胞内的气泡囊能够显著提高图像质量。我们描述了样品制备与图像采集方案，以及一套图像处理流程，该流程可提取中尺度形态特征并提供群体的体积可视化。该方法已在不同蓝细菌物种的代表性群体上进行了测试，同时还获取了微囊藻天然群体的体积图像数据集及其测量得到的中尺度特征。我们通过定量分析不规则群体形态对其上浮速度以及群体内部光照可利用性的影响，展示了三维成像的应用价值。我们预计，OCT将成为监测蓝细菌群体种群并研究群体形成过程的一项关键成像技术，并有望进一步拓展应用于淡水和海洋环境中的其他群体性和聚集性生物。

蓝藻菌落的形态在有害蓝藻水华中起着关键作用，并对其垂直迁移、抗牧食能力以及光照可利用性产生影响。在本研究中，我们引入光学相干断层成像（Optical Coherence Tomography, OCT）用于研究蓝藻菌落的三维形态。该技术能够对尺寸达数毫米的菌落进行无创三维成像，从而获取细致的中尺度形态特征。结果表明，细胞内部的气泡囊能够显著提升成像质量。我们描述了样品制备与图像采集流程，以及一套图像处理流程，该流程可提取中尺度形态特征并提供菌落的体积可视化。该方法已在不同蓝藻物种的代表性菌落上进行了测试，同时还获取了微囊藻（Microcystis）天然菌落的体积图像数据集及其中尺度特征测量数据。我们通过定量分析菌落不规则形态对其上浮速度以及菌落内部光照可利用性的影响，展示了三维成像的应用价值。我们预期，OCT将成为监测蓝藻菌落种群并研究菌落形成的关键成像技术，并有望进一步扩展应用于淡水和海洋环境中其他群体性及聚集性生物。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.27.747059v1?rss=1

🏷️ 蓝细菌群体 三维成像 光学相干层析 群体形态 水华监测