三维全息流式细胞术微藻测量：复杂旋转模式下的角度恢复策略

海洋生态系统受到广泛关注，因为环境变化正在威胁生物多样性和生态功能。在这一背景下，微藻在浮游和底栖生态系统中均发挥关键的生态作用。因此，它们被视为全球监测计划中不可或缺的目标。然而，由于其具有高度的时空变异性以及物种鉴定的困难（仍依赖显微镜观察），评估这些海洋生态系统组成部分所扮演的角色极具挑战性。此外，可用于三维评估其复杂形态的技术也极为稀缺。本文提出了一套完整的工作流程，通过运行在流式细胞术模式下的全息显微术，获取具有多样几何形态的微藻的三维信息。根据样本的旋转模式，采用定制化的方法来恢复其滚动角。我们展示了在多种微藻上测量三维数据的可行性，这取决于细胞的内在光学特性。具体而言，我们证明对于准透明且低散射的微生物，所恢复的角度能够实现定量的三维层析折射率（RI）映射，从而对藻类的内部结构和外部形态进行全面表征。此外，即使在最具挑战性的场景中——微藻表现出高光吸收或强散射——至少可以实现对硅藻和甲藻的定量三维形状重建。最后，我们将直接三维测量与使用商用显微镜系统获得的三维属性二维推断进行了比较。非侵入性地获取微藻三维信息标志着该领域的一项根本性进展，为表征水生生态系统开启了丰富的新型生物学洞察。