葉綠素熒光成像技術：表型組學與生理生態(tài)學研究應用案例
葉綠素熒光作為植物光合生理檢測的重要探針，不僅能反映光能吸收、激發(fā)能傳遞和光化學反應等光合作用的原處反應過程，而且與電子傳遞、質(zhì)子梯度的建立及ATP合成和CO2固定等過程有關。
葉綠素熒光成像技術是在檢測各光合作用指標的同時，對樣品進行二維成像，結果直觀可見，能夠以圖像的形式獲得整個觀測目標的熒光動力學參數(shù)。本次摘選三篇應用FluorCam葉綠素熒光成像技術進行植物表型與生理生態(tài)研究的論文分享。
1. 甘露醇誘導的干旱脅迫對玉米幼苗和植株生理參數(shù)的影響
干旱是降低植物生產(chǎn)力的環(huán)境脅迫因素之一，本文為了確定甘露醇誘導的干旱脅迫對玉米苗期及生長期植株的生理影響，在苗期和生長期對脅迫及對照組玉米的生物量、電解質(zhì)滲出、葉綠素含量、葉綠素熒光參數(shù)等生理指標進行了檢測。
下圖展示了兩種濃度甘露醇誘導下，兩個生長階段玉米苗的葉綠素熒光成像結果。結果顯示對照的NPQ高于脅迫組，低濃度甘露醇處理與高濃度之間的Rfd存在差異，在最高濃度甘露醇處理組中葉片幾乎失去了活性。qP在對照與脅迫組之間也存在差異，其數(shù)值在葉片最老的部分出現(xiàn)下降。甘露醇誘導的干旱降低了玉米的光合活性，濃度越高脅迫越強。
2. 不同光強條件對草莓的生理影響
本研究的目的是分析不同光強條件對草莓的生理、產(chǎn)量、果實質(zhì)量等表型參數(shù)的影響，以及這些參數(shù)之間相關性。下圖就展示了不同光強條件下草莓苗的葉綠素熒光成像結果。由圖可見，不同光強條件下F0和Fm、Fv/Fm無顯著差異，但Fv/Fm有隨光照條件下降下降的趨勢。3hS（指陰影處理3小時）的NPQ、Rfd明顯高于對照（0hS），對照的qP則明顯高于遮光組，NPQ、Rfd、qP三個參數(shù)在7hS急劇下降。
3. 光照條件在百里香適應不同棲息地中的作用
隨著自然演替，百里香對于生境的高要求導致其成為瀕危類群，本研究就對不同環(huán)境下生長的百里香的生理狀況進行了檢測，包括葉綠素熒光等，目的是找到適合其生長的最佳環(huán)境條件。
下圖展示了不同月份（Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ）不同生長位置（SP：左下1；K：左下2）下百里香的葉綠素熒光參數(shù)。由圖可見，5月份向陽的SP位置的百里香Fv/Fm即最大光量子通量大于陰涼的K位置，7月份則相反，而6月份，兩個位置下的百里香Fv/Fm均高于其他月份。結果表明，一定強度的光照條件對百里香的生長十分必要，但過高的光強則會抑制其生長。
參考文獻：
（1）K Możdżeń, Bojarski B , Rut G , et al. EFFECT OF DROUGHT STRESS INDUCED BY MANNITOL ON PHYSIOLOGICAL PARAMETERS OF MAIZE (ZEA MAYS L.) SEEDLINGS AND PLANTS[J].Journal of Microbiology Biotechnology & Food Sciences, 2015, 4(2):86-91.
（2）Barabasz-Krasny B , K Modeń, Sotys-Lelek A , et al. The role of light in the adaptation of Thymus praecox Opiz subsp. praecox for diverse habitat conditions[J]. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 2020, 48(3)(3, 2020).).
（3）Choi H G . Correlation Among Phenotypic Parameters Related to the Growth and Photosynthesis of Strawberry (Fragaria × ananassa Duch.) Grown Under Various Light Intensity Conditions[J]. Frontiers in Plant Science, 2021, 12:647585.
北京易科泰生態(tài)技術有限公司提供全面的植物表型與生理生態(tài)研究技術方案：
1. 智能LED光源及培養(yǎng)箱/培養(yǎng)室
2. FluorCam葉綠素熒光成像系統(tǒng)
3. Specim高光譜成像系統(tǒng)
4. 紅外熱成像技術
5. 植物/種子光合呼吸測量系統(tǒng)
6. PhenoTron-HF光譜成像檢測平臺
7. PlantScreen作物表型分析與種子資源鑒定平臺
8. FluorPen葉綠素熒光測量儀
9. PolyPen手持式植物光譜測量儀
葉綠素熒光成像技術是在檢測各光合作用指標的同時，對樣品進行二維成像，結果直觀可見，能夠以圖像的形式獲得整個觀測目標的熒光動力學參數(shù)。本次摘選三篇應用FluorCam葉綠素熒光成像技術進行植物表型與生理生態(tài)研究的論文分享。
1. 甘露醇誘導的干旱脅迫對玉米幼苗和植株生理參數(shù)的影響
干旱是降低植物生產(chǎn)力的環(huán)境脅迫因素之一，本文為了確定甘露醇誘導的干旱脅迫對玉米苗期及生長期植株的生理影響，在苗期和生長期對脅迫及對照組玉米的生物量、電解質(zhì)滲出、葉綠素含量、葉綠素熒光參數(shù)等生理指標進行了檢測。
下圖展示了兩種濃度甘露醇誘導下，兩個生長階段玉米苗的葉綠素熒光成像結果。結果顯示對照的NPQ高于脅迫組，低濃度甘露醇處理與高濃度之間的Rfd存在差異，在最高濃度甘露醇處理組中葉片幾乎失去了活性。qP在對照與脅迫組之間也存在差異，其數(shù)值在葉片最老的部分出現(xiàn)下降。甘露醇誘導的干旱降低了玉米的光合活性，濃度越高脅迫越強。
本研究的目的是分析不同光強條件對草莓的生理、產(chǎn)量、果實質(zhì)量等表型參數(shù)的影響，以及這些參數(shù)之間相關性。下圖就展示了不同光強條件下草莓苗的葉綠素熒光成像結果。由圖可見，不同光強條件下F0和Fm、Fv/Fm無顯著差異，但Fv/Fm有隨光照條件下降下降的趨勢。3hS（指陰影處理3小時）的NPQ、Rfd明顯高于對照（0hS），對照的qP則明顯高于遮光組，NPQ、Rfd、qP三個參數(shù)在7hS急劇下降。
隨著自然演替，百里香對于生境的高要求導致其成為瀕危類群，本研究就對不同環(huán)境下生長的百里香的生理狀況進行了檢測，包括葉綠素熒光等，目的是找到適合其生長的最佳環(huán)境條件。
下圖展示了不同月份（Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ）不同生長位置（SP：左下1；K：左下2）下百里香的葉綠素熒光參數(shù)。由圖可見，5月份向陽的SP位置的百里香Fv/Fm即最大光量子通量大于陰涼的K位置，7月份則相反，而6月份，兩個位置下的百里香Fv/Fm均高于其他月份。結果表明，一定強度的光照條件對百里香的生長十分必要，但過高的光強則會抑制其生長。
參考文獻：
（1）K Możdżeń, Bojarski B , Rut G , et al. EFFECT OF DROUGHT STRESS INDUCED BY MANNITOL ON PHYSIOLOGICAL PARAMETERS OF MAIZE (ZEA MAYS L.) SEEDLINGS AND PLANTS[J].Journal of Microbiology Biotechnology & Food Sciences, 2015, 4(2):86-91.
（2）Barabasz-Krasny B , K Modeń, Sotys-Lelek A , et al. The role of light in the adaptation of Thymus praecox Opiz subsp. praecox for diverse habitat conditions[J]. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 2020, 48(3)(3, 2020).).
（3）Choi H G . Correlation Among Phenotypic Parameters Related to the Growth and Photosynthesis of Strawberry (Fragaria × ananassa Duch.) Grown Under Various Light Intensity Conditions[J]. Frontiers in Plant Science, 2021, 12:647585.
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1. 智能LED光源及培養(yǎng)箱/培養(yǎng)室
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3. Specim高光譜成像系統(tǒng)
4. 紅外熱成像技術
5. 植物/種子光合呼吸測量系統(tǒng)
6. PhenoTron-HF光譜成像檢測平臺
7. PlantScreen作物表型分析與種子資源鑒定平臺
8. FluorPen葉綠素熒光測量儀
9. PolyPen手持式植物光譜測量儀
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