高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)與葉綠素(su)熒光(guang)成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)在(zai)生菜(cai)和玉米(mi)無損(sun)檢測中(zhong)的應用(yong)

    近年(nian)來，通(tong)過(guo)無(wu)損(sun)檢測方(fang)法高(gao)精(jing)度地提(ti)高(gao)研(yan)究植(zhi)物功(gong)能和結(jie)構(gou)的能力已(yi)成(cheng)為(wei)植(zhi)物育(yu)種(zhong)和農(nong)業的主(zhu)要(yao)目標(biao)，植(zhi)物表(biao)型(xing)的(de)新興研(yan)究方法在(zai)揭示(shi)植(zhi)物生(sheng)長(chang)、產(chan)量、品(pin)質和抗各種(zhong)脅迫(po)的數量性(xing)狀(zhuang)方面(mian)發揮著(zhe)關(guan)鍵作(zuo)用。除了全自動(dong)表(biao)型(xing)分(fen)析(xi)系統之(zhi)外(wai)，其(qi)它壹(yi)些成本(ben)可(ke)接受(shou)的高(gao)通(tong)量研(yan)究方案(an)可以幫助(zhu)研(yan)究人員(yuan)更(geng)準(zhun)確(que)把握各種(zhong)植(zhi)物性(xing)狀(zhuang)，例如(ru)高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)與葉綠素(su)熒光(guang)成(cheng)像(xiang)聯(lian)用(yong)技(ji)術(shu)（Pasquale Tripodi等(deng)，2018年(nian)）。

【案例壹(yi)】利用(yong)高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)與葉綠素(su)熒光(guang)成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)檢測鮮(xian)切(qie)生菜(cai)的(de)易(yi)腐程(cheng)度

    美(mei)國農(nong)業研(yan)究所和澳大利亞(ya)高(gao)分(fen)辨率(lv)植(zhi)物表(biao)型(xing)中(zhong)心聯(lian)合(he)對(dui)市(shi)場上常(chang)見的氣(qi)調保鮮(xian)包裝(zhuang)（Modified atmosphere packaging，MAP）中(zhong)的9種(zhong)生菜(cai)易(yi)腐(fu)程度(du)進(jin)行(xing)了研(yan)究（論文(wen)發表(biao)於Postharvest Biology and Technology期刊，2015年(nian)）。因(yin)為(wei)生菜(cai)極(ji)易(yi)腐爛(lan)，而(er)在(zai)腐爛(lan)早期通(tong)過肉(rou)眼檢測又(you)很(hen)難發現(xian)，因(yin)此對於生(sheng)菜(cai)加(jia)工產(chan)業和育種(zhong)公司(si)而(er)言，壹(yi)套可用於生(sheng)菜(cai)新品(pin)種(zhong)和育種(zhong)品(pin)質的(de)早期腐(fu)爛(lan)檢測及其(qi)變化評(ping)估(gu)的系統就顯得尤為(wei)重(zhong)要。

    為(wei)方便閱讀(du)和理(li)解(jie)，編(bian)者列出(chu)了9個品(pin)種(zhong)生菜(cai)的(de)名(ming)稱(cheng)和實物(wu)照(zhao)片，見下。

    研(yan)究人員(yuan)開(kai)發了兩種(zhong)生菜(cai)衰(shuai)變指數（lettuce decay indices，LEDI），分別(bie)為(wei)基於三(san)個波(bo)段(duan)高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)的指數LEDI₄和基於葉(ye)綠素(su)熒光(guang)成(cheng)像(xiang)的指數(shu)LEDI_CF，除了檢測生(sheng)菜(cai)腐(fu)爛(lan)外(wai)，該指數(shu)還(hai)可識(shi)別(bie)受(shou)低溫凍結(jie)破壞的組(zu)織，對(dui)於紅色(se)、深綠色、綠色、淺綠色和黃(huang)色(se)葉(ye)子(zi)而(er)言，兩項指(zhi)數(shu)在(zai)新鮮(xian)/腐(fu)爛(lan)的(de)分級評(ping)定(ding)上可(ke)達將(jiang)近(jin)97%的(de)準(zhun)確(que)度。

    新鮮(xian)組(zu)織和腐爛(lan)組(zu)織在(zai)反(fan)射(she)率(lv)上的(de)差異圖(tu)示(shi)，基(ji)於100個新鮮(xian)和腐爛(lan)樣(yang)本的(de)高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)數據(ju)

    上圖(tu)左為(wei)5組(zu)生菜(cai)樣(yang)本的(de)新鮮(xian)/腐(fu)爛(lan)可(ke)視(shi)化分(fen)級(ji)和基於LEDI₄指數(shu)的(de)高(gao)光(guang)譜(pu)分級(ji)，上圖(tu)右為(wei)2種(zhong)生菜(cai)不(bu)同(tong)溫度處理(li)後(hou)葉(ye)綠素(su)熒光(guang)成(cheng)像(xiang)圖及相應LEDI_CF指數(shu)

葉綠素(su)熒光(guang)指(zhi)數(shu)LEDICF和高(gao)光(guang)譜(pu)指數(shu)LEDI4相關關(guan)系圖(tu)

【案例二(er)】葉(ye)綠素(su)熒光(guang)和高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)無損(sun)檢測抗草(cao)甘膦型(xing)轉(zhuan)基(ji)因(yin)玉米莽(mang)草酸(suan)濃(nong)度(du)

    浙江(jiang)大學以及農(nong)科(ke)院(yuan)的研(yan)究人員(yuan)利用(yong)可(ke)見光-近(jin)紅外(wai)高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)和葉綠素(su)熒光(guang)成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)對(dui)抗草(cao)甘膦型(xing)轉(zhuan)基(ji)因(yin)玉米進(jin)行(xing)了研(yan)究（Frontiers in Plant Science，2018年(nian)），對wild-type和transgenic兩種(zhong)3葉期(qi)玉米幼(you)苗分(fen)別(bie)進(jin)行(xing)水(shui)噴灑(sa)和草甘膦噴灑(sa)實驗，並對植(zhi)物葉(ye)片內的莽(mang)草酸(suan)濃(nong)度(du)進(jin)行(xing)化學方法測(ce)定，結(jie)果(guo)表明，建(jian)立(li)在(zai)適(shi)波(bo)長(chang)上的(de)偏小(xiao)二(er)乘(cheng)回(hui)歸(gui)模型(xing)有(you)效(xiao)地(di)預(yu)測了莽(mang)草酸(suan)濃(nong)度(du)，校準(zhun)組(zu)和預測(ce)組(zu)的確(que)定系數(shu)分(fen)別(bie)達到(dao)0.79和0.82，而且，通(tong)過(guo)可視(shi)化光(guang)譜(pu)圖像(xiang)預測莽(mang)草酸(suan)濃(nong)度(du)有(you)助(zhu)於開(kai)發簡(jian)單(dan)的多(duo)光(guang)譜(pu)成像(xiang)儀器(qi)用(yong)於無(wu)損(sun)表型(xing)檢測，新型(xing)的(de)數(shu)據(ju)方法結(jie)合(he)葉綠素(su)熒光(guang)成(cheng)像(xiang)也(ye)提(ti)供(gong)了令(ling)人(ren)滿意(yi)的莽(mang)草酸(suan)濃(nong)度(du)擬(ni)合模型(xing)。

基於葉(ye)綠素(su)熒光(guang)成(cheng)像(xiang)和高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)的玉米葉片莽(mang)草酸(suan)流程確定圖(tu)

    上圖(tu)左為(wei)可見光下(xia)玉米(mi)葉片隨(sui)時間(jian)變化；上圖(tu)右為(wei)利用(yong)高(gao)光(guang)譜(pu)所做(zuo)的可視(shi)化分(fen)級(ji)，顏(yan)色條從(cong)藍到(dao)紅表(biao)示(shi)莽(mang)草酸(suan)濃(nong)度(du)增加(jia)程(cheng)度

    註：WT代表(biao)wild-type，TG代表(biao)transgenic，control為(wei)水(shui)噴灑(sa)處理(li)，treat為(wei)草甘膦噴灑(sa)處理(li)

    在(zai)草甘膦處理(li)期(qi)間(jian)整(zheng)個玉(yu)米(mi)冠層的PSII大光(guang)量子(zi)產(chan)額(e)（F_v/F_m）葉綠素(su)熒光(guang)成(cheng)像(xiang)圖，右側(ce)的顏(yan)色(se)條表(biao)示(shi)數(shu)值(zhi)範(fan)圍以及和彩圖(tu)的關(guan)系

易科(ke)泰(tai)為(wei)您提供(gong)以上無(wu)損(sun)檢測技(ji)術(shu)方(fang)案(an)

Specim高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)技(ji)術(shu)

    高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)是壹(yi)種(zhong)新的作(zuo)物檢測技(ji)術(shu)，它結(jie)合(he)了傳(chuan)統的成像和光譜(pu)學，以同(tong)時獲(huo)得樣(yang)品(pin)的(de)空(kong)間(jian)和光譜(pu)信息(xi)。由(you)於功(gong)能強(qiang)大，它已(yi)廣(guang)泛應用(yong)於作(zuo)物養(yang)分檢測，疾(ji)病(bing)診斷(duan)和生長(chang)狀(zhuang)態監測(ce)等(deng)。Specim高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)技(ji)術(shu)不(bu)僅(jin)可(ke)以檢測植(zhi)物健康(kang)或(huo)者受(shou)到病(bing)害(hai)，還(hai)可以對植(zhi)物病(bing)害(hai)的(de)種(zhong)類進(jin)行(xing)鑒(jian)別(bie)、嚴重(zhong)程度(du)進(jin)行(xing)分(fen)級、病(bing)害(hai)時期(qi)進(jin)行(xing)判(pan)斷。

FluorCam多光(guang)譜(pu)熒光(guang)成像技(ji)術(shu)

    FluorCam多光(guang)譜(pu)熒光(guang)成像技(ji)術(shu)是在(zai)FluorCam葉綠素(su)熒光(guang)成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)基(ji)礎(chu)上升級擴(kuo)展(zhan)，既可(ke)用(yong)於葉(ye)綠素(su)熒光(guang)動(dong)態成像(xiang)分(fen)析(xi)，又可(ke)用(yong)於長(chang)波(bo)段(duan)UV紫外(wai)光(guang)（320nm -400nm）對(dui)植(zhi)物葉(ye)片激發產(chan)生(sheng)的多光譜(pu)熒光(guang)成像測量分(fen)析(xi)。FluorCam葉綠素(su)熒光(guang)成(cheng)像(xiang)早已(yi)經成(cheng)為(wei)檢測植(zhi)物生(sheng)物與非生(sheng)物(wu)脅迫的(de)重(zhong)要儀器(qi)。FluorCam多(duo)光(guang)譜(pu)熒光(guang)成像可以檢測植(zhi)物產(chan)生(sheng)的初級及次(ci)生(sheng)代謝(xie)物質，廣(guang)泛應用(yong)於植(zhi)物病(bing)害(hai)檢測，尤(you)其(qi)是植(zhi)物早期病(bing)害(hai)檢測。

Thermo-RGB紅外(wai)熱(re)成像(xiang)技(ji)術(shu)

    紅外(wai)熱(re)成像(xiang)技(ji)術(shu)具有(you)高(gao)靈(ling)敏(min)度、非(fei)接觸式、圖(tu)像精(jing)度高(gao)、測(ce)量範(fan)圍廣和易於實現(xian)自動(dong)化能(neng)夠(gou)實時觀(guan)測的(de)優點(dian)，是當(dang)今(jin)無(wu)損(sun)檢測研(yan)究的熱(re)點。Thermo-RGB紅外(wai)熱(re)成像(xiang)技(ji)術(shu)結(jie)合(he)了紅外(wai)熱(re)成像(xiang)技(ji)術(shu)與RGB技(ji)術(shu)，不(bu)僅(jin)可(ke)以對病(bing)害(hai)植(zhi)物進(jin)行(xing)RGB成(cheng)像，還可以通過(guo)紅外(wai)熱(re)成像(xiang)檢測病(bing)害(hai)早期感染時植(zhi)物表(biao)面(mian)溫度差異，揭(jie)示(shi)受(shou)到病(bing)害(hai)脅(xie)迫後氣孔(kong)異質性(xing)開(kai)閉(bi)情況(kuang)，反(fan)映(ying)作(zuo)物感染病(bing)害(hai)後(hou)的早期特征。