易(yi)科泰植(zhi)物(wu)表(biao)型(xing)分析技(ji)術快(kuai)訊 ——多光譜熒光成(cheng)像(xiang)系統(tong)研(yan)究植物(wu)脅(xie)迫響應

FluorCam多(duo)光譜熒光成(cheng)像(xiang)系統(tong)是(shi)FluorCam葉綠(lv)素(su)熒光成(cheng)像(xiang)技(ji)術的(de)高(gao)級(ji)擴(kuo)展(zhan)產(chan)品(pin)，其(qi)高(gao)度集(ji)成(cheng)，功能(neng)強(qiang)大，應用(yong)廣泛，利(li)用(yong)系統(tong)中(zhong)的葉綠(lv)素(su)熒光成(cheng)像(xiang)、多光譜熒光成(cheng)像(xiang)、紅(hong)外熱成(cheng)像(xiang)技(ji)術及(ji)RGB成(cheng)像(xiang)，可對植物(wu)進行全面(mian)、非(fei)接(jie)觸(chu)的(de)監測，高(gao)靈敏(min)度(du)反映光合(he)效(xiao)率(lv)、次級(ji)代謝(xie)、脅(xie)迫(po)生理(li)與(yu)抗(kang)性、形態(tai)結(jie)構(gou)等(deng)變化。

ü葉綠(lv)素(su)熒光成(cheng)像(xiang)分析：植(zhi)物(wu)光合(he)效(xiao)率(lv)、熒光淬滅熱耗(hao)散(san)、光響應曲線(xian)、植物(wu)脅(xie)迫與(yu)抗(kang)性(xing)等(deng)生理(li)功能(neng)測(ce)量(liang)檢(jian)測(ce)。測量(liang)參(can)數包括Fo, Fo’, Fs, Fm, Fm’, Fp, FtDn, FtLn, Fv, NPQ_Dn, NPQ_Ln, Qp_Dn, Qp_Ln, qN, QY, QY_Ln, PAR，Rfd等(deng)。

ü多(duo)光譜熒光成(cheng)像(xiang)分析：UV紫(zi)外光對植物(wu)葉片(pian)激發(fa)，可以產(chan)生具(ju)有(you)4個(ge)特征性波峰(feng)的(de)熒光光譜，包括表(biao)皮(pi)及葉肉(rou)細胞(bao)壁和葉脈(mai)發(fa)出的(de)BGF（F440、F520）與葉綠(lv)素(su)熒光Chl-F（F690、F740）。用(yong)來靈(ling)敏(min)、特異(yi)性(xing)地(di)反映多(duo)酚與(yu)黃(huang)酮類(lei)等(deng)次級(ji)代謝(xie)產(chan)物(wu)動(dong)態變化、葉綠(lv)素(su)動態(tai)變化、植(zhi)物(wu)衰老(lao)、植物(wu)病(bing)蟲害(hai)脅迫(po)及(ji)非(fei)生物(wu)脅(xie)迫等(deng)。

ü紅(hong)外熱成(cheng)像(xiang)技(ji)術：監測溫(wen)度(du)變化，分(fen)析植物(wu)氣(qi)孔導度、蒸騰作用(yong)變化等(deng)。

üRGB成(cheng)像(xiang)分析：形態(tai)結(jie)構(gou)分析

多(duo)光譜熒光成(cheng)像(xiang)系統(tong)

案(an)例(li)1:

植(zhi)物(wu)具(ju)有復(fu)雜(za)的(de)幹旱脅(xie)迫(po)響應過程，應對機制(zhi)多(duo)樣。傳統(tong)的(de)表(biao)型(xing)分析方(fang)法(fa)耗(hao)時(shi)、耗(hao)力(li)且易(yi)受主觀(guan)影(ying)響。通過整合(he)了葉綠(lv)素(su)熒光成(cheng)像(xiang)的多光譜熒光成(cheng)像(xiang)系統(tong)進行早(zao)期無(wu)損檢(jian)測，開(kai)展(zhan)表(biao)型(xing)分析，獲(huo)取與(yu)光合(he)作用(yong)有關(guan)的形態(tai)學、生理(li)學和病理學特征信息，是(shi)壹(yi)種(zhong)探(tan)究(jiu)植(zhi)物(wu)抗(kang)旱反應及機理、促(cu)進抗旱育(yu)種(zhong)的新(xin)手(shou)段。浙(zhe)江大學的(de)這項研(yan)究(jiu)即利(li)用(yong)葉綠(lv)素(su)熒光和多色熒光成(cheng)像(xiang)技(ji)術，結(jie)合形態(tai)學、氣(qi)孔導度，綜(zong)合分析擬南芥(jie)野生型(xing)pMAQ2（WT）及其(qi)突變體increase 1（osca1）的(de)幹(gan)旱脅(xie)迫(po)響應。

RGB成(cheng)像(xiang)及多光譜熒光成(cheng)像(xiang)

葉綠(lv)素(su)熒光成(cheng)像(xiang)及非(fei)光化學熒光淬滅曲線(xian)

參(can)考文獻(xian)：Jieni Y , Dawei S , Haiyan C , et al. Phenotyping of Arabidopsis Drought Stress Response Using Kinetic Chlorophyll Fluorescence and Multicolor Fluorescence Imaging[J]. Frontiers in Plant Science, 2018, 9:603-.

案(an)例(li)2:

由(you)真(zhen)菌Rosellinia necatrix引起(qi)的白(bai)根(gen)腐(fu)病(bing)，是影(ying)響鱷(e)梨(li)作物(wu)的(de)主要(yao)的(de)土壤(rang)傳播(bo)疾(ji)病(bing)之(zhi)壹(yi)。白(bai)根(gen)腐(fu)病(bing)會(hui)引起(qi)植物(wu)根(gen)系(xi)腐(fu)爛(lan)、葉片(pian)發(fa)黃枯(ku)萎，甚(shen)至導致植株(zhu)在(zai)出現(xian)第1個葉面(mian)癥(zheng)狀幾周(zhou)後死(si)亡。病(bing)害(hai)的早(zao)期檢(jian)測與(yu)防(fang)治至關(guan)重要(yao)。本案例(li)中(zhong)，對感染(ran)Rosellinia necatrix後的植(zhi)株(zhu)進行多(duo)光譜熒光成(cheng)像(xiang)、葉綠(lv)素(su)熒光成(cheng)像(xiang)、紅(hong)外熱成(cheng)像(xiang)分別對次級(ji)代謝(xie)、光合(he)參(can)數、葉片(pian)溫度(du)進行檢(jian)測(ce)，對比(bi)葉片(pian)代謝(xie)研(yan)究(jiu)，結果(guo)表(biao)明(ming)，結(jie)合(he)葉綠(lv)素(su)熒光成(cheng)像(xiang)、多光譜熒光成(cheng)像(xiang)與紅(hong)外熱成(cheng)像(xiang)的方(fang)法(fa)，是(shi)壹(yi)種(zhong)診斷(duan)病(bing)菌侵染(ran)與病害(hai)發(fa)生的(de)有(you)效(xiao)手段，且(qie)能(neng)在(zai)癥狀(zhuang)發(fa)生前(qian)，早(zao)期篩(shai)選潛(qian)在(zai)的受感染(ran)植物(wu)。

鱷(e)梨(li)苗感(gan)染(ran)不同天數後外觀(guan)變化（R為(wei)感(gan)染(ran)組，C為(wei)對照組）

多(duo)光譜熒光成(cheng)像(xiang)（a.紫(zi)外激發(fa)下的(de)藍色熒光F440；b.F440定(ding)量(liang)分(fen)析；

c.紫(zi)外激發(fa)下的(de)綠(lv)色熒光；d.F520定(ding)量(liang)分(fen)析）

參(can)考文獻(xian)：Espen, Granum, María, et al. Metabolic responses of avocado plants to stress induced by Rosellinia necatrix analysed by fluorescence and thermal imaging[J]. European Journal of Plant Pathology, 2015.

案(an)例(li)3：

Dickeya dadantii是(shi)壹(yi)種導(dao)致植物(wu)發(fa)生軟腐(fu)病(bing)的植(zhi)物(wu)病(bing)原(yuan)體，較(jiao)低劑量(liang)的(de)該(gai)病菌入侵可(ke)引發(fa)植物(wu)的(de)防(fang)禦(yu)反應，從而抑制病(bing)菌生長(chang)及浸軟植(zhi)物(wu)組織，甚(shen)至可以*。但大劑量(liang)接(jie)種(zhong)則(ze)可能(neng)克(ke)服(fu)植物(wu)的(de)防(fang)禦(yu)能(neng)力(li)從而誘(you)導(dao)植物(wu)組織浸(jin)軟和死(si)亡。病(bing)菌入侵引發(fa)的植(zhi)物(wu)響應包括：光系(xi)統(tong)Ⅱ光合(he)速(su)率(lv)的抑(yi)制；與(yu)植(zhi)物(wu)防(fang)禦(yu)機制(zhi)有關(guan)的非(fei)光化學熒光淬滅的激活(huo)；酚類(lei)化合(he)物(wu)等(deng)次級(ji)代謝(xie)物(wu)的(de)積累(lei)；與(yu)脅(xie)迫(po)響應相(xiang)關(guan)激素(su)（如(ru)脫(tuo)落(luo)酸(suan)、茉(mo)莉酸、水(shui)楊(yang)酸(suan)）的(de)積(ji)累。而非(fei)光化學熒光淬滅、ABA等(deng)激素(su)積累(lei)會(hui)進壹步影(ying)響氣(qi)孔開合與(yu)蒸騰作用(yong)，從而影(ying)響葉片(pian)溫度(du)。

本研究中(zhong)，將不(bu)同濃(nong)度(du)的Dickeya dadantii懸(xuan)浮液（C為(wei)對照，LD 為(wei)104 cfu/10 mM MgCl2，HD為(wei)106 cfu/10 mM MgCl2）註(zhu)射(she)入煙草(cao)健(jian)康葉片(pian)背部(bu)，通過葉綠(lv)素(su)熒光成(cheng)像(xiang)、多光譜熒光成(cheng)像(xiang)、紅(hong)外熱成(cheng)像(xiang)技(ji)術監測病(bing)菌侵染(ran)1-6天後，葉片(pian)光合(he)作用(yong)、次級(ji)代謝(xie)動(dong)態(tai)變化，葉片(pian)溫度(du)等(deng)生理(li)狀(zhuang)態(tai)的動態變化。結(jie)合(he)細菌濃度(du)監測、代(dai)謝(xie)物(wu)定(ding)量(liang)分(fen)析等(deng)，綜(zong)合研究(jiu)病菌侵染(ran)後葉片(pian)的防(fang)禦(yu)反應。

葉片(pian)光合(he)與(yu)代謝(xie)動態變化（A.葉片(pian)RGB圖像；B.大光量(liang)子(zi)效(xiao)率(lv)Fv/Fm；C.非(fei)光化學熒光淬滅NPQ；D.光系(xi)統(tong)Ⅱ光量(liang)子(zi)效(xiao)率(lv)；E.紫(zi)外激發(fa)下的(de)藍色熒光F440；F.紫(zi)外激發(fa)下的(de)綠(lv)色熒光）

葉片(pian)溫度(du)動(dong)態(tai)變化

參(can)考文獻(xian)：Pérez-Bueno María L, Espen G , Pineda Mónica, et al. Temporal and Spatial Resolution of Activated Plant Defense Responses in Leaves of Nicotiana benthamiana Infected with Dickeya dadantii[J]. Frontiers in Plant Science, 2016, 6.