易(yi)科(ke)泰多(duo)款(kuan)便攜(xie)手持植物表型(xing)設(she)備入(ru)駐(zhu)清華(hua)大(da)學核研院

 ​日前(qian)，北(bei)京易(yi)科(ke)泰生(sheng)態技術有(you)限(xian)公(gong)司為清(qing)華(hua)大(da)學核能(neng)與(yu)新(xin)能(neng)源技術研(yan)究院順利(li)安裝了(le)6款(kuan)便攜(xie)式(shi)植(zhi)物表型(xing)設(she)備，助(zhu)力(li)該(gai)院環境技術研(yan)究室土壤(rang)重(zhong)金(jin)屬植(zhi)物吸附(fu)特(te)性(xing)及機(ji)理(li)的(de)研(yan)究。

6款(kuan)便攜(xie)手持植物表型(xing)設(she)備可(ke)對(dui)植(zhi)物的脅(xie)迫(po)響應進行系統全(quan)面的測量和(he)研究，包括FluorCam便攜式(shi)葉綠(lv)素熒光(guang)成(cheng)像(xiang)儀、FluorPen手(shou)持(chi)式(shi)葉綠(lv)素熒光(guang)儀、Monitoring Pen葉綠(lv)素熒光(guang)自動監(jian)測儀、LM510手(shou)持(chi)式(shi)光(guang)譜(pu)儀、PolyPen手(shou)持(chi)式(shi)植(zhi)物反射(she)光(guang)譜(pu)測量儀、全(quan)自動便攜(xie)式(shi)光(guang)合(he)儀。6款(kuan)設備尤其可(ke)對(dui)植(zhi)物光(guang)合(he)生(sheng)理和(he)色(se)素含量進(jin)行方便(bian)快(kuai)捷(jie)的測(ce)量：既(ji)可(ke)以在小型(xing)實(shi)驗(yan)室或者小(xiao)型(xing)植(zhi)物培養(yang)室使用(yong)，也(ye)可(ke)以在溫室、大(da)田、野外輕(qing)松(song)使(shi)用(yong)。

售(shou)後(hou)工程師使用(yong)研究院內種植的綠(lv)化(hua)樹(shu)火(huo)炬樹(shu)的葉片進行了(le)測試(shi)和演示(shi)。

1. 全(quan)自動便攜(xie)式(shi)光(guang)合(he)儀

將(jiang)剛(gang)采(cai)摘(zhai)的(de)枝(zhi)條(tiao)帶(dai)回實(shi)驗(yan)室，隨即使(shi)用(yong)全(quan)自動便攜(xie)式(shi)光(guang)合(he)儀分(fen)別(bie)對(dui)綠(lv)葉（上左(zuo)圖）和(he)紅(hong)葉（上右(you)圖）進(jin)行測量，測(ce)量時(shi)設定溫度為25℃，光(guang)照(zhao)為白光(guang)500μmol/（m2*s）。可(ke)見綠(lv)葉的(de)光(guang)合(he)速率(lv)A（1.24μmol/（m2*s））、蒸(zheng)騰(teng)速率(lv)E（0.28mmol/（m2*s））高(gao)於(yu)紅(hong)葉（A = 0.43μmol/（m2*s）、E = 0.18 mmol/（m2*s））；紅(hong)葉的(de)胞間CO2濃度（311μmol/mol）高於(yu)綠(lv)葉（Ci = 227μmol/mol））；氣(qi)孔導度相同(tong)（均(jun)為0.01 mol/（m2*s））。

2. PolyPen手(shou)持(chi)式(shi)植(zhi)物反射(she)光(guang)譜(pu)測量儀

接(jie)著(zhe)使用(yong)PolyPen手持(chi)式(shi)植(zhi)物反射(she)光(guang)譜(pu)測量儀對(dui)綠(lv)葉和(he)紅(hong)葉的(de)反射(she)光(guang)譜(pu)進行采(cai)集，並(bing)對(dui)植(zhi)被(bei)反(fan)射(she)指(zhi)數(shu)進行測量。測(ce)量前(qian)使用(yong)隨機(ji)的(de)白板(ban)進(jin)行了(le)校準(zhun)。

由下圖可(ke)知(zhi)：綠(lv)葉在550nm的綠(lv)色(se)波(bo)段(duan)存在反射(she)峰，在430nm的藍(lan)色(se)波(bo)段(duan)、675nm的紅(hong)色(se)波(bo)段(duan)存在吸收谷(gu)（葉綠(lv)素吸收帶(dai)），740nm-790nm近紅(hong)外波(bo)段(duan)為高(gao)反射(she)率(lv)區(qu)。紅(hong)葉在640nm的紅(hong)光(guang)波(bo)段(duan)存在反射(she)峰，同(tong)樣(yang)在675nm波段(duan)存在吸收谷(gu)。

   PolyPen可(ke)自動計算24個植被(bei)反(fan)射(she)指(zhi)數(shu)並(bing)在屏幕(mu)上顯示(shi)其中(zhong)兩(liang)個參(can)數(shu)。軟件(jian)支(zhi)持(chi)自定義植(zhi)被(bei)反(fan)射(she)指(zhi)數(shu)。由下表(biao)可(ke)知(zhi)綠(lv)葉的(de)NDVI（0.4467）、綠(lv)度指(zhi)數(shu)G（3.301）遠(yuan)遠(yuan)高於(yu)紅(hong)葉（NDVI = 0.0622，G = 0.3573）、而(er)歸(gui)壹化(hua)脫(tuo)鎂作(zuo)用(yong)指(zhi)數(shu)NPCI（0.3039）遠(yuan)低(di)於(yu)紅(hong)葉（0.6951）。

3. FluorPen手(shou)持(chi)式(shi)葉綠(lv)素熒光(guang)儀

隨後(hou)用(yong)暗適應葉夾(jia)分(fen)別(bie)將(jiang)上述(shu)兩(liang)片葉片夾(jia)住(zhu)進(jin)行5min的暗處(chu)理(li)，之(zhi)後(hou)使(shi)用(yong)FluorPen手持(chi)式(shi)葉綠(lv)素熒光(guang)儀選(xuan)擇OJIP快(kuai)速熒光(guang)誘導(dao)曲(qu)線進(jin)行測量。

由下圖表(biao)可(ke)見，綠(lv)葉的(de)大(da)光(guang)化(hua)學(xue)效率(lv)Fv/Fm（0.734）明顯高(gao)於(yu)紅(hong)葉（0.307）；紅(hong)葉單位反(fan)應中(zhong)心(xin)吸收、耗(hao)散的能(neng)量（ABS/RC、DIo/RC）明顯高(gao)於(yu)綠(lv)葉，單位反(fan)應中(zhong)心(xin)捕獲的(de)能(neng)量（TRo/RC）略(lve)高於(yu)綠(lv)葉，而(er)用(yong)於(yu)電(dian)子(zi)傳(chuan)遞的(de)能(neng)量（ETo/RC = 0.463）明顯低(di)於(yu)綠(lv)葉（1.227），基(ji)於(yu)吸收的(de)表現系(xi)數(shu)（Pi_Abs = 0.010）也(ye)明顯低(di)於(yu)綠(lv)葉（0.598）。

4. FluorCam便(bian)攜(xie)式(shi)葉綠(lv)素熒光(guang)成(cheng)像(xiang)儀

後(hou)將(jiang)綠(lv)葉和(he)紅(hong)葉從(cong)枝條(tiao)上摘(zhai)下(xia)，壹並(bing)放入(ru)FluorCam便(bian)攜式(shi)葉綠(lv)素熒光(guang)成(cheng)像(xiang)儀的(de)葉夾(jia)中(zhong)進(jin)行5min的暗處(chu)理(li)。運(yun)行葉綠(lv)素熒光(guang)淬(cui)滅(mie)程序（Quenching），得(de)到(dao)各葉綠(lv)素熒光(guang)參(can)數(shu)的成(cheng)像(xiang)圖。

隨機(ji)在綠(lv)葉和(he)紅(hong)葉上選(xuan)取相同(tong)面(mian)積的(de)區域進(jin)行分析(xi)：綠(lv)葉的(de)大(da)光(guang)化(hua)學(xue)效率(lv)Fv/Fm（0.72）、熒(ying)光(guang)衰(shuai)減率(lv)Rfd（2.12）、熱(re)耗(hao)散(san)NPQ（1.95）均(jun)高於(yu)紅(hong)葉（Fv/Fm = 0.58，Rfd = 1.67，NPQ = 1.23）。

因(yin)時(shi)間關系，測(ce)試演(yan)示現場(chang)沒有(you)進(jin)行重(zhong)復(fu)測量。但(dan)結合(he)以上測(ce)量結(jie)果，可(ke)以看(kan)出(chu)由於(yu)火(huo)炬樹(shu)綠(lv)葉和(he)紅(hong)葉中(zhong)色(se)素組成(cheng)的(de)差(cha)異（尤其是葉綠(lv)素含量），兩(liang)者無(wu)論是光(guang)合(he)作(zuo)用(yong)的結(jie)果——有機(ji)物的積累(lei)，還是光(guang)合(he)作(zuo)用(yong)光(guang)反(fan)應過程中(zhong)對(dui)光(guang)能(neng)的吸收、耗(hao)散、分配(pei)都有(you)明顯的(de)差(cha)異。