易(yi)科泰(tai)植(zhi)物/藻(zao)類(lei)熱(re)耐受評估(gu)技(ji)術(shu)方案(an)

隨著(zhe)全球(qiu)變(bian)暖(nuan)的加(jia)劇，世界上越來(lai)越多(duo)地區的農業(ye)都開(kai)始面臨(lin)熱脅迫（heat stress）的(de)威(wei)脅。因此(ci)，評(ping)估(gu)植(zhi)物尤其是(shi)農(nong)作(zuo)物的(de)熱(re)耐受性(xing)（heat tolerance）並(bing)培(pei)育具有(you)較高(gao)的熱(re)耐受性(xing)作(zuo)物品(pin)種(zhong)成(cheng)為目(mu)前農業(ye)應(ying)對全(quan)球變(bian)暖(nuan)的最(zui)緊(jin)迫任(ren)務(wu)之壹。同時(shi)，溫(wen)室(shi)效應(ying)造(zao)成(cheng)的海(hai)水升溫(wen)，也(ye)對海(hai)洋藻(zao)類(lei)造(zao)成(cheng)了(le)極(ji)大(da)的影(ying)響，進(jin)而(er)威(wei)脅到(dao)全(quan)球(qiu)的(de)生態安全。

雖然(ran)科(ke)學(xue)家(jia)對植(zhi)物/藻(zao)類(lei)熱脅迫的研究(jiu)由(you)來(lai)已久(jiu)，但(dan)壹(yi)直(zhi)以來(lai)缺乏(fa)相應(ying)的(de)儀器技術(shu)方案(an)能(neng)夠(gou)快速、直接(jie)、全(quan)面地對植(zhi)物/藻(zao)類(lei)的熱耐受性(xing)和(he)熱穩定性(xing)進(jin)行評估(gu)。易(yi)科泰(tai)生態技術(shu)有(you)限公司利(li)用(yong)植(zhi)物(wu)熱脅迫相關研(yan)究(jiu)儀(yi)器技術(shu)與(yu)新的科研(yan)成(cheng)果，推(tui)出(chu)易科(ke)泰(tai)植(zhi)物（包(bao)括(kuo)藻(zao)類(lei)）熱耐受性(xing)評(ping)估(gu)技(ji)術(shu)方案(an)（抗(kang)高(gao)溫(wen)脅迫檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)方案(an)）：

1.基(ji)於(yu)植物(wu)熱(re)耐受性(xing)/穩(wen)定性(xing)檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)和(he)葉綠素(su)熒(ying)光(guang)技(ji)術(shu)的(de)植物熱耐受性(xing)（抗(kang)高(gao)溫(wen)脅迫）測(ce)量(liang)檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)方案(an)，可(ke)選配智(zhi)能(neng)LED培養(yang)箱(xiang)、紅(hong)外熱成(cheng)像分(fen)析等(deng)功(gong)能單元，全(quan)面實驗(yan)分(fen)析植物熱耐受性(xing)或(huo)抗高(gao)溫(wen)脅迫性(xing)能(neng)

2.基(ji)於(yu)植物(wu)熱(re)耐受性(xing)/穩(wen)定性(xing)檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)和(he)葉綠素(su)熒(ying)光(guang)技(ji)術(shu)的(de)藻類熱耐受性(xing)（抗(kang)高(gao)溫(wen)脅迫）測(ce)量(liang)檢(jian)測(ce)技(ji)術(shu)方案(an)，並(bing)配(pei)置(zhi)藻類(lei)培(pei)養(yang)與(yu)在線(xian)監測(ce)、藻(zao)類光合-呼(hu)吸(xi)測(ce)量(liang)監測(ce)等(deng)功(gong)能單元

3.大(da)田(tian)高(gao)通(tong)量(liang)作(zuo)物/植(zhi)物(wu)熱(re)耐受性(xing)（抗(kang)高(gao)溫(wen)脅迫）評估(gu)技(ji)術(shu)方案(an)，采(cai)用(yong)SpectraScan近地遙感(gan)與EcoDrone無(wu)人機遙感(gan)技術(shu)，可(ke)選配手(shou)持(chi)式或(huo)便(bian)攜式葉綠素(su)熒(ying)光(guang)測(ce)量(liang)及光合儀(yi)等(deng)

以上功能單元均為國(guo)際(ji)儀器技術(shu)。用(yong)戶可(ke)根據研究(jiu)需要(yao)靈(ling)活組配，還(hai)可(ke)搭(da)配葉面積儀、植(zhi)物(wu)生理(li)生態原位監測(ce)系統(tong)等(deng)常規儀器。每個(ge)單元在各種植(zhi)物(wu)藻類脅迫包括熱(re)脅迫研究中(zhong)均有(you)大(da)量的文獻(xian)與研究成(cheng)果。感(gan)興趣的(de)老師(shi)請(qing)與(yu)我們(men)聯(lian)系索(suo)取相應(ying)研(yan)究文(wen)獻(xian)。

下(xia)面介紹(shao)綜(zong)合運用(yong)這壹(yi)技(ji)術(shu)方案(an)在植物/藻(zao)類(lei)熱耐受評估(gu)的(de)新研究成(cheng)果與(yu)應(ying)用(yong)案例(li)：

壹(yi)、擬(ni)南芥(jie)、馬齒(chi)莧(xian)與(yu)藍(lan)藻(zao)的熱耐受評估(gu)

捷(jie)克(ke)帕拉茨(ci)基(ji)大(da)學的研究(jiu)人員(yuan)最(zui)早(zao)應(ying)用(yong)這壹(yi)技(ji)術(shu)方案(an)對植(zhi)物和(he)藻(zao)類(lei)進行熱耐受性(xing)評(ping)估(gu)，研(yan)究成(cheng)果發(fa)表(biao)於(yu)2019年(nian)《New Phytologist》。熱(re)耐受性(xing)測(ce)量(liang)儀提供(gong)了(le)最(zui)關鍵(jian)的評(ping)估(gu)數(shu)據。熱耐受性(xing)測(ce)量(liang)儀對水浴中(zhong)樣(yang)品進(jin)行自(zi)動(dong)持(chi)續勻(yun)速升溫(wen)，同時(shi)監測(ce)水浴中(zhong)電(dian)導(dao)率與(yu)樣(yang)品葉綠素(su)熒(ying)光(guang)的(de)變(bian)化(hua)。這(zhe)兩項參數(shu)都會(hui)隨溫(wen)度(du)上升而上(shang)升，電(dian)導(dao)上升代(dai)表(biao)細(xi)胞膜(mo)逐漸失(shi)活造(zao)成(cheng)細(xi)胞質(zhi)中離(li)子滲(shen)出(chu)，葉綠素(su)熒(ying)光(guang)強(qiang)度(du)上升代(dai)表(biao)光(guang)合系統(tong)的逐漸失(shi)活。當(dang)溫(wen)度(du)達到(dao)某(mou)壹(yi)特(te)定臨(lin)近溫(wen)度(du)，電(dian)導(dao)和葉綠素(su)熒(ying)光(guang)會(hui)突然(ran)急劇上升，分(fen)別表(biao)明(ming)細(xi)胞膜(mo)熱裂解(jie)造(zao)成(cheng)細(xi)胞質(zhi)離(li)子大(da)量釋(shi)放(fang)和(he)光(guang)合系統(tong)的熱失(shi)活。因此(ci)，這(zhe)兩個(ge)臨(lin)界溫(wen)度(du)就可(ke)以分(fen)別作(zuo)為細(xi)胞膜(mo)與光系統(tong)的熱耐受性(xing)/熱(re)穩(wen)定性(xing)評(ping)估(gu)指(zhi)標，更高(gao)的臨(lin)界溫(wen)度(du)也(ye)就(jiu)代(dai)表(biao)相(xiang)應(ying)的(de)植物(wu)/藻(zao)類(lei)樣(yang)品具(ju)備(bei)更強的熱耐受性(xing)與(yu)熱穩定性(xing)。

二(er)、熱(re)帶植物(wu)熱耐受與熱安(an)全裕(yu)度(du)評估(gu)

中(zhong)科(ke)院西(xi)雙(shuang)版納熱(re)帶植物(wu)園是(shi)國(guo)內(nei)最(zui)早(zao)應(ying)用(yong)這壹(yi)技(ji)術(shu)方案(an)的(de)單位。他(ta)們(men)主要(yao)關註(zhu)熱(re)帶植物(wu)對溫(wen)室(shi)效應(ying)的(de)耐受與響應(ying)，尤(you)其是(shi)研(yan)究(jiu)較少(shao)的藤本(ben)與(yu)木本(ben)植(zhi)物(wu)。2019年(nian)，西(xi)雙(shuang)版納熱(re)帶植物(wu)園使用(yong)這壹(yi)技(ji)術(shu)方案(an)研(yan)究了(le)鞍(an)葉羊(yang)蹄甲Bauhinia brachycarpa（木本(ben)）和(he)石(shi)山(shan)羊蹄甲 Bauhinia comosa（藤本(ben)）在高(gao)溫(wen)高(gao)光下(xia)的(de)熱耐受性(xing)與(yu)光系統(tong)活力(li)。之後有(you)進壹步(bu)評(ping)估(gu)雲南(nan)省(sheng)四(si)種(zhong)森林(lin)類型：熱(re)帶稀(xi)樹草(cao)原(yuan)、熱(re)帶雨林(lin)、亞(ya)熱(re)帶落葉林(lin)、溫(wen)帶針(zhen)闊(kuo)混交林在熱浪下(xia)的(de)熱安全(quan)裕(yu)度(du)（Thermal safety margin，TSM）。TSM計算(suan)公式為：TSM = Tcrit – T。其(qi)中(zhong)Tcrit即(ji)為熱(re)耐受性(xing)測(ce)量(liang)儀測(ce)量(liang)得(de)到(dao)的(de)葉綠素(su)熒(ying)光(guang)臨(lin)界溫(wen)度(du)。這壹(yi)新(xin)研究(jiu)成(cheng)果發(fa)表(biao)於(yu)2022年《Science of the Total Environment》。

三、黑(hei)麥(mai)草(cao)的(de)光(guang)汙(wu)染(ran)與(yu)熱(re)耐受評估(gu)

寶(bao)雞文理學院(yuan)則關(guan)註(zhu)光汙(wu)染(ran)對城(cheng)市綠化植物黑(hei)麥(mai)草(cao)的(de)影(ying)響。通(tong)過LED智(zhi)能(neng)培養(yang)箱(xiang)設置(zhi)不(bu)同的光暗(an)周(zhou)期模(mo)擬(ni)城市光汙(wu)染(ran)。黑(hei)麥(mai)草(cao)經過不(bu)同的光汙(wu)染(ran)處理(li)後(hou)，手(shou)持(chi)式葉綠素(su)熒(ying)光(guang)儀(yi)測(ce)量(liang)的OJIP快速熒(ying)光(guang)動(dong)力(li)學(xue)曲(qu)線(xian)證明(ming)光系統(tong)功能、活力(li)受(shou)到(dao)了(le)影(ying)響，同時(shi)其熱(re)耐受性(xing)也(ye)發(fa)生了(le)很(hen)大(da)改變(bian)。研(yan)究(jiu)成(cheng)果發(fa)表(biao)於(yu)2020年(nian)《Ecological Indicators》。

參(can)考(kao)文獻：

1.Ilık P, et al. 2018. Estimating heat tolerance of plants by ion leakage: a new method based on gradual heating. New Phytologist 218: 1278–1287

2.Zhang, et al. 2019. Effects of high temperature and high light on photosystem II activity in leaves of two Bauhinia species. Photosynthetica 57 (4): 1094-1099

3.Kitudom, et al. 2022. Thermal safety margins of plant leaves across biomes under a heatwave. Science of the Total Environment 806: 150416

4.Zhang, et al. 2020. Light pollution on the growth, physiology and chlorophyll fluorescence response of landscape plant perennial ryegrass (Lolium perenne L.). Ecological Indicators 115: 106448