FluorCam植物表型(xing)成像(xiang)分(fen)析圖片(pian)展

       FluorCam和PlantScreen分(fen)別是國(guo)內(nei)外(wai)廣(guang)泛(fan)使用(yong)的(de)葉(ye)綠(lv)素(su)熒光(guang)成像(xiang)系統(tong)和植物大型(xing)表型(xing)成(cheng)像(xiang)分(fen)析平(ping)臺。

研(yan)究機構(gou)充(chong)分(fen)發揮了(le)它(ta)們的(de)功(gong)能(neng)，取得了研(yan)究成(cheng)果。我們(men)將(jiang)陸續(xu)摘(zhai)選代(dai)表性研(yan)究論(lun)文(wen)中的(de)成(cheng)像(xiang)圖分(fen)享(xiang)給(gei)大家(jia)。這(zhe)些成(cheng)像(xiang)圖“華而又(you)實(shi)”——畫面(mian)優美、結(jie)論直觀(guan)、真(zhen)實(shi)可信，從(cong)中可以獲(huo)得視覺和(he)思(si)維(wei)的(de)雙重(zhong)享(xiang)受。

本(ben)次(ci)摘(zhai)選了整株作物的(de)葉(ye)綠(lv)素(su)熒光(guang)成像(xiang)圖和表型(xing)成像(xiang)圖。FluorCam自面(mian)市之(zhi)日起便采用(yong)有(you)效的(de)技術(shu)手(shou)段解(jie)決了(le)葉(ye)綠(lv)素(su)熒光(guang)檢測和成像(xiang)面(mian)臨的(de)諸(zhu)多難(nan)題(ti)。

在(zai)保(bao)證(zheng)測(ce)量數值(zhi)真實(shi)準(zhun)確和圖像(xiang)有效分(fen)辨(bian)率(lv)的(de)前(qian)提下(xia)，FluorCam將成(cheng)像(xiang)面(mian)積(ji)逐(zhu)步(bu)提升(sheng)，目前(qian)已用(yong)於(yu)煙(yan)草(cao)、番茄、豌豆、甘薯(shu)等(deng)多種作物的(de)整株成像(xiang)和檢測。

1.中國農業(ye)大(da)學(xue)資源與環(huan)境(jing)學(xue)院(yuan)的(de)研(yan)究人(ren)員使用(yong)FluorCam葉(ye)綠(lv)素(su)熒光(guang)成像(xiang)系統(tong)（大型(xing)版）評(ping)估了5種納米材(cai)料(liao)對模式(shi)植物本(ben)氏(shi)煙(yan)病毒(du)感染(ran)的(de)抑制(zhi)效果，發現用(yong)碳納米管(guan)（CNT）和富(fu)勒(le)烯（C60）處理的(de)病毒(du)感染(ran)植株具(ju)備(bei)和健(jian)康的(de)對(dui)照(zhao)組同(tong)等的(de)光(guang)合(he)活(huo)性，因此(ci)兩(liang)種碳基納米材(cai)料(liao)表現出(chu)良(liang)好(hao)的(de)病毒(du)抑制(zhi)和植物保護(hu)作用(yong)。該研(yan)究為納米材(cai)料(liao)在(zai)農業(ye)領(ling)域(yu)的(de)應(ying)用(yong)提供了新方向(Adeel et al., 2021)。

2.波(bo)蘭(lan)科學(xue)院(yuan)植物遺(yi)傳研(yan)究所的(de)研(yan)究人(ren)員借助(zhu)PlantScreen高通(tong)量(liang)表(biao)型平(ping)臺測(ce)量(liang)比較了(le)豌豆在(zai)正常生長(chang)條(tiao)件(jian)下(xia)和(he)幹(gan)旱(han)脅(xie)迫下(xia)地(di)上(shang)部(bu)分(fen)表型(xing)性狀的(de)差(cha)異(yi)，包(bao)括(kuo)形態顏色(se)（表(biao)征植物相對(dui)生長(chang)速(su)率(lv)）、溫(wen)度(du)（反映氣(qi)孔(kong)導度和蒸騰速(su)率(lv)）及(ji)葉(ye)綠(lv)素(su)熒光(guang)參數（指示光化(hua)學(xue)效率(lv)），發現幹(gan)旱(han)使豌豆的(de)光(guang)化(hua)學(xue)效率(lv)的(de)顯(xian)著(zhu)降(jiang)低(di)，進而使豌豆生長(chang)變緩；而(er)紅外(wai)熱成像(xiang)測量(liang)得到的(de)葉(ye)片(pian)溫度(du)對幹(gan)旱(han)更加敏感，在(zai)脅(xie)迫施(shi)加伊始(shi)便表現出(chu)顯著(zhu)差(cha)異(yi)。

借助(zhu)PlantScreen和FluorCam獲(huo)得的(de)形(xing)態生長(chang)-光合(he)生理-氣孔(kong)導度的(de)表(biao)型(xing)數據為深(shen)入(ru)了(le)解(jie)豌豆對幹(gan)旱(han)的(de)生(sheng)化(hua)響(xiang)應(ying)提供了數據支(zhi)撐和參考。研(yan)究人(ren)員進壹步發現，韌(ren)皮(pi)部(bu)滲(shen)出(chu)液(ye)中代(dai)謝物含(han)量(liang)的(de)變化能(neng)夠(gou)揭示合(he)成代(dai)謝-分(fen)解(jie)代(dai)謝的(de)轉(zhuan)變過(guo)程(cheng)，並(bing)在(zai)豌豆響(xiang)應(ying)幹(gan)旱(han)脅(xie)迫的(de)發育可(ke)塑(su)性中起到重(zhong)要(yao)作(zuo)用(yong)(Blicharz et al., 2021)。

3.植物表型(xing)儀(yi)器公司PSI（Photon Systems Instruments）與意大(da)利托斯卡(ka)納大學(xue)合(he)作，將高通(tong)量(liang)表(biao)型組學(xue)與非靶(ba)向代(dai)謝組學(xue)相(xiang)結(jie)合(he)，用(yong)於(yu)篩(shai)選具(ju)有(you)生物刺激(ji)素(su)特性的(de)新(xin)物質，並(bing)從(cong)形(xing)態-生理和(he)代(dai)謝途徑的(de)角(jiao)度(du)解(jie)釋(shi)了(le)生物刺激(ji)素(su)PH（蛋白(bai)水(shui)解(jie)物）的(de)作(zuo)用(yong)機制(zhi)。

下(xia)圖展示了FluorCam葉(ye)綠(lv)素(su)熒光(guang)成像(xiang)單元(yuan)的(de)測(ce)量(liang)原理及(ji)成像(xiang)結果。研(yan)究小(xiao)組使(shi)用(yong)了(le)光(guang)響(xiang)應(ying)曲(qu)線(xian)（LC）程(cheng)序對不同(tong)類型(xing)生物刺激(ji)素(su)作用(yong)下(xia)的(de)番(fan)茄(qie)的(de)光(guang)合(he)表現進行(xing)了(le)評(ping)估(Paul et al., 2019)。

參考文(wen)獻(xian)：

1.Adeel, M., Farooq, T., White, J.C., Hao, Y., He, Z., and Rui, Y. (2021). Carbon-based nanomaterials suppress tobacco mosaic virus (TMV) infection and induce resistance in Nicotiana benthamiana. Journal of Hazardous Materials 404, 124167.

2.Blicharz, S., Beemster, G.T.S., Ragni, L., De Diego, N., Spíchal, L., Hernándiz, A.E., Marczak, Ł., Olszak, M., Perlikowski, D., Kosmala, A., et al. (2021). Phloem exudate metabolic content reflects the response to water-deficit stress in pea plants (Pisum sativum L.). The Plant Journal 106, 1338–1355.

3.Paul, K., Sorrentino, M., Lucini, L., Rouphael, Y., Cardarelli, M., Bonini, P., Reynaud, H., Canaguier, R., Trtílek, M., Panzarová, K., et al. (2019). Understanding the Biostimulant Action of Vegetal-Derived Protein Hydrolysates by High-Throughput Plant Phenotyping and Metabolomics: A Case Study on Tomato. Frontiers in Plant Science 10.