易科(ke)泰(tai)葉綠(lv)素(su)熒(ying)光成(cheng)像(xiang)技(ji)術應(ying)用(yong)於(yu)園(yuan)藝科(ke)學(xue)研(yan)究—熱(re)帶(dai)水果(guo)

FluorCam葉綠(lv)素(su)熒(ying)光成(cheng)像(xiang)技(ji)術能(neng)夠靈(ling)敏、快捷、無(wu)損地測(ce)量(liang)植物光合(he)能(neng)力、光合(he)電(dian)子傳(chuan)遞(di)鏈(lian)功能和(he)光系統(tong)逆境響應(ying)，因此從(cong)技(ji)術問世之(zhi)初就被(bei)廣泛(fan)應(ying)用(yong)於(yu)花(hua)卉、水果(guo)、蔬(shu)菜等(deng)園(yuan)藝植物研(yan)究中(zhong)。在(zai)水果(guo)相(xiang)關(guan)研(yan)究中(zhong)，FluorCam既(ji)可(ke)以(yi)針(zhen)對果(guo)樹葉片進(jin)行光合(he)與(yu)抗逆研究(jiu)，也可(ke)以(yi)直接測(ce)量(liang)果(guo)實的(de)逆境損傷(shang)與(yu)采後保存研究，乃至(zhi)果(guo)實本身(shen)的(de)光合(he)貢(gong)獻與(yu)產量(liang)的(de)關系。

除了(le)蘋(ping)果(guo)、梨、西瓜(gua)、甜(tian)瓜(gua)等(deng)溫(wen)帶(dai)水果(guo)外，熱(re)帶(dai)水果(guo)也是重(zhong)要的(de)研究(jiu)對象。下(xia)面介(jie)紹(shao)部(bu)分近(jin)期(qi)研究案例(li)：

壹(yi)、 香(xiang)蕉冷(leng)害(hai)損傷(shang)評(ping)估

香(xiang)蕉果(guo)實對冷(leng)害(hai)非常敏(min)感(gan)，很容易在(zai)采(cai)後(hou)保存過(guo)程(cheng)中(zhong)造成品(pin)質損失。德(de)國(guo)萊布(bu)尼(ni)茨(ci)農(nong)業(ye)工程(cheng)和(he)生物經(jing)濟研究(jiu)所(suo)利用(yong)FluorCam葉綠(lv)素(su)熒(ying)光成(cheng)像(xiang)系統(tong)和(he)FluorPen手(shou)持(chi)式(shi)葉綠(lv)素(su)熒(ying)光儀(yi)測(ce)量(liang)了(le)冷(leng)害(hai)對香(xiang)蕉果(guo)實的(de)最大(da)光化(hua)學(xue)效(xiao)率(lv)Fv/Fm、性(xing)能(neng)指(zhi)數(shu)PI_ABS、最(zui)大(da)初(chu)級(ji)PSII產(chan)額(e)Fv/Fo、最(zui)大(da)熒(ying)光Fm、可(ke)變(bian)熒(ying)光Fv等(deng)，發(fa)現(xian)5℃, 10℃，11.5℃和(he)13℃的(de)低(di)溫(wen)處(chu)理(li)對香(xiang)蕉果(guo)實的(de)光合(he)活(huo)性(xing)和(he)光保護(hu)都造成了(le)不(bu)同(tong)程(cheng)度(du)的(de)影響。同(tong)時(shi)結(jie)合高光譜(pu)數(shu)據如(ru)歸壹化(hua)植被(bei)指數(shu)NDVI、光化(hua)學(xue)反(fan)射(she)指數(shu)PRI、葉綠(lv)素(su)/類(lei)胡(hu)蘿(luo)蔔(bu)素(su)比(bi)率(lv)、類(lei)胡(hu)蘿(luo)蔔(bu)素(su)指(zhi)數(shu)等解釋(shi)香(xiang)蕉中(zhong)相(xiang)關(guan)色(se)素(su)的(de)含量(liang)變(bian)化(hua)，能(neng)夠更好地(di)了(le)解冷(leng)害(hai)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)生理(li)變化(hua)。這(zhe)壹研(yan)究將進(jin)壹(yi)步(bu)改(gai)進(jin)果(guo)實冷(leng)害(hai)監控(kong)和(he)預測(ce)技(ji)術。

二(er)、 高溫(wen)造成木(mu)瓜葉片的(de)光化(hua)學(xue)損傷(shang)

木(mu)瓜是壹(yi)種熱(re)帶(dai)和(he)亞(ya)熱(re)帶(dai)水果(guo)，但在其(qi)最(zui)適(shi)度(du)以(yi)上(shang)的(de)溫(wen)度(du)環(huan)境(jing)下(xia)，其(qi)光合(he)系統(tong)也(ye)會受(shou)損。巴西(xi)State University of North Fluminense的(de)研究(jiu)人(ren)員將兩(liang)個(ge)基(ji)因型(xing)的(de)木(mu)瓜葉圓片(pian)放到(dao)水浴中(zhong)進(jin)行不同(tong)溫(wen)度(du)、不(bu)同(tong)時(shi)長(chang)的(de)處理(li)。通過(guo)FluorCam葉綠(lv)素(su)熒(ying)光成(cheng)像(xiang)系統(tong)，測(ce)量(liang)了(le)木(mu)瓜葉圓片(pian)的(de)最小(xiao)熒光Fo、最(zui)大(da)熒(ying)光Fm、最(zui)大(da)光化(hua)學(xue)效(xiao)率(lv)QYmax（即Fv/Fm）、光穩態實際(ji)量(liang)子產額(e)QY_Lss（也(ye)稱(cheng)為實際(ji)光化(hua)學(xue)效(xiao)率(lv)）、非光化(hua)學(xue)淬(cui)滅(mie)系數(shu)NPQ（與(yu)光系統(tong)熱(re)耗(hao)散相(xiang)關(guan)，同(tong)時(shi)反(fan)映(ying)植物光保護(hu)能(neng)力(li)）、熒光衰(shuai)減(jian)比率(lv)Rfd（也(ye)稱(cheng)為活(huo)力(li)指(zhi)數(shu)）。

FluorCam能(neng)夠(gou)同(tong)時(shi)測(ce)量(liang)多(duo)個(ge)葉圓片(pian)，既(ji)大(da)大(da)減(jian)輕工作量(liang)，也(ye)能(neng)夠(gou)縮(suo)短實驗(yan)時(shi)間，減(jian)少因(yin)為(wei)測(ce)量(liang)時(shi)間差(cha)異(yi)造成的(de)誤差(cha)。而在(zai)測(ce)量(liang)計(ji)算相(xiang)關(guan)熒(ying)光參(can)數(shu)時(shi)，同(tong)步獲取的(de)熒光成(cheng)像(xiang)圖(tu)能(neng)夠(gou)非常直觀地反(fan)映出光合(he)系統(tong)的(de)熱(re)脅迫響應(ying)過(guo)程(cheng)。如(ru)隨脅迫處(chu)理(li)程(cheng)度(du)加(jia)重(zhong)，NPQ先(xian)升(sheng)高再(zai)降低(di)，即反(fan)映了光系統(tong)的(de)光保護(hu)機(ji)制(zhi)激活(huo)-逐漸增(zeng)強-逐漸降低(di)-失(shi)活(huo)的(de)過(guo)程(cheng)。研究(jiu)結(jie)果(guo)認為Rfd從(cong)40℃15分(fen)鐘處(chu)理(li)開(kai)始(shi)的(de)下降即表(biao)明木(mu)瓜葉片的(de)光化(hua)學(xue)效(xiao)率(lv)受(shou)損。 

三、 根內生真菌(jun)增(zeng)強香(xiang)蕉抗病能力(li)

根內生真菌(jun)Serendipita indica廣泛(fan)存在於(yu)包括(kuo)香(xiang)蕉的(de)多種宿(xiu)主植物中(zhong)，同(tong)時(shi)為(wei)其(qi)宿(xiu)主帶來多種益(yi)處(chu)。香(xiang)蕉在(zai)全球(qiu)都受(shou)到(dao)壹(yi)種土壤真菌(jun)病原體(ti)Fusarium oxysporum f. sp. cubense(Foc)的(de)威脅。福建農(nong)林(lin)大(da)學(xue)的(de)研究(jiu)人(ren)員希望(wang)利(li)用(yong)Serendipita indica改(gai)善香(xiang)蕉對Foc的(de)抗性(xing)。

根系病害(hai)通常(chang)都會經(jing)過(guo)植物內部(bu)傳(chuan)導，造成植物葉片光合(he)系統(tong)的(de)改(gai)變與(yu)損傷(shang)。因(yin)此利用(yong)FluorCam葉綠(lv)素(su)熒(ying)光成(cheng)像(xiang)技(ji)術來(lai)檢(jian)測(ce)根系病害(hai)由(you)來已久(jiu)。本研究中(zhong)，FluorCam對分別(bie)接(jie)種了內生真菌(jun)和(he)病原菌(jun)的(de)香(xiang)蕉葉片，測(ce)量(liang)並計(ji)算了(le)最(zui)大(da)光化(hua)學(xue)效(xiao)率(lv)Fv/Fm、PSII光化(hua)學(xue)能(neng)量(liang)轉(zhuan)化(hua)量(liang)子產額(e)Y(II)（即QY）、PS II調節(jie)性(xing)能(neng)量(liang)耗(hao)散(san)的(de)量(liang)子產額(e)Y(NPQ)、PS II非調節(jie)性(xing)能(neng)量(liang)耗(hao)散(san)的(de)量(liang)子產額(e)Y(NO)。若(ruo)Y(NO)較(jiao)高，則表(biao)明光化(hua)學(xue)能(neng)量(liang)轉(zhuan)換(huan)和(he)保護(hu)性(xing)的(de)調節(jie)機(ji)制(zhi)（如(ru)熱(re)耗(hao)散）不足(zu)以(yi)將(jiang)植物吸(xi)收(shou)的(de)光能(neng)消(xiao)耗掉(diao)。Y(NO)是光損傷(shang)的(de)重要指標(biao)。

結(jie)果(guo)發(fa)現(xian)，Y(II)和(he)Y(NPQ)在(zai)不(bu)同(tong)處理(li)間沒有顯(xian)著(zhu)差(cha)異(yi)。接種Foc顯(xian)著(zhu)降低(di)了(le)Fv/Fm，同(tong)時(shi)接(jie)種內生真菌(jun)與(yu)Foc的(de)葉片Fv/Fm則(ze)要顯(xian)著(zhu)高於(yu)只接(jie)種Foc。只(zhi)接(jie)種Foc顯(xian)著(zhu)提(ti)高了Y(NO)，而接(jie)種內生真菌(jun)與(yu)Foc的(de)葉片則(ze)與對照組(zu)和(he)只接種內生真菌(jun)相(xiang)近(jin)。說(shuo)明內生真菌(jun)部(bu)分補(bu)償(chang)了(le)病害(hai)造成的(de)光合(he)能(neng)力降低(di)，並回(hui)復(fu)了其(qi)光保護(hu)調節(jie)能力(li)。

四(si)、 多(duo)種熱(re)帶(dai)水果(guo)葉片的(de)耐脫水能力評(ping)估(gu)

印(yin)度(du)農(nong)業(ye)研(yan)究(jiu)理(li)事會(hui)將多(duo)種水果(guo)的(de)葉片進(jin)行離(li)體(ti)脫水處理(li)，通過(guo)FluorCam葉綠(lv)素(su)熒(ying)光成(cheng)像(xiang)系統(tong)來(lai)評估其(qi)耐(nai)脫水能力。研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)可(ke)用(yong)於(yu)水資源(yuan)管(guan)理(li)、緩(huan)解非生物脅迫的(de)新(xin)型(xing)農(nong)業(ye)化(hua)學(xue)品(pin)功效(xiao)評估(gu)等。

研(yan)究(jiu)的(de)水果(guo)包括(kuo)酸橙(cheng)、葡(pu)萄、刺(ci)黃(huang)果(guo)、芒果(guo)、山欖(lan)果(guo)和(he)甜(tian)橙(cheng)的(de)葉片。所(suo)有的(de)樣品(pin)都由(you)於(yu)脫水造成最(zui)大(da)光化(hua)學(xue)效(xiao)率(lv)QYmax的(de)降低(di)。而山(shan)欖(lan)果(guo)和(he)甜(tian)橙(cheng)的(de)PSII耐脫水能力則(ze)要高於(yu)芒果(guo)和(he)葡(pu)萄。

參(can)考文獻：

1.Herppich W B, Zsom T. Comprehensive Assessment of the Dynamics of Banana Chilling Injury by Advanced Optical Techniques. Applied Sciences, 2021, 11(23): 11433.

2.Souza G A R, de Andrade Neves D, Ruas K F, et al. Supra-Optimal Temperatures Induce Photochemical Leaf Damages and Reduce Photosynthetic O2 Evolution in Carica Papaya L. Genotypes. Environmental and Experimental Botany 2022, 203: 105051

3.Cheng C, et al. The root endophytic fungus Serendipita indica improves resistance of Banana to Fusarium oxysporum f. sp. cubense tropical race 4. European Journal of Plant Pathology 2020,156: 87–100

4.Rane J, et al. 2021. Desiccation tolerance of Photosystem II in dryland fruit crops. Scientia Horticulturae 288: 110295

北(bei)京(jing)易科(ke)泰(tai)生態技(ji)術公司提(ti)供(gong)植物光合(he)與(yu)抗逆全面技(ji)術方(fang)案：

FluorPen/AquaPen手(shou)持(chi)儀(yi)葉綠(lv)素(su)熒(ying)光儀(yi)

FluorCam葉綠(lv)素(su)熒(ying)光成(cheng)像(xiang)系統(tong)

FluorCam多(duo)光譜(pu)熒光成(cheng)像(xiang)系統(tong)

FluorTron®多(duo)功能高光譜(pu)成像(xiang)分(fen)析系統(tong)

FL6000雙(shuang)調制(zhi)式(shi)葉綠(lv)素(su)熒(ying)光測(ce)量(liang)系統(tong)

TL6000葉綠(lv)素(su)熱(re)釋(shi)光測(ce)量(liang)系統(tong)

PlantScreen植物高通量(liang)表(biao)型(xing)成(cheng)像(xiang)分(fen)析平臺(tai)

PhenoTron® PTS植物表(biao)型(xing)成(cheng)像(xiang)分(fen)析系統(tong)