高通量植物(wu)表(biao)型成(cheng)像技(ji)術(shu)用(yong)於(yu)藥(yao)用植物(wu)脅(xie)迫應答(da)與(yu)優化栽(zai)培(pei)條(tiao)件

藥(yao)用植物(wu)，是(shi)指醫學上(shang)用(yong)於(yu)防(fang)病(bing)、治(zhi)病(bing)的(de)植物(wu)。其(qi)植株(zhu)的(de)全(quan)部(bu)或壹(yi)部(bu)分(fen)供藥(yao)用或作(zuo)為制(zhi)藥(yao)工業(ye)的(de)原(yuan)料。藥(yao)用植物(wu)除(chu)了(le)在中(zhong)醫藥(yao)中(zhong)有(you)廣(guang)泛(fan)應用(yong)，在歐美、南(nan)亞、東(dong)南(nan)亞的(de)傳(chuan)統(tong)醫藥(yao)以及(ji)現(xian)代(dai)醫藥(yao)中(zhong)也(ye)有(you)廣(guang)泛而重(zhong)要的(de)用(yong)途(tu)。

目(mu)前(qian)最新(xin)的(de)藥(yao)用植物(wu)研(yan)究利(li)用最(zui)新的(de)表(biao)型成(cheng)像技(ji)術(shu)取(qu)得(de)了(le)大量(liang)的(de)成(cheng)果(guo)。相(xiang)關(guan)研(yan)究主(zhu)要有兩(liang)個方(fang)向(xiang)：

1. 著(zhe)重(zhong)於藥(yao)用植物(wu)的(de)“植物(wu)"屬性(xing)，研(yan)究其光(guang)合能(neng)力(li)、逆(ni)境響(xiang)應、生理生態等

2. 利(li)用先(xian)進的(de)表(biao)型成(cheng)像技(ji)術(shu)，對(dui)藥(yao)用植物(wu)的(de)生長狀況(kuang)、有(you)效成(cheng)分等進(jin)行連(lian)續(xu)無損檢(jian)測(ce)，用(yong)於開(kai)發選(xuan)育更(geng)優良(liang)的(de)天(tian)然(ran)藥(yao)物(wu)或優(you)化其(qi)培(pei)養(yang)條(tiao)件。

在藥(yao)用植物(wu)表(biao)型研究(jiu)中(zhong)，植物(wu)表(biao)型相關(guan)研究(jiu)技(ji)術(shu)請(qing)見(jian)下(xia)表(biao)：

在藥(yao)用植物(wu)表(biao)型研究(jiu)中(zhong)，國內外研究(jiu)者(zhe)利(li)用易(yi)科(ke)泰(tai)及(ji)合作(zuo)廠家(jia)提供的(de)植物(wu)表(biao)型成(cheng)像技(ji)術(shu)已經取(qu)得(de)了(le)大量(liang)研(yan)究(jiu)成(cheng)果(guo)，下(xia)面(mian)我們(men)介紹(shao)其(qi)中(zhong)的(de)部(bu)分(fen)重(zhong)要成(cheng)果(guo)：

案(an)例(li)壹、積(ji)雪草不同灌溉(gai)體系(xi)下(xia)的(de)表(biao)型應答(da)變(bian)化

        積(ji)雪草（Centella asiatica (L.) Urban）具有清熱利(li)濕、活(huo)血(xue)止(zhi)血(xue)、解(jie)毒(du)消腫的(de)功(gong)效，主治(zhi)發(fa)熱，咳喘，咽(yan)喉腫(zhong)痛，腸(chang)炎(yan)，痢(li)疾(ji)等，是(shi)亞洲(zhou)地(di)區(qu)廣(guang)泛(fan)使(shi)用(yong)的(de)壹(yi)種(zhong)傳(chuan)統(tong)藥(yao)用植物(wu)，在現代(dai)醫藥(yao)和化妝(zhuang)品(pin)行業(ye)中(zhong)也(ye)有(you)應用(yong)。

泰(tai)國科(ke)技(ji)發(fa)展(zhan)署(shu)研究了(le)積(ji)雪草在不同(tong)灌溉(gai)體系(xi)下(xia)的(de)表(biao)型應答(da)變(bian)化，目(mu)標(biao)是獲(huo)得最適宜的(de)灌溉(gai)方(fang)法(fa)以用(yong)於(yu)培(pei)育生產。研(yan)究人員利(li)用PlantScreen高(gao)通量表(biao)型成(cheng)像分析(xi)系(xi)統(tong)模擬(ni)了(le)4種(zhong)不(bu)同的(de)灌溉(gai)方(fang)法(fa)（100%、75%、50%、25%田(tian)間(jian)持(chi)水量(liang)，分別(bie)標為I100、I75、I50、I25），在培(pei)養(yang)過(guo)程(cheng)中(zhong)同(tong)步(bu)進(jin)行了(le)RGB形(xing)態(tai)成(cheng)像、葉綠素(su)熒光(guang)成(cheng)像、紅(hong)外(wai)熱成(cheng)像等表(biao)型成(cheng)像分析(xi)。

結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)在I75灌溉(gai)植株(zhu)中(zhong)，葉(ye)片(pian)數(shu)量、植株(zhu)周長(chang)、植株(zhu)體積(ji)和(he)幹重(zhong)保(bao)持(chi)不變(bian)，而當植株(zhu)接(jie)受(shou)I25灌溉(gai)21天(tian)時(shi)，其形(xing)態(tai)生長參(can)數(shu)受(shou)到(dao)嚴重(zhong)影響(xiang)。與(yu)對照組相(xiang)比(bi)，I75灌溉(gai)植物(wu)的(de)葉(ye)溫(wen)保(bao)持(chi)不變(bian)，而采(cai)用I25灌溉(gai)處(chu)理的(de)植物(wu)葉(ye)溫升高了(le)2.0℃。葉(ye)溫(wen)升高歸(gui)因於蒸(zheng)騰(teng)效率下降，導(dao)致作(zuo)物(wu)水(shui)分脅(xie)迫指數CWSI上(shang)升。在I75灌溉(gai)下(xia)，植物(wu)葉(ye)片綠度(du)保(bao)持(chi)不變(bian)，而在I50和(he)I25灌溉(gai)下(xia)，葉(ye)片(pian)綠度(du)顯著下降。這(zhe)些下降歸(gui)因於非(fei)光(guang)化學猝滅系(xi)數(shu)NPQ增加(jia)和(he)光(guang)合速(su)率受到(dao)抑制(zhi)。因此，研(yan)究(jiu)結果(guo)認(ren)為75%田(tian)間(jian)持(chi)水量(liang)是積(ji)雪草的(de)最(zui)佳灌溉(gai)方(fang)法(fa)。

案(an)例(li)二、纈(xie)草(cao)在水淹和(he)不(bu)同水(shui)分虧(kui)缺(que)條(tiao)件下(xia)的(de)表(biao)型響(xiang)應

纈(xie)草(cao)（Valeriana jatamansi Jones），又(you)名(ming)蜘蛛香(xiang)，中(zhong)醫認(ren)為其味(wei)辛、澀(se)，性(xing)涼(liang)，具有消(xiao)食(shi)健(jian)胃、理氣(qi)止(zhi)痛(tong)、祛(qu)風解(jie)毒的(de)功(gong)能(neng)。纈(xie)草也用於阿(e)育吠陀（Ayurveda，印(yin)度(du)傳統(tong)醫術）和(he)藏(zang)醫。

印(yin)度(du)科(ke)學和工業研究理事(shi)會研(yan)究(jiu)了(le)纈草(cao)在水淹和(he)不(bu)同水(shui)分虧(kui)缺(que)條(tiao)件下（80%對(dui)照、60%、40%、20%田(tian)間(jian)持(chi)水量(liang)）的(de)脅(xie)迫響(xiang)應，尤(you)其是(shi)光(guang)合系(xi)統(tong)的(de)響(xiang)應機制(zhi)。研究(jiu)人員通過(guo)FluorCam葉(ye)綠素(su)熒光(guang)成(cheng)像系(xi)統(tong)等儀(yi)器進(jin)行了(le)動(dong)態(tai)葉(ye)綠素(su)熒光(guang)淬滅成(cheng)像分析(xi)和(he)OJIP快(kuai)速(su)熒光(guang)動(dong)力(li)學分析(xi)。結(jie)果(guo)表(biao)明(ming)，隨著(zhe)水(shui)分虧(kui)缺(que)程(cheng)度(du)加(jia)深，最大(da)光(guang)化學效率Fv/Fm、非(fei)光(guang)化學猝滅系(xi)數(shu)NPQ和(he)qN、性(xing)能(neng)指數PI都(dou)隨之(zhi)下(xia)降，水(shui)淹的(de)相(xiang)關(guan)參(can)數(shu)在中(zhong)等水(shui)平。而實際(ji)光(guang)化學效率ΦPSII（即量(liang)子(zi)產額QY）、光(guang)化學猝滅系(xi)數(shu)qP等則(ze)對水分(fen)虧(kui)缺(que)和水(shui)淹更(geng)為敏感。由此(ci)可(ke)知(zhi)，灌溉(gai)調(tiao)控在纈草(cao)栽(zai)培(pei)過(guo)程(cheng)中(zhong)極(ji)為重(zhong)要。

案(an)例(li)三、人參(can)熱脅(xie)迫早期(qi)診斷(duan)

韓(han)國忠南大(da)學的(de)學者(zhe)在人參(can)熱脅(xie)迫早期(qi)檢(jian)測(ce)實驗(yan)中(zhong)，使(shi)用(yong)熒(ying)光(guang)高(gao)光(guang)譜(pu)成(cheng)像系(xi)統(tong)對四(si)個(ge)人參(can)品(pin)種（Chunpoong、Jakyeong、Sunil、Sunmyoung）進(jin)行紫(zi)外(wai)光(guang)激(ji)發(fa)生物(wu)熒(ying)光(guang)高(gao)光(guang)譜(pu)成(cheng)像，應用(yong)方差(cha)分析(xi)（ANOVA）選(xuan)擇(ze)最佳波長(chang)生成(cheng)比值(zhi)圖(tu)像，將(jiang)圖(tu)像轉(zhuan)化為二進制(zhi)圖(tu)像確定(ding)閾值(zhi)，利(li)用閾值(zhi)強度(du)來可(ke)視化對(dui)人參(can)熱脅(xie)迫前(qian)後的(de)差(cha)異。結果(guo)顯示(shi)，基於(yu)UV-MCF生物(wu)熒(ying)光(guang)數(shu)據應用(yong)方差(cha)分析(xi)來(lai)檢(jian)測(ce)熱脅(xie)迫植物(wu)，其(qi)準確度(du)為96%。

易(yi)科(ke)泰(tai)植物(wu)表(biao)型成(cheng)像技(ji)術(shu)方(fang)案(an)：

l 可(ke)根據(ju)用戶(hu)需要靈活(huo)定制(zhi)各(ge)種(zhong)高通量測(ce)量(liang)平臺(tai)，如PTS傳(chuan)送(song)帶(dai)式(shi)、XYZ三維(wei)掃(sao)描式(shi)等，樣(yang)品(pin)通量從(cong)幾(ji)十盆至上(shang)千(qian)盆。

l 可(ke)靈(ling)活選(xuan)配(pei)RGB成(cheng)像、FluorCam葉(ye)綠素(su)熒光(guang)成(cheng)像、UV-MCF生物(wu)熒(ying)光(guang)成(cheng)像、高(gao)光(guang)譜(pu)成(cheng)像、紅(hong)外(wai)熱成(cheng)像、激(ji)光(guang)雷(lei)達、根系(xi)成(cheng)像等多(duo)種成(cheng)像傳感(gan)器(qi)以(yi)及(ji)自(zi)動(dong)澆灌與(yu)稱重(zhong)模塊等。

l 根據(ju)研究(jiu)對象進行專門(men)優化定(ding)制(zhi)，包括擬(ni)南芥(jie)、煙草等模式(shi)植物(wu)；玉(yu)米(mi)、水(shui)稻(dao)、小(xiao)麥(mai)、大豆等作(zuo)物(wu)；花卉(hui)、蔬菜等園(yuan)藝作物(wu)等。

參(can)考(kao)文(wen)獻：

1. Theerawitaya C, et al. 2023. Investigating high throughput phenotyping based morpho-physiological and biochemical adaptations of indian pennywort (Centella asiatica L. urban) in response to different irrigation regimes. Plant Physiology and Biochemistry 202: 107927

2. Thakur A, et al. 2024. Physiological and biochemical regulation of Valeriana jatamansi Jones under water stress. Plant Physiology and Biochemistry 208: 108476

3. Faqeerzada M A, et al. 2022. Fluorescence Hyperspectral Imaging for Early Diagnosis of Heat-Stressed Ginseng Plants. Applied Sciences 13(1): 31

北(bei)京易(yi)科(ke)泰(tai)生態技(ji)術(shu)公(gong)司提供藥(yao)用植物(wu)表(biao)型研究(jiu)及無損鑒(jian)定(ding)全(quan)面(mian)技(ji)術(shu)方(fang)案(an)：

l FluorTron®多(duo)功(gong)能高(gao)光(guang)譜(pu)成(cheng)像分析(xi)系(xi)統(tong)

l FluorCam葉(ye)綠素(su)熒光(guang)成(cheng)像系(xi)統(tong)

l FluorTron®植物(wu)光(guang)合表(biao)型成(cheng)像分析(xi)系(xi)統(tong)

l FluorCam多(duo)光(guang)譜(pu)熒(ying)光(guang)成(cheng)像系(xi)統(tong)

l PhenoTron®植物(wu)表(biao)型成(cheng)像分析(xi)系(xi)統(tong)

l RhizoTron®根系(xi)表(biao)型成(cheng)像分析(xi)系(xi)統(tong)

l PhenoTron®復(fu)式(shi)智能LED光(guang)源(yuan)培(pei)養(yang)與(yu)光(guang)譜(pu)成(cheng)像分析(xi)平(ping)臺(tai)

l PlantScreen高(gao)通量表(biao)型成(cheng)像分析(xi)系(xi)統(tong)