葉(ye)綠素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像技術(shu)結(jie) 合(he)LIBS元(yuan)素(su)分(fen)析(xi)用(yong)於病蟲害早期(qi)檢測(ce)

植(zhi)物(wu)與(yu)病(bing)原(yuan)體的(de)相互作用會(hui)影(ying)響(xiang)植(zhi)物(wu)的(de)生(sheng)產力(li)和(he)其(qi)對(dui)生(sheng)物(wu)及非生(sheng)物(wu)脅(xie)迫(po)的(de)耐受(shou)性，病(bing)蟲害的(de)檢測(ce)與(yu)防治(zhi)只(zhi)植(zhi)物(wu)保(bao)護(hu)領域的(de)重點工作。無(wu)損、早期(qi)、多視(shi)角(jiao)的(de)檢測(ce)技術(shu)，越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的(de)應(ying)用(yong)於這(zhe)壹領域，本文將分(fen)享壹種葉綠素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像與LIBS元(yuan)素分(fen)析(xi)相(xiang)結(jie)合(he)的(de)全新植(zhi)保(bao)技術(shu)方(fang)案(an)。

葉(ye)綠素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像技術(shu)（CFI）側(ce)面(mian)提供有(you)關(guan)葉(ye)綠體(ti)運(yun)行機理(li)的(de)相關(guan)信息(xi)，這(zhe)與(yu)植(zhi)物(wu)的(de)光合(he)性(xing)能(neng)密(mi)切(qie)相關(guan)，常用(yong)於植(zhi)物(wu)表(biao)型(xing)研究(jiu)，其(qi)對(dui)脅迫(po)反(fan)應(ying)尤(you)為靈(ling)敏。而(er)激光(guang)誘(you)導擊(ji)穿光(guang)譜（LIBS）技術(shu)可(ke)以(yi)快速獲(huo)取(qu)植(zhi)物(wu)的(de)元素組(zu)成(cheng)數(shu)據，為植(zhi)物(wu)病(bing)蟲害的(de)發生(sheng)機理(li)提供元(yuan)素(su)構(gou)成(cheng)和(he)分(fen)布層(ceng)面(mian)的(de)信息(xi)。因(yin)此(ci)，LIBS和(he)CFI產生(sheng)互補(bu)信息(xi)，即(ji)LIBS可(ke)以(yi)告知(zhi)植(zhi)物(wu)病(bing)毒(du)引(yin)起的(de)植(zhi)物(wu)元(yuan)素(su)組(zu)成(cheng)的(de)變化(hua)，而CFI揭(jie)示(shi)植(zhi)物(wu)病(bing)毒(du)如(ru)何影(ying)響(xiang)植(zhi)物(wu)的(de)生(sheng)理(li)狀態，特(te)別(bie)是感染時(shi)其(qi)光(guang)合(he)能(neng)力(li)的(de)變化(hua)。

科(ke)研人(ren)員(yuan)首(shou)先利(li)用傳(chuan)統(tong)化(hua)學(xue)提取(qu)的(de)方法(fa)確認(ren)了(le)根(gen)結(jie)線蟲感染對(dui)番(fan)茄(qie)葉(ye)綠素(su)含量(liang)的(de)影響，其(qi)中(zhong)感染根(gen)結(jie)線蟲的(de)番(fan)茄(qie)葉(ye)片中(zhong)葉(ye)綠素(su)a和(he)b含量(liang)顯(xian)著減(jian)少(shao)。然後(hou)用葉綠素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像技術(shu)對(dui)番(fan)茄(qie)葉(ye)片進(jin)行分(fen)析(xi)，能(neng)夠(gou)明(ming)顯(xian)看到(dao)葉綠素(su)熒(ying)光(guang)參(can)數(shu)的(de)變化(hua)，這(zhe)表(biao)明(ming)葉綠素(su)熒(ying)光(guang)參(can)數(shu)（Fm）對(dui)根(gen)結(jie)線蟲的(de)脅迫響(xiang)應(ying)靈(ling)敏度很高(gao)。LIBS光(guang)譜數(shu)據顯(xian)示(shi)感染根(gen)結(jie)線蟲的(de)番(fan)茄(qie)葉(ye)片中(zhong)Mg信號強度顯(xian)著高(gao)於對(dui)照，線蟲脅迫中(zhong)Mg元(yuan)素含量(liang)上升(sheng)，對(dui)其(qi)進(jin)壹步(bu)分(fen)析(xi)有(you)助(zhu)於了(le)解番(fan)茄(qie)應(ying)對(dui)線蟲脅迫的(de)響應(ying)機(ji)制。

對(dui)線蟲感染的(de)番(fan)茄(qie)根(gen)莖(jing)的(de)CFI+LIBS分(fen)析(xi)結(jie)果基本(ben)與(yu)番(fan)茄(qie)葉(ye)片的(de)實(shi)驗(yan)數(shu)據壹致。其(qi)中(zhong)感染後(hou)的(de)番(fan)茄(qie)莖(jing)葉綠素(su)熒(ying)光(guang)強度顯(xian)著降低(di)，莖(jing)中(zhong)Mg元(yuan)素信號強度顯(xian)著上升(sheng)。

感染建(jian)蘭花(hua)葉病(bing)毒(du)的(de)煙草(cao)葉中(zhong)葉(ye)綠素(su)明(ming)顯(xian)減少(shao)，出現(xian)黃(huang)化(hua)區域。葉綠素(su)熒(ying)光(guang)參(can)數(shu)在(zai)病(bing)毒(du)感染後(hou)變化(hua)十分(fen)明(ming)顯(xian)，其(qi)中(zhong)葉(ye)片感染區(qu)域和(he)非感染區(qu)域葉綠素(su)熒(ying)光(guang)差(cha)異(yi)顯(xian)著。這(zhe)映證(zheng)了(le)葉綠素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像技術(shu)在(zai)植(zhi)物(wu)病(bing)毒(du)感染評(ping)估(gu)方(fang)面(mian)的(de)應(ying)用(yong)前景。與(yu)對(dui)照相(xiang)比(bi)，感染樣(yang)本中(zhong)C元(yuan)素的(de)發射線強度增加(jia)，Mg元(yuan)素的(de)發射線強度降低(di)。這(zhe)種(zhong)不同(tong)感染情(qing)境(jing)下(xia)，不同(tong)作物(wu)的(de)元素含量(liang)變化(hua)差(cha)異(yi)可能與不同(tong)病原菌感染和(he)植(zhi)物(wu)本(ben)體(ti)的(de)抗(kang)脅迫(po)作用機(ji)理(li)相關(guan)。

以(yi)上案例用(yong)數(shu)據證(zheng)明(ming)了(le)葉綠素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像與LIBS元(yuan)素分(fen)析(xi)技術(shu)在(zai)病(bing)蟲害領域的(de)應(ying)用(yong)潛力(li)，可(ke)以(yi)作為壹種多維視(shi)角(jiao)的(de)技術(shu)方(fang)案(an)應(ying)用(yong)於植(zhi)保(bao)領(ling)域的(de)各個(ge)方面(mian)。

易科泰(tai)植(zhi)物(wu)葉(ye)綠素(su)熒(ying)光(guang)成(cheng)像技術(shu)產品(pin)

應(ying)用(yong)：

遺傳(chuan)育種(zhong)、作物(wu)表(biao)型(xing)分(fen)析(xi)、作物(wu)生(sheng)理(li)生(sheng)態、光(guang)合(he)作用與(yu)光(guang)合(he)表(biao)型(xing)、作物(wu)生(sheng)物(wu)與(yu)非生(sheng)物(wu)脅(xie)迫(po)響(xiang)應(ying)、植(zhi)物(wu)保(bao)護(hu)、農(nong)藥(yao)效果評(ping)估(gu)等研究(jiu)領(ling)域。

易科泰(tai)LIBS快速元(yuan)素分(fen)析(xi)與(yu)成(cheng)像技術(shu)產品(pin)

應(ying)用(yong)：

l土(tu)壤分(fen)析(xi)：分(fen)析(xi)土(tu)壤(rang)樣本(ben)中(zhong)的(de)元素組(zu)成(cheng)，評(ping)估(gu)土(tu)壤(rang)肥(fei)力(li)和(he)汙(wu)染情(qing)況(kuang)；

l地(di)質勘(kan)探(tan)：用(yong)於巖石(shi)和(he)礦物(wu)的(de)元素分(fen)析(xi)，輔(fu)助地(di)質勘(kan)探(tan)和(he)礦物(wu)成(cheng)分(fen)研究(jiu)；

l金屬材料(liao)檢測(ce)：分(fen)析(xi)金屬及其(qi)合(he)金中(zhong)的(de)元素成(cheng)分(fen)，用於材料(liao)科(ke)學(xue)和(he)質量控(kong)制；

l環(huan)境(jing)監(jian)測(ce)：監(jian)測(ce)環(huan)境(jing)樣(yang)本(ben)（如(ru)沈(chen)積(ji)物(wu)、大(da)氣顆粒(li)物(wu)等）中(zhong)的(de)元素，評(ping)估(gu)環(huan)境(jing)汙(wu)染(ran)；

l生(sheng)物(wu)材料(liao)分(fen)析(xi)：測(ce)定生(sheng)物(wu)樣(yang)本(ben)（如(ru)毛(mao)發、血(xue)液、骨骼(ge)、腫(zhong)瘤(liu)等）中(zhong)的(de)元素，用(yong)於生(sheng)物(wu)醫(yi)學(xue)研究(jiu)；

l植(zhi)物(wu)分(fen)析(xi)：用(yong)於植(zhi)物(wu)組(zu)織中(zhong)元(yuan)素含量(liang)的(de)測定，幫(bang)助研究(jiu)植(zhi)物(wu)營(ying)養(yang)狀(zhuang)況(kuang)和(he)元(yuan)素吸(xi)收(shou)分(fen)布及植(zhi)物(wu)在(zai)重(zhong)金屬脅迫

下(xia)的(de)反(fan)應(ying)和(he)耐受(shou)性。

參(can)考(kao)文(wen)獻(xian)：

1. Senesi G S, De Pascale O, Marangoni B S, et al. Chlorophyll fluorescence imaging (CFI) and laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) applied to investigate tomato plants infected by the root knot nematode (RKN) Meloidogyne incognita and tobacco plants infected by Cymbidium ringspot virus[C]//Photonics. MDPI, 2022, 9(9): 627.