葉(ye)綠(lv)素熒(ying)光成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)揭(jie)示(shi)植(zhi)物(wu)促(cu)生(sheng)菌(jun)提升番(fan)茄熱波耐受(shou)新(xin)路徑

     今年三(san)伏雖(sui)已結束(shu)，但全國多(duo)地(di)仍(reng)將(jiang)持續35℃甚(shen)至38℃以(yi)上(shang)高(gao)溫天氣(qi)，農作(zuo)物(wu)熱脅迫(po)風(feng)險仍(reng)較高(gao)。全(quan)球(qiu)變暖、氣(qi)候(hou)惡(e)化(hua)引發頻(pin)繁熱浪，番(fan)茄等高(gao)溫敏感(gan)型作物(wu)在這(zhe)樣(yang)的氣(qi)候(hou)背(bei)景(jing)下(xia)，面(mian)臨(lin)光(guang)合(he)效(xiao)率下(xia)降、減產等挑(tiao)戰，通過(guo)育(yu)種、栽培(pei)等手段提升作物(wu)蔬(shu)果的熱耐受(shou)性至關(guan)重要。
     針(zhen)對(dui)這(zhe)壹(yi)農業(ye)痛(tong)點(dian)，裏(li)斯(si)本大(da)學(xue)研(yan)究團(tuan)隊在(zai)《Plant Stress》發(fa)表(biao)突破性成(cheng)果(guo)：通過(guo)不(bu)同(tong)方法給(gei)番(fan)茄施(shi)用植(zhi)物(wu)促(cu)生(sheng)菌(jun)（PGPB），結合(he)易(yi)科(ke)泰葉(ye)綠(lv)素熒(ying)光成(cheng)像(xiang)系(xi)統(tong)對(dui)OJIP快(kuai)速(su)熒(ying)光動力學(xue)曲線(xian)、光(guang)化學(xue)參(can)數等進行分(fen)析(xi)、建模，精(jing)準量(liang)化(hua)，研究PGPB及(ji)不(bu)同(tong)施(shi)用方法對(dui)提升番(fan)茄熱波脅迫(po)（heat wave stress）耐受(shou)性的效(xiao)果。
     植(zhi)物(wu)促(cu)生(sheng)菌(jun)(PGPB)通過(guo)提高(gao)養分(fen)利用效(xiao)率或(huo)增強脅迫(po)耐受(shou)性來提升作物(wu)產量(liang)。針(zhen)對(dui)特定(ding)非生(sheng)物(wu)或生(sheng)物(wu)脅迫(po)而(er)設計(ji)的合(he)成(cheng)細(xi)菌(jun)群落(luo)（SynCom）應用(yong)是前(qian)景的工具——其(qi)中不(bu)僅(jin)微生(sheng)物(wu)群落(luo)的設計(ji)是應(ying)用成功的關(guan)鍵(jian)因(yin)素，SynCom施(shi)用技(ji)術(shu)的選(xuan)擇也能(neng)增(zeng)強其(qi)效(xiao)用。

     左(zuo)圖為(wei)本文(wen)中(zhong)使用(yong)的大型版FluorCam葉綠(lv)素熒(ying)光成(cheng)像(xiang)系(xi)統(tong)（示(shi)意圖），右側為選(xuan)區(qu)分(fen)析(xi)後的實(shi)時(shi)Fs熒(ying)光成(cheng)像(xiang)結果。系(xi)統(tong)具(ju)備葉綠(lv)素熒(ying)光成(cheng)像(xiang)功(gong)能，還可選(xuan)配(pei)多(duo)光(guang)譜熒(ying)光成(cheng)像(xiang)，OJIP快(kuai)速(su)熒(ying)光動力學(xue)成(cheng)像(xiang)，UV-MCF紫外(wai)激發(fa)多(duo)光(guang)譜熒(ying)光成(cheng)像(xiang)等功能(neng)。成(cheng)像面(mian)積35×35cm，滿足大(da)型(xing)植物(wu)活體成像(xiang)。
試(shi)驗方法：
     研究中(zhong)，首(shou)先利用(yong)鹽沼(zhao)植物(wu)根際(ji)分(fen)離(li)的4種菌(jun)，混合(he)成(cheng)PGPB Syncom，之(zhi)後通過(guo)灌(guan)溉(gai)法（W）、種子接(jie)種法（SI）、藻酸(suan)鹽微球(qiu)包埋(mai)法（AS）、葉面(mian)噴施(shi)法（LS）4種方法分(fen)別(bie)施(shi)用到兩組番(fan)茄植(zhi)株上(shang)，對(dui)照(zhao)組為未(wei)噴施(shi)組（NI）。之後對(dui)番(fan)茄進行熱波暴露處理(li)2天(tian)，其(qi)中25/21℃（day/night）作(zuo)為(wei)對(dui)照(zhao)組（C），42/38℃（day/night）為熱波處理(li)（HW），處(chu)理(li)完(wan)後在25/21℃（day/night）恢(hui)復(fu)14天為(wei)R組。

表(biao)型(xing)分(fen)析(xi)：

• 形(xing)態(tai)學(xue)指(zhi)標：株高(gao)、活分(fen)支數、葉面(mian)積，其(qi)中(zhong)葉面(mian)積由(you)FluorCam葉(ye)綠(lv)素熒(ying)光成(cheng)像(xiang)系(xi)統(tong)分(fen)析(xi)獲得(de)。熱波處理(li)時(shi)，藻酸(suan)鹽微球(qiu)包埋(mai)法處理(li)的番(fan)茄，株高(gao)和(he)分(fen)枝數維(wei)持最(zui)佳（接(jie)近(jin)對(dui)照(zhao)組），葉面(mian)噴施(shi)組葉面(mian)積顯(xian)著增加。恢(hui)復(fu)期，灌(guan)溉(gai)法和(he)藻酸(suan)鹽微球(qiu)組株高(gao)恢(hui)復(fu)。

• 光(guang)合(he)響應：葉(ye)綠(lv)素熒(ying)光成(cheng)像(xiang)——OJIP快(kuai)速(su)熒(ying)光動力學(xue)分(fen)析(xi)

1. 葉綠(lv)素熒(ying)光參(can)數反映番(fan)茄光(guang)合(he)狀(zhuang)態(tai)差(cha)異(yi)

• 熱波脅迫(po)期(qi)：未噴施(shi)組（NI）的Fv/Fm顯(xian)著下降(jiang)（PSII損(sun)傷(shang)），能量(liang)耗(hao)散(san)（DI/RC）升(sheng)高(gao)。PGPB噴施(shi)組，Fv/Fm維(wei)持相對(dui)較(jiao)高(gao)，推(tui)測PBPG施(shi)用提升番(fan)茄反(fan)應(ying)中(zhong)心(xin)密(mi)度（RC/ABS） 和降(jiang)低能量(liang)耗(hao)散(san)而(er)緩(huan)解損(sun)傷(shang)。其中藻酸(suan)鹽微球(qiu)組（AS）和葉(ye)面(mian)噴施(shi)組（LS）維(wei)持較高(gao)的Fv/Fm（>0.7），電子傳(chuan)遞(di)鏈(lian)（ET/RC）損(sun)傷(shang)最(zui)小(xiao)，說明(ming)其對(dui)番(fan)茄熱波耐受(shou)性的改善最(zui)為顯(xian)著。

• 恢(hui)復(fu)期：藻酸(suan)鹽微球(qiu)組（AS）和灌(guan)溉(gai)組（W）的Fv/Fm、ET/RC恢(hui)復(fu)至接(jie)近(jin)脅(xie)迫(po)前(qian)水平。種子接(jie)種組（SI）熒(ying)光參(can)數值與未接(jie)種組相似(si)，恢(hui)復(fu)能力最(zui)弱(ruo)。

2. OJIP快(kuai)速(su)熒(ying)光動力學(xue)曲線(xian)
     OJIP曲線(xian)顯(xian)示，對(dui)照(zhao)組（淺綠(lv)色）所(suo)有植株無論采(cai)用(yong)何種PGPB施(shi)用技(ji)術(shu)，其考茨(ci)基(ji)曲線(xian)在(zai)形(xing)態(tai)和熒(ying)光強(qiang)度方面(mian)均(jun)表現(xian)相(xiang)似(si)。當熱波處理(li)（紅(hong)色(se)）後，未接(jie)種植株的熒(ying)光強(qiang)度在整個(ge)曲線(xian)範(fan)圍(wei)內(nei)急(ji)劇(ju)下(xia)降(jiang)，同(tong)時(shi)喪(sang)失了曲線(xian)的拐(guai)點(dian)特征(zheng)，在(zai)恢(hui)復(fu)期，熒(ying)光值(zhi)增(zeng)強(qiang)，OJIP曲線(xian)拐(guai)點(dian)恢(hui)復(fu)恢(hui)復(fu)。在恢(hui)復(fu)期，LS、W、AS三(san)種PGPB施(shi)用方式處(chu)理(li)的番(fan)茄熒(ying)光增(zeng)強(qiang)最(zui)為明(ming)顯(xian)。

• 統(tong)計(ji)模型驗證——PLS-DA

     利用(yong)獲得(de)的熒(ying)光數據采(cai)用(yong)PLS-DA法建模分(fen)析(xi)，能以(yi)精(jing)度展示溫度、施(shi)用方法的特異(yi)性熒(ying)光特征(zheng)，準確區(qu)分(fen)不(bu)同(tong)的PGPB施(shi)用方法對(dui)植(zhi)物(wu)光化(hua)學(xue)產(chan)生(sheng)的差(cha)異(yi)化影(ying)響，為未(wei)來采(cai)用(yong)該接(jie)種技(ji)術(shu)進行表型(xing)評(ping)估提供了工具。結果表(biao)明(ming)，盡管(guan)PLS-DA雙(shuang)標圖中(zhong)存(cun)在較(jiao)大離(li)散(san)度，但采(cai)用(yong)藻酸(suan)鹽球體施(shi)用（AS）的植株在模型訓(xun)練相位(wei)展現出(chu)非(fei)常(chang)特異(yi)性的熒(ying)光特征(zheng)（組別(bie)準確率達(da)100%），展現出(chu)持續促(cu)進植物(wu)生(sheng)長和應激反(fan)應(ying)的高(gao)效(xiao)性及(ji)可(ke)擴展性。

• 機(ji)制(zhi)分(fen)析(xi)

     PGPB SynCom通過(guo)產(chan)生(sheng)ACC脫氨酶(mei)，降(jiang)低乙烯積累(lei)，減少(shao)PSII供(gong)體側損(sun)傷(shang)，從而(er)促(cu)進植株生(sheng)長並提升光合(he)效(xiao)率。研(yan)究還發現(xian)脅迫(po)緩(huan)解後能量(liang)耗(hao)散(san)減(jian)少，表明(ming)PGPB SynCom應用形(xing)成了高(gao)效(xiao)的熱耗(hao)散(san)機(ji)制。

• 應用價(jia)值(zhi)

     葉綠(lv)素熒(ying)光成(cheng)像(xiang)手(shou)段不(bu)僅(jin)量(liang)化(hua)了PGPB對(dui)光(guang)系(xi)統(tong)的保護效(xiao)應，還可作(zuo)為PGPB接(jie)種效(xiao)果的高(gao)通量(liang)表(biao)型工具，通過(guo)統(tong)計(ji)模型為(wei)施(shi)用技(ji)術(shu)優化(hua)提供了可量(liang)化(hua)的表型標記(ji)。從施(shi)用技(ji)術(shu)角(jiao)度，在提升番(fan)茄熱波耐受(shou)性的效(xiao)用方面(mian)，藻酸(suan)鹽微球(qiu)包埋(mai)法 > 葉面(mian)噴施(shi)法 ≈ 灌(guan)溉(gai)法 > 種子接(jie)種法，而(er)藻酸(suan)鹽微球(qiu)法需(xu)接(jie)種劑量(liang)少(shao)、菌(jun)體存(cun)活率(lv)高(gao)，更(geng)適(shi)合(he)規(gui)模化農業(ye)應用(yong)。

易(yi)科(ke)泰生(sheng)態(tai)技(ji)術(shu)——葉綠(lv)素熒(ying)光技(ji)術(shu)專家(jia)
     易(yi)科(ke)泰致(zhi)力於為科(ke)研和應用(yong)領域提供先進的葉綠(lv)素熒(ying)光技(ji)術(shu)解決(jue)方案，擁有(you)FluorCam葉(ye)綠(lv)素熒(ying)光成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)、PlantScreen表型(xing)成像(xiang)技(ji)術(shu)；以(yi)及FluorTron®動態(tai)葉綠(lv)素熒(ying)光成(cheng)像(xiang)技(ji)術(shu)、FluorTron®葉綠(lv)素熒(ying)光光(guang)譜(pu)成(cheng)像技(ji)術(shu)、FluorTron®多(duo)功(gong)能高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)技(ji)術(shu)、PhenoTron表型(xing)平臺等系(xi)列產品。