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易科泰多光谱荧光成像技术应用于园艺科学研究：气候变化条件下油菜的响应机制与健康评估

气候条件会影响植物的许多表型性状，包括生物化学、生理、形态以及它们在地球的分布。目前，人类活动造成的温室气体排放使全 球温度上升，并引起一系列的全 球气候变化。因此，科学家需要预测在未来越发严峻的环境条件下，植物如何进行响应和调节，并以此为基础培育能够应对未来气候条件的蔬菜与经济作物品种。

西班牙国家研究委员会的Mónica Pineda与Matilde Barón合作，利用FluorCam多光谱荧光成像技术，研究油菜在气候变化条件下的生长表型响应与健康状况。他们模拟了三种不同温度与CO2浓度的环境条件：

CCC：目前的气候条件

RCP 4.5：基于IPCC报告推测的2081–2100年气候条件（当前政府的气候变化应对政策）

RCP 8.5：基于IPCC报告推测的2081–2100年气候条件（不限制温室气体排放）

RGB彩色照片即可看到，在气候变化条件下，油菜叶片逐渐变色、枯萎。多光谱荧光参数F440和F520升高，代表次生代谢水平升高（植物次生代谢一般在应对病害、干旱等胁迫因素时才会显著升高）。多光谱荧光比值参数F680/F740升高，代表叶绿素浓度降低。

左：RGB成像图；右：多光谱荧光成像图

西班牙作为欧洲的“菜篮子”，对蔬菜、水果相关的研究极为重视。由于FluorCam叶绿素荧光与多光谱荧光成像技术能够非常灵敏地识别病害的发生，同时能够定量评估病害对植物光合电子传递和次生代谢的影响与作用机制。西班牙国家研究委员会在近十年间使用FluorCam叶绿素荧光与多光谱荧光成像技术结合其他表型成像技术，对蔬菜、水果病害进行了大量的研究。这一最 新研究成果证明，多光谱荧光成像技术不只是能够用于病害的次生代谢检测，在其他非生物胁迫因素研究中也有很大的潜力。

左：甜瓜细菌性软腐病的叶绿素荧光与多光谱荧光成像分析；右：西葫芦白 粉病的多光谱荧光成像分析

西班牙国家研究委员会这一系列研究使用的是FluorCam多光谱荧光成像系统。类似的研究工作也可以使用PhenoTron®-HSI多功能高光谱成像分析系统或PhenoTron® PTS植物表型成像分析系统，从而简便快捷地一站式完成多种表型成像测量与分析。

左：西班牙国家研究委员会使用的FluorCam开放式多光谱成像系统；

右：新型FluorCam 1300植物叶绿素荧光与多光谱荧光成像系统

左：PhenoTron®-HSI多功能高光谱成像分析系统；右：PhenoTron® PTS植物表型成像分析系统

参考文献：

1.     Pineda M, et al. 2022. Health Status of Oilseed Rape Plants Grown under Potential Future Climatic Conditions Assessed by Invasive and Non-Invasive Techniques. Agronomy 12: 1845

2.     Pineda M, et al. 2018. Detection of bacterial infection in melon plants by classification methods based on imaging data. Front. Plant Sci. 9(164), doi: 10.3389/fpls.2018.00164

3.     Pérez-Pizá MC, et al. 2019. Improvement of growth and yield of soybean plants through the application of non-thermal plasmas to seeds with different health status. Heliyon 5: e01495

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