中美贸易波动下的科研刚需破局：欧洲原装植物光合表型方案，稳供无忧！

2025-05-06 16:06:03 37阅读次数

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在波及全球的中美贸易战背景下，多变的关税和进出口政策为国际先进科研设备的推广和应用带来了极大的不确定性。北京易科泰作为深耕“生态-农业-健康”研究监测技术领域二十多年的老牌厂商，与几十所国际生态仪器的研发机构和厂商建立了密切的合作关系，现推出系列欧洲原装进口的国际先进光合植物表型设备和技术方案——传统植物光合仪 + 叶绿素荧光成像仪。其中光合仪从气体交换层面反映光合作用的物质交换情况，叶绿素荧光成像系统从光化学反应层面揭示光合作用内部机制，光合仪与叶绿素荧光成像仪联用可实现光合效率的时空动态解析，全面揭示环境变化与植物光能吸收、电子传递及碳同化的综合影响。

类型		传统植物光合仪	叶绿素荧光成像仪
产地		英国	捷克
样式
可测量参数	参数	净光合速率（Pn）	最大光量子效率（Fv/Fm）
	含义	反映植物光合作用与呼吸作用的差值；	PSII光能转换效率的理论最大值；
	应用	生长潜力评估、环境适应性研究、胁迫响应分析等	胁迫预警、胁迫机制研究、光抑制评估、逆境恢复能力等
	参数	蒸腾速率（Tr）	实际光量子效率（ΦPSII）
	含义	单位时间内单位叶面积通过气孔散失的水分量	光适应状态下PSII的实际光能转化效率
	应用	水分利用效率、环境调控机制、生态水文效应等	光合电子传递效率、光能利用动态
	参数	气孔导度（Gs）	非光化学淬灭（NPQ）
	含义	气孔开放程度的气体扩散能力	植物热耗散能力
	应用	气体交换调控、胁迫响应标志、品种筛选依据	光保护能力、环境适应性
	参数	胞间CO₂浓度（Ci）	电子传递速率（ETR）
	含义	叶片细胞间隙的CO₂浓度，反映光合作用对CO₂的利用效率	光化学反应中线性电子传递链的活跃程度
	应用	光合限制类型判别、CO₂利用效率研究、环境响应机制等	光合效率评估、胁迫响应机制、代谢调控研究
应用场景		育种与栽培：品种筛选、施肥优化、灌溉管理；生态学研究：碳汇评估、气候变化响应、污染生态学；植物生理学：胁迫生理、代谢调控	农业育种：抗逆品种筛选、肥效评估；生态毒理学：污染物检测、生态修复评估；植物生理学：表型组学、光合机制研究、时空异质性分析

联合应用案例：

1）从基因型到表型：植物抗逆性机制研究

吉林农大、中科院、浙江大学、中国科学院大学等联合团队发表的文章《Salt stress improves the low-temperature tolerance in sugar beet in which carbohydrate metabolism and signal transduction are involved》中，结合利用转录组+代谢组+植物光合表型技术，深入剖析了盐胁迫下甜菜低温耐受性的生理机制，验证盐胁迫能提高甜菜低温耐受性且通过激素信号和碳水化合物代谢起作用的假设。

图1. 盐和低温胁迫对甜菜叶片形态、生物量、相对含水量、电解质渗漏、光合色素浓度、光合作用和叶绿素荧光参数的影响。

研究表明，盐胁迫能维持甜菜在低温下较高的光合潜力，减少 ROS 积累，进而提高其低温耐受性。从基因组数据中分析发现了多个与氨基酸、碳水化合物、脂质代谢及信号转导相关的差异基因，揭示盐胁迫通过调节激素信号通路、脂肪酸延长以及碳水化合物代谢相关的关键基因、酶和代谢物发挥作用；同时，LCpro 光合仪测量的净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间 CO₂浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr）等参数显示，盐胁迫能缓解低温对甜菜光合作用的抑制，促进光合碳同化；FluorCam 叶绿素荧光成像系统测量的 PSII 最大光化学效率（Fv/Fm）等参数表明，盐胁迫提升了低温下 PSII 受体侧的电子传递能力，维持了叶片的光合性能。多技术角度联合验证了盐胁迫会增强甜菜的低温耐受性。

2） 种质资源：通过植物表型信息挖掘潜在遗传资源

英国一个由植物学、作物科学、生命科学等多学科联合的研究团队，在文章《Variation in key leaf photosynthetic traits across wheat wild relatives is accession dependent not species dependent》中，基于植物光合生理、遗传育种、基因分型等技术，通过研究对比多个小麦野生近缘种的光合、气孔、叶绿素荧光动态和形态等植物表型性状差异，挖掘潜在的遗传信息资源。为将野生近缘种的遗传多样性引入现代小麦品种，以提高小麦光合作用效率和产量提供理论依据和实践指导。

图2. 上图：现代小麦品种与5个野生近缘属的光合能力差异；

中图：不同小麦种质在气孔响应和光合效率上的差异；

左下图：不同小麦达到非光化学淬灭（NPQ）50% 最大值或最小值所需时间的差异；

右下图：CO2和光饱和光合同化率A_max 与NPQ诱导和松弛时间之间的关系

文章选取了全球88份小麦野生近缘种种质，涵盖5个属的41个物种，同时选用3个现代小麦品种作对照，利用英国LCpro系列光合仪与捷克FluorCam系列叶绿素荧光成像系统监测小麦光合表型参数变化，以全面分析小麦野生近缘种与现代品种间的光合性状差异。88 份种质间光和CO2饱和光合同化率A_max差异达 2.3 倍，现代品种的A_max不高于野生近缘种，变异主要取决于种质。不同属和种质在最大羧化速率V_cmax、电子传递速率J_max、V_cmax：J_max比值及CO2同化限制点C_itransition存在显著差异。动态光合方面，不同属和种质在叶绿素荧光参数响应、NPQ 诱导和松弛时间存在差异，现代小麦 NPQ 松弛快但诱导慢。气孔动力学上，野生近缘种气孔响应存在显著变异，部分比现代小麦快，且气孔响应与光合参数存在复杂关系。叶形态特征与光合能力相关，如 SLA 与A_max呈显著负相关性。

3） 环境适应：评估沙漠植物对未来降水模式的潜在适应性

为全面评估气候变化背景下的沙漠植物对未来降水模式的适应性，甘肃农大的科研团队在文章《Photosynthetic and Antioxidant Responses of Gymnocarpos przewalskii to Simulated Rainfall Changes》中利用易科泰的光合仪和叶绿素荧光成像系统探究不同降雨水平对裸果木气体交换参数、叶绿素荧光特性和抗氧化系统的影响。

图3. 左图：降雨变化下裸果木叶光合特征参数的变化；右图：降雨变化时叶绿素荧光参数的变化

研究中通过LCpro 光合仪从气体交换层面反映光合作用的物质交换情况，FluorCam 叶绿素荧光成像系统从光化学反应层面揭示光合作用内部机制，二者搭配全面研究裸果木光合特性。实验结果表明降雨增加，净光合速率P_n和蒸腾速率Tr会显著上升；而降雨减少时，Pn的下降由气孔（15% 减少时）和非气孔（30% 减少时）限制引起，且降雨减少显著提高水分利用效率（WUE），30% 降雨减少会显著降低最大光合能力和弱光利用能力。同时降雨减少会使Fo、NPQ_Lss等叶绿素荧光参数下降，Fv/Fo、Fv/Fm增加，反映了植物PSII系统的受影响情况。

1. Liu L, Gai Z, Qiu X, et al. Salt stress improves the low-temperature tolerance in sugar beet in which carbohydrate metabolism and signal transduction are involved[J]. Environmental and Experimental Botany, 2023, 208: 105239.

2. McAusland L, Vialet‐Chabrand S, Jauregui I, et al. Variation in key leaf photosynthetic traits across wheat wild relatives is accession dependent not species dependent[J]. New Phytologist, 2020, 228(6): 1767-1780.

3. Huan H, Cui P, Lu G, et al. Photosynthetic and Antioxidant Responses of Gymnocarpos przewalskii to Simulated Rainfall Changes[J]. Forests, 2023, 14(4): NA-NA.

北京易科泰是国内技术领先的植物表型分析技术企业，致力于生态-农业-健康研究监测技术的推广、研发与服务，为客户提供全方位的植物表型分析技术方案：

♦ FP/AP系列手持式叶绿素荧光仪

♦ FluorCam系列叶绿素荧光成像仪

♦ FluorTron系列叶绿素荧光/多功能高光谱成像系统

♦ PhenoPlot®-SIF轻便型高光谱成像技术

♦ PhenoTron® PTS植物表型成像分析系统

♦ ET-LEDIF叶绿素荧光监测系统