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                                                  易科泰葉綠素熒光成像技術應用于園藝科學研究—花卉與觀賞植物

                                                  發布時間: 2023-10-27  點擊次數: 739次

                                                  FluorCam葉綠素熒光成像技術能夠靈敏、快捷、無損地測量植物光合能力、光合電子傳遞鏈功能和光系統逆境響應,因此從技術問世之初就被廣泛應用于花卉、水果、蔬菜等園藝植物研究中。 

                                                  在花卉與觀賞植物的相關研究中,FluorCam葉綠素熒光成像技術廣泛應用于抗逆、生理生態、采后保存、優化培養條件等研究方向。下面介紹部分近期研究案例:

                                                  一、 外源鈣對月季熱脅迫抗性的作用

                                                  河南農業大學將修剪后的月季Rosa hybrida Carolla進行了晝夜溫度35/20℃的熱脅迫處理。在其花芽萌發一周后,在葉片上噴施不同濃度的CaCl2溶液。之后利用FluorCam葉綠素熒光成像系統檢測葉片的最小熒光Fo、最大熒光Fm、PSII最大量子產額Fv/Fm(即最大光化學效率)、非光化學淬滅系數NPQ、熒光衰減比率Rfd(也稱為活力指數)。同時利用光合儀檢測葉片的凈光合速率、蒸騰速率、氣孔導度并計算其水分利用效率WUE。結果表明,葉片施加的外源鈣增強了月季光合系統對熱脅迫的抗逆,既表現在維持光系統PSII的光能轉換效率、減少熱耗散;又減輕了高溫對CO2同化與水分利用的影響。

                                                  二、 白化鳳凰木的光合生理特性

                                                  植物部分或全部缺失葉綠素被稱為白化。白化現象在50多種植物中都有所發現,包括裸子植物、單子葉植物和雙子葉植物。巴西Universidade Federal de Jataí的科學家對鳳凰木Delonix regia的白化進行了研究,希望弄清除了缺失葉綠素,植物白化還造成了結構和生理的哪些改變。

                                                  研究人員從一棵母樹上采集種子培育了2400株幼苗。從中挑選出白化的幼苗,分析其葉綠素含量并使用FluorCam葉綠素熒光成像系統檢測其光合特性。結果表明,白化鳳凰木的葉綠素含量顯著降低,但其PSII最大光化學效率Fv/Fm和實際光化學效率(Fm-F)/Fm(即量子產額QY)則與非白化植株基本相同,說明其剩余的PSII光合結構功能是完整的。白化鳳凰木的非光化學淬滅系數NPQ顯著降低,一方面減少了PSII熱耗散的能量,盡量維持光合電子傳遞能量;另一方面說明它應對高光照的光保護能力大大降低。同時,白化鳳凰木的熒光衰減比率Rfd(也稱為活力指數)也顯著降低,證明白化還是不可避免地影響了其在光照條件下的活力。 

                                                  三、 切花的采后保鮮

                                                  鮮切花在采摘運輸過程中,由于高溫、運輸時長等原因,導致其組織衰老、水分損失、品質下降,甚至腐敗變質。因此研究鮮切花在保存過程中的生理變化并以此考察各種保鮮技術的效果是對鮮切花產業是即為重要的。

                                                  韓國世宗大學對此開展了多年的研究,對不同品種的月季施加了各種防腐液、乙烯抑制劑乃至草藥提取液,以評估最佳的保鮮運輸制劑。FluorCam葉綠素熒光系統測量的最大光化學效率Fv/Fm可直接衡量植物的脅迫受損程度,為鮮花保存過程中的活力評估鑒定提供了最有力的證據。

                                                  四、 補充光照改善觀賞鳳梨花序的發育

                                                  補充光照是觀賞花卉培育中廣泛使用的技術手段。伊朗德黑蘭大學的科學家使用不同紅藍配比的補充光培養美葉光萼荷Aechmea fasciata Primera’,星花鳳梨Guzmania Rostara’ 和麗穗鳳梨Vriesea Splenriet’,通過FluorPen手持式葉綠素熒光儀(帶有光量子傳感器)和手持式光譜儀來確定培養光強與光質組成。結果表明增加補充光中的藍光組分,能夠顯著促進花序的出現與發育。同時,利用FluorPen手持式葉綠素熒光儀測量OJIP快速動力學曲線與光化學活性性能指數PIABS,FluorCam葉綠素熒光系統成像測量最大光化學效率Fv/Fm、非光化學淬滅系數NPQ等,發現增加藍光組分也能在一定程度上改善一些鳳梨品種的光合特性。

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                                                  1.Wang H, Shen Y, Wang K, et al. Effect of Exogenous Calcium on the Heat Tolerance in Rosa hybrida ‘Carolla’. Horticulturae, 2022, 8(10): 980

                                                  2.Silva LAS, et al. 2020. Albinism in plants far beyond the loss of chlorophyll: Structural and physiological aspects of wildtype and albino royal poinciana (Delonix regia) seedlings. Plant Biology 22(5): 761-768

                                                  3.Ha STT, et al. 2019. Extension of the Vase Life of Cut Roses by Both Improving Water Relations and Repressing Ethylene Responses. Horticultural Science and Technology 37(1):65-77

                                                  4.Ha STT, et al. 2019. Simultaneous Inhibition of Ethylene Biosynthesis and Binding Using AVG and 1-MCP in Two Rose C*rs with Different Sensitivities to Ethylene. Journal of Plant Growth Regulation 39:553–563

                                                  5.Javadi Asayesh E, Aliniaeifard S, Askari N, et al. Supplementary light with increased blue fraction accelerates emergence and improves development of the inflorescence in Aechmea, Guzmania and Vriesea. Horticulturae, 2021, 7(11): 485.

                                                   

                                                  北京易科泰生態技術公司提供園藝植物光合與抗逆全面技術方案:

                                                  FluorPen/AquaPen手持儀葉綠素熒光儀

                                                  FluorCam葉綠素熒光成像系統

                                                  FluorCam多光譜熒光成像系統

                                                  FluorTron®多功能高光譜成像分析系統

                                                  PlantScreen植物高通量表型成像分析平臺

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