植物中表型成像检测方案(植物表型测量)

易 科 泰 生 态 技 术 有 限 公 司 Ecotech Ecological Technology Ltd. From FluorCam to PlantScreen——植物表型成像分析图片展（一） FluorCam和PlantScreen分别是国内外广泛使用的叶绿素荧光成像系统和植物大型表型成像分析平台。 全球顶尖的研究机构充分发挥了它们的功能，取得了顶尖的研究成果。我们将陆续摘选代表性研究论文中的成像图分享给大家。这些成像图“华而又实”——画面优美、结论直观、真实可信，从中可以获得视觉和思维的双重享受。 本文摘选了世界知名大学赫尔辛基大学（University of Helsinki）和伦敦大学学院（University College London）发表的3篇论文中的表型图片。 甘薯病毒感染表型成像，Wang L, et al. Plant methods, 2019. 赫尔辛基大学农业科学系使用位于芬兰国家植物表型基础设施（NaPPI）的PlantScreen植物表型系统监测病毒感染对甘薯形态和生理的影响，发现通过叶绿素荧光成像和热成像观察到的不同处理的差异与甘薯体内病毒的累积和分布相关。 上图展示了两种处理的甘薯顶端成像图，包括RGB图、叶绿素荧光参数（Fv、qP、ΦPSII）图和热成像图。Wt-H是健康野生甘薯，Wt-FC是受羽状斑驳病毒（SPFMV）和褪绿矮化病毒（SPCSV）感染的野生甘薯。通过成像图可直观看出两种处理的甘薯的形态、光合活性和气孔功能（叶温）差异显著，而生理指标（qP、NPQ、TIR等）更为敏感。 NaPPI链接：https://www.helsinki.fi/en/infrastructures/national-plant-phenotyping 本氏烟农杆菌渗入表达SSP后表型成像，Wen Z, et al. Fungal genetics and biology, 2019 赫尔辛基大学农林学院使用PlantScreen植物表型系统的RGB成像单元和叶绿素荧光成像单元研究了小孔异担子菌（Heterobasidion parviporum）基因编码的小分泌蛋白质（SSP）对本氏烟的影响。 上图展示了使用了农杆菌渗入法表达了HpSSP35.8小分泌蛋白质的本氏烟（+SP是叶片表达的一测，C是叶片未表达的一侧）RGB成像图和叶绿素荧光成像图。从中能够看出ΦPSII最为敏感，在渗入3小时后即明显降低。 拟南芥衰老过程叶绿素荧光成像，Wingler A, et al. New Phytologist, 2004 伦敦大学学院生物学系使用FluorCam叶绿素荧光成像系统研究拟南芥衰老过程中的光合生理变化（a-d分别是F0、Fm、Fv/Fm和NPQ的成像图）。 发现虽然拟南芥在30-50天这段时间内莲座叶一直在向外延伸、变大，50天以后叶子才不再生长，继而黄化、枯萎。但实际上从第30天左右开始，NPQ就开始升高（d图），ΦPSII开始减小，表明虽然莲座叶在延伸变大，但光系统光能的利用率降低，热耗散增强，光保护能力提升，说明衰老已经发生了。并且叶尖部分Fv/Fm比叶基部分减小得更快（c图），说明衰老是从叶尖开始，逐步“蔓延”到叶基。 FluorCam和PlantScreen分别是国内外广泛使用的叶绿素荧光成像系统和植物大型表型成像分析平台。全球顶尖的研究机构充分发挥了它们的功能，取得了顶尖的研究成果。我们将陆续摘选代表性研究论文中的成像图分享给大家。这些成像图“华而又实”——画面优美、结论直观、真实可信，从中可以获得视觉和思维的双重享受。本文摘选了世界知名大学赫尔辛基大学（University of Helsinki）和伦敦大学学院（University College London）发表的3篇论文中的表型图片。甘薯病毒感染表型成像，Wang L, et al. Plant methods, 2019.赫尔辛基大学农业科学系使用位于芬兰国家植物表型基础设施（NaPPI）的PlantScreen植物表型系统监测病毒感染对甘薯形态和生理的影响，发现通过叶绿素荧光成像和热成像观察到的不同处理的差异与甘薯体内病毒的累积和分布相关。上图展示了两种处理的甘薯顶端成像图，包括RGB图、叶绿素荧光参数（Fv、qP、ΦPSII）图和热成像图。Wt-H是健康野生甘薯，Wt-FC是受羽状斑驳病毒（SPFMV）和褪绿矮化病毒（SPCSV）感染的野生甘薯。通过成像图可直观看出两种处理的甘薯的形态、光合活性和气孔功能（叶温）差异显著，而生理指标（qP、NPQ、TIR等）更为敏感。NaPPI链接：https://www.helsinki.fi/en/infrastructures/national-plant-phenotyping本氏烟农杆菌渗入表达SSP后表型成像，Wen Z, et al. Fungal genetics and biology, 2019赫尔辛基大学农林学院使用PlantScreen植物表型系统的RGB成像单元和叶绿素荧光成像单元研究了小孔异担子菌（Heterobasidion parviporum）基因编码的小分泌蛋白质（SSP）对本氏烟的影响。   上图展示了使用了农杆菌渗入法表达了HpSSP35.8小分泌蛋白质的本氏烟（+SP是叶片表达的一测，C是叶片未表达的一侧）RGB成像图和叶绿素荧光成像图。从中能够看出ΦPSII最为敏感，在渗入3小时后即明显降低。拟南芥衰老过程叶绿素荧光成像，Wingler A, et al. New Phytologist, 2004伦敦大学学院生物学系使用FluorCam叶绿素荧光成像系统研究拟南芥衰老过程中的光合生理变化（a-d分别是F0、Fm、Fv/Fm和NPQ的成像图）。发现虽然拟南芥在30-50天这段时间内莲座叶一直在向外延伸、变大，50天以后叶子才不再生长，继而黄化、枯萎。但实际上从第30天左右开始，NPQ就开始升高（d图），ΦPSII开始减小，表明虽然莲座叶在延伸变大，但光系统光能的利用率降低，热耗散增强，光保护能力提升，说明衰老已经发生了。并且叶尖部分Fv/Fm比叶基部分减小得更快（c图），说明衰老是从叶尖开始，逐步“蔓延”到叶基。