FluorCam便携式光合联用叶绿素荧光成像系统

植物面对各种生物和非生物胁迫时，会调整它们的响应机制来优化发育和适应程序。UV辐射作为一种环境因子，会影响植物的光合过程并触发细胞死亡。华沙生命科学大学的Anna Rusaczonek评估了红/远红光感受器光敏色素A和光敏色素B在拟南芥UV胁迫响应中的作用。通过测量相关突变株的CO2同化、叶绿素荧光（包括荧光淬灭动力学曲线和OJIP快速荧光动力学曲线）、活性氧积累等，他发现UV胁迫干扰了光系统II，并增加了相关突变体的死亡率。

植物育种过程需要一种快速简便的工具来评估表型，从而可以对大量植物进行非破坏性筛选，使得尽可能在筛选过程的早期识别出所需的个体。北京易科泰生态技术有限公司为广大植物育种工作者提供了方便快捷的、非破坏性的表型筛选技术方案。

Rousseau等（High throughput quantitative phenotyping of plant resistance using chlorophyll fluorescence image analysis. Plant Methods, 2013, 9:17），利用FluorCam开放 式叶绿素荧光成像系统作为高通量表型分析平台，采用图像阈值分割等分析方法，对植物 病原体感染进行了定量分析检测，根据Fv/Fm将感染分为不同阶段／等级，特别是可以将用 其它方法难以分辨出来的感染前期加以分辨，并对5个品种的菜豆对普通细菌性疫病的抗性 进行了定量分析评价。

。随着全球变暖的加剧，世界 上越来越多地区的农业都开始面临热 胁迫（heat stress）的威胁。因此，对 农作物的热耐受性（heat tolerance）进 行检测研究并培育具有较高的热耐受 性作物品种成为目前农业应对全球变 暖的重要课题之一。

柑橘黄龙病（Huanglongbing, HLB or Citrus Greening）是一类由韧皮部寄生的革兰氏阴性菌韧皮部杆菌Candidatus Liberibacter asiaticus （CLas）引起的柑橘类植物病害，严重影响柑橘类水果的品质和产量，每年在全球范围内造成数十亿美元的经济损失。根据2015年我国农业部的统计数据显示：我国发生黄龙病的柑橘面积已经超过了150万亩。从2021年开始，广西柑桔产区从南至北连续两年爆发木虱，全区果园均已感染程度不一的柑桔黄龙病。由于黄龙病发病当年就可造成柑橘品质和产量双下降，三年内橘树整株死亡，是全球柑橘生产的头号杀手，而且没有有效的治疗手段，被称为柑橘“癌症”。

叶绿素荧光测量技术是目前植物/藻类光系统功能、光合电子传递相关研究中不可或缺的重要技术，同时也广泛用于作物抗逆育种等研究中。叶绿素荧光技术有三种主要测量技术路线：PAM荧光淬灭动力学曲线、OJIP快速荧光诱导曲线和QA-再氧化动力学曲线分析，分别对应光系统运行机理的不同方面。

叶绿素荧光是植物光合生理检测的重要探针，基于叶绿素荧光测量的FluorCam叶绿素荧光成像技术经过数十年的发展，在植物与藻类研究中应用广泛，已然成为光合生理、育种、环境控制研究、农业生产等众多研究方向公认的有效工具。本次摘选4篇易科泰FluorCam叶绿素荧光成像系统在不同植物基因突变体研究方面的文献分享。

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。本次摘选了整株作物的叶绿素荧光成像图和表型成像图。FluorCam自面市之日起便采用有效的技术手段解决了叶绿素荧光检测和成像面临的诸多难题。

全北国立大学（JEONBUK NATIONAL UNIVERSITY）在《Frontiers in Plant Science》发表了题为“Monitoring of Salinity, Temperature, and Drought Stress in Grafted Watermelon Seedlings Using Chlorophyll Fluorescence” 1的文章，这是近期Yu Kyeong Shin2研究团队利用易科泰FluorCam开放式叶绿素荧光成像系统发表的第二篇非生物胁迫相关的文章。本次研究主要是将韩国传统西瓜品种‘Seo Tae Ja’嫁接到耐高温西瓜品种‘Seol Jung Mae’上，采用单子叶嫁接的方法并培养至三叶期，试验监测和探讨了嫁接西瓜幼苗面对盐度、温度和干旱胁迫影响时的生理状态。

每当退潮时，栖息在潮间带的大型藻类会暴露在空气中数小时，经受干燥、温度、光照和盐度的强烈变化。中国海洋大学的研究人员以条斑紫菜为例，通过Fluorcam叶绿素荧光成像系统，探究了干燥、高盐和高甘露醇三种脱水胁迫对条斑紫菜光合作用的影响，结果发现不同脱水胁迫对条斑紫菜光合作用的影响有明显差异。通过叶绿素荧光成像图发现，脱水胁迫导致了条斑紫菜明显的空间异质性，且暴露在空气中的自然脱水作用强度更强、更不均一。Fluorcam叶绿素荧光成像系统是世界第一台PAM叶绿素荧光技术与CCD成像结合的系统，是叶绿素荧光研究的重要突破，使科学家们对光合作用与叶绿素荧光研究进入到了二维世界，并得到国际科学界的一致认可。目前，Fluorcam叶绿素荧光成像系统已成为世界最权威、使用最广、种类最全面、发表论文最多的叶绿素荧光成像系统。

纽约时报发表了题为“To Feed a Hot Planet, They’re Making More Efficient Plants”的报道，该文简要介绍了Robert Furbank博士（澳大利亚国立大学、澳大利亚研究委员会转化光合作用卓越中心主任）及其团队正在进行的工作。Furbank博士和他领导的科研中心与全球相关科学家合作，瞄准了一个大胆的粮食危机解决方案：让作物更加高效地进行光合作用。

叶绿素荧光成像技术是在通过叶绿素荧光测量技术检测各光合作用指标的同时，对样品进行二维成像，以图像的形式量化并显示整个观测目标的光合生理状态，能直观体现目标整体的光合异质性，测量目标涵盖叶绿体、单个细胞、微藻到叶片、果实、花朵，乃至整株植物。林果业是经济发展的重要条件之一，果实的产量、生理、品质等研究一直以来都是林果业研究的重点。叶绿素荧光成像技术在果实生理、品质等方面研究中具有广泛应用。