易科泰植物/藻類熱耐受評估技術方案

隨著全球變暖的加劇，世界上越來越多地區的農業都開始面臨熱脅迫（heat stress）的威脅。因此，評估植物尤其是農作物的熱耐受性（heat tolerance）并培育具有較高的熱耐受性作物品種成為目前農業應對全球變暖的最緊迫任務之一。同時，溫室效應造成的海水升溫，也對海洋藻類造成了極大的影響，進而威脅到全球的生態安全。

雖然科學家對植物/藻類熱脅迫的研究由來已久，但一直以來缺乏相應的儀器技術方案能夠快速、直接、全面地對植物/藻類的熱耐受性和熱穩定性進行評估。易科泰生態技術有限公司利用植物熱脅迫相關研究儀器技術與新的科研成果，推出易科泰植物（包括藻類）熱耐受性評估技術方案（抗高溫脅迫檢測技術方案）：

1.基于植物熱耐受性/穩定性檢測技術和葉綠素熒光技術的植物熱耐受性（抗高溫脅迫）測量檢測技術方案，可選配智能LED培養箱、紅外熱成像分析等功能單元，全面實驗分析植物熱耐受性或抗高溫脅迫性能

2.基于植物熱耐受性/穩定性檢測技術和葉綠素熒光技術的藻類熱耐受性（抗高溫脅迫）測量檢測技術方案，并配置藻類培養與在線監測、藻類光合-呼吸測量監測等功能單元

3.大田高通量作物/植物熱耐受性（抗高溫脅迫）評估技術方案，采用SpectraScan近地遙感與EcoDrone無人機遙感技術，可選配手持式或便攜式葉綠素熒光測量及光合儀等

以上功能單元均為國際儀器技術。用戶可根據研究需要靈活組配，還可搭配葉面積儀、植物生理生態原位監測系統等常規儀器。每個單元在各種植物藻類脅迫包括熱脅迫研究中均有大量的文獻與研究成果。感興趣的老師請與我們聯系索取相應研究文獻。

下面介紹綜合運用這一技術方案在植物/藻類熱耐受評估的新研究成果與應用案例：

一、擬南芥、馬齒莧與藍藻的熱耐受評估

捷克帕拉茨基大學的研究人員最早應用這一技術方案對植物和藻類進行熱耐受性評估，研究成果發表于2019年《New Phytologist》。熱耐受性測量儀提供了最關鍵的評估數據。熱耐受性測量儀對水浴中樣品進行自動持續勻速升溫，同時監測水浴中電導率與樣品葉綠素熒光的變化。這兩項參數都會隨溫度上升而上升，電導上升代表細胞膜逐漸失活造成細胞質中離子滲出，葉綠素熒光強度上升代表光合系統的逐漸失活。當溫度達到某一特定臨近溫度，電導和葉綠素熒光會突然急劇上升，分別表明細胞膜熱裂解造成細胞質離子大量釋放和光合系統的熱失活。因此，這兩個臨界溫度就可以分別作為細胞膜與光系統的熱耐受性/熱穩定性評估指標，更高的臨界溫度也就代表相應的植物/藻類樣品具備更強的熱耐受性與熱穩定性。

二、熱帶植物熱耐受與熱安全裕度評估

中科院西雙版納熱帶植物園是國內最早應用這一技術方案的單位。他們主要關注熱帶植物對溫室效應的耐受與響應，尤其是研究較少的藤本與木本植物。2019年，西雙版納熱帶植物園使用這一技術方案研究了鞍葉羊蹄甲Bauhinia brachycarpa（木本）和石山羊蹄甲 Bauhinia comosa（藤本）在高溫高光下的熱耐受性與光系統活力。之后有進一步評估云南省四種森林類型：熱帶稀樹草原、熱帶雨林、亞熱帶落葉林、溫帶針闊混交林在熱浪下的熱安全裕度（Thermal safety margin，TSM）。TSM計算公式為：TSM = Tcrit – T。其中Tcrit即為熱耐受性測量儀測量得到的葉綠素熒光臨界溫度。這一新研究成果發表于2022年《Science of the Total Environment》。

三、黑麥草的光污染與熱耐受評估

寶雞文理學院則關注光污染對城市綠化植物黑麥草的影響。通過LED智能培養箱設置不同的光暗周期模擬城市光污染。黑麥草經過不同的光污染處理后，手持式葉綠素熒光儀測量的OJIP快速熒光動力學曲線證明光系統功能、活力受到了影響，同時其熱耐受性也發生了很大改變。研究成果發表于2020年《Ecological Indicators》。

參考文獻：

1.Il?k P, et al. 2018. Estimating heat tolerance of plants by ion leakage: a new method based on gradual heating. New Phytologist 218: 1278–1287

2.Zhang, et al. 2019. Effects of high temperature and high light on photosystem II activity in leaves of two Bauhinia species. Photosynthetica 57 (4): 1094-1099

3.Kitudom, et al. 2022. Thermal safety margins of plant leaves across biomes under a heatwave. Science of the Total Environment 806: 150416

4.Zhang, et al. 2020. Light pollution on the growth, physiology and chlorophyll ?uorescence response of landscape plant perennial ryegrass (Lolium perenne L.). Ecological Indicators 115: 106448