易科泰葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)應(yīng)用于園藝科學(xué)研究—熱帶水果

FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)能夠靈敏、快捷、無(wú)損地測(cè)量植物光合能力、光合電子傳遞鏈功能和光系統(tǒng)逆境響應(yīng)，因此從技術(shù)問(wèn)世之初就被廣泛應(yīng)用于花卉、水果、蔬菜等園藝植物研究中。在水果相關(guān)研究中，FluorCam既可以針對(duì)果樹(shù)葉片進(jìn)行光合與抗逆研究，也可以直接測(cè)量果實(shí)的逆境損傷與采后保存研究，乃至果實(shí)本身的光合貢獻(xiàn)與產(chǎn)量的關(guān)系。

除了蘋果、梨、西瓜、甜瓜等溫帶水果外，熱帶水果也是重要的研究對(duì)象。下面介紹部分近期研究案例：

一、 香蕉冷害損傷評(píng)估

香蕉果實(shí)對(duì)冷害非常敏感，很容易在采后保存過(guò)程中造成品質(zhì)損失。德國(guó)萊布尼茨農(nóng)業(yè)工程和生物經(jīng)濟(jì)研究所利用FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)和FluorPen手持式葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)量了冷害對(duì)香蕉果實(shí)的最大光化學(xué)效率Fv/Fm、性能指數(shù)PI_ABS、最大初級(jí)PSII產(chǎn)額Fv/Fo、最大熒光Fm、可變熒光Fv等，發(fā)現(xiàn)5℃, 10℃，11.5℃和13℃的低溫處理對(duì)香蕉果實(shí)的光合活性和光保護(hù)都造成了不同程度的影響。同時(shí)結(jié)合高光譜數(shù)據(jù)如歸一化植被指數(shù)NDVI、光化學(xué)反射指數(shù)PRI、葉綠素/類胡蘿卜素比率、類胡蘿卜素指數(shù)等解釋香蕉中相關(guān)色素的含量變化，能夠更好地了解冷害過(guò)程中的生理變化。這一研究將進(jìn)一步改進(jìn)果實(shí)冷害監(jiān)控和預(yù)測(cè)技術(shù)。

二、 高溫造成木瓜葉片的光化學(xué)損傷

木瓜是一種熱帶和亞熱帶水果，但在其最適度以上的溫度環(huán)境下，其光合系統(tǒng)也會(huì)受損。巴西State University of North Fluminense的研究人員將兩個(gè)基因型的木瓜葉圓片放到水浴中進(jìn)行不同溫度、不同時(shí)長(zhǎng)的處理。通過(guò)FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)，測(cè)量了木瓜葉圓片的最小熒光Fo、最大熒光Fm、最大光化學(xué)效率QYmax（即Fv/Fm）、光穩(wěn)態(tài)實(shí)際量子產(chǎn)額QY_Lss（也稱為實(shí)際光化學(xué)效率）、非光化學(xué)淬滅系數(shù)NPQ（與光系統(tǒng)熱耗散相關(guān)，同時(shí)反映植物光保護(hù)能力）、熒光衰減比率Rfd（也稱為活力指數(shù)）。

FluorCam能夠同時(shí)測(cè)量多個(gè)葉圓片，既大大減輕工作量，也能夠縮短實(shí)驗(yàn)時(shí)間，減少因?yàn)闇y(cè)量時(shí)間差異造成的誤差。而在測(cè)量計(jì)算相關(guān)熒光參數(shù)時(shí)，同步獲取的熒光成像圖能夠非常直觀地反映出光合系統(tǒng)的熱脅迫響應(yīng)過(guò)程。如隨脅迫處理程度加重，NPQ先升高再降低，即反映了光系統(tǒng)的光保護(hù)機(jī)制激活-逐漸增強(qiáng)-逐漸降低-失活的過(guò)程。研究結(jié)果認(rèn)為Rfd從40℃15分鐘處理開(kāi)始的下降即表明木瓜葉片的光化學(xué)效率受損。 

三、 根內(nèi)生真菌增強(qiáng)香蕉抗病能力

根內(nèi)生真菌Serendipita indica廣泛存在于包括香蕉的多種宿主植物中，同時(shí)為其宿主帶來(lái)多種益處。香蕉在全球都受到一種土壤真菌病原體Fusarium oxysporum f. sp. cubense(Foc)的威脅。福建農(nóng)林大學(xué)的研究人員希望利用Serendipita indica改善香蕉對(duì)Foc的抗性。

根系病害通常都會(huì)經(jīng)過(guò)植物內(nèi)部傳導(dǎo)，造成植物葉片光合系統(tǒng)的改變與損傷。因此利用FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)來(lái)檢測(cè)根系病害由來(lái)已久。本研究中，FluorCam對(duì)分別接種了內(nèi)生真菌和病原菌的香蕉葉片，測(cè)量并計(jì)算了最大光化學(xué)效率Fv/Fm、PSII光化學(xué)能量轉(zhuǎn)化量子產(chǎn)額Y(II)（即QY）、PS II調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)額Y(NPQ)、PS II非調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)額Y(NO)。若Y(NO)較高，則表明光化學(xué)能量轉(zhuǎn)換和保護(hù)性的調(diào)節(jié)機(jī)制（如熱耗散）不足以將植物吸收的光能消耗掉。Y(NO)是光損傷的重要指標(biāo)。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Y(II)和Y(NPQ)在不同處理間沒(méi)有顯著差異。接種Foc顯著降低了Fv/Fm，同時(shí)接種內(nèi)生真菌與Foc的葉片Fv/Fm則要顯著高于只接種Foc。只接種Foc顯著提高了Y(NO)，而接種內(nèi)生真菌與Foc的葉片則與對(duì)照組和只接種內(nèi)生真菌相近。說(shuō)明內(nèi)生真菌部分補(bǔ)償了病害造成的光合能力降低，并回復(fù)了其光保護(hù)調(diào)節(jié)能力。

四、 多種熱帶水果葉片的耐脫水能力評(píng)估

印度農(nóng)業(yè)研究理事會(huì)將多種水果的葉片進(jìn)行離體脫水處理，通過(guò)FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)來(lái)評(píng)估其耐脫水能力。研究成果可用于水資源管理、緩解非生物脅迫的新型農(nóng)業(yè)化學(xué)品功效評(píng)估等。

研究的水果包括酸橙、葡萄、刺黃果、芒果、山欖果和甜橙的葉片。所有的樣品都由于脫水造成最大光化學(xué)效率QYmax的降低。而山欖果和甜橙的PSII耐脫水能力則要高于芒果和葡萄。

參考文獻(xiàn)：

1.Herppich W B, Zsom T. Comprehensive Assessment of the Dynamics of Banana Chilling Injury by Advanced Optical Techniques. Applied Sciences, 2021, 11(23): 11433.

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