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        FluorCam叶绿素荧光成像技术:表型组学与生理生态学研究应用案例

        FluorCam叶绿素荧光成像技术:表型组学与生理生态学研究应用案例

        叶绿素荧光作为植物光合生理检测的重要探针,不仅能反映光能吸收、激发能传递和光化学反应等光合作用的原处反应过程,而且与电子传递、质子梯度的建立及ATP合成和CO2固定等过程有关。

        叶绿素荧光成像技术是在检测各光合作用指标的同时,对样品进行二维成像,结果直观可见,能够以图像的形式获得整个观测目标的荧光动力学参数。本次摘选应用FluorCam叶绿素荧光成像技术进行植物表型与生理生态研究的论文分享。

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        1.?甘露醇诱导的干旱胁迫对玉米幼苗和植株生理参数的影响

        干旱是降低植物生产力的环境胁迫因素之一,本文为了确定甘露醇诱导的干旱胁迫对玉米苗期及生长期植株的生理影响,在苗期生长期对胁迫及对照组玉米的生物量、电解质渗出、叶绿素含量、叶绿素荧光参数等生理指标进行了检测。

        下图展示了两种浓度甘露醇诱导下,两个生长阶段玉米的叶绿素荧光成像结果。结果显示对照的NPQ高于胁迫组,低浓度甘露醇处理与高浓度之间的Rfd存在差异,在最高浓度甘露醇处理组中叶片几乎失去了活性。qP在对照与胁迫组之间也存在差异,其数值在叶片最老的部分出现下降。甘露醇诱导的干旱降低了玉米的光合活性,浓度越高胁迫越强。

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        1甘露醇诱导下玉米叶片的叶绿素荧光成像结果A:苗期玉米叶片;B:生长期玉米叶片

        2.?不同光强条件对草莓的生理影响

        本研究的目的是分析不同光强条件对草莓的生理、产量、果实质量等表型参数的影响,以及这些参数之间相关性。下图就展示了不同光强条件下草莓苗的叶绿素荧光成像结果。由图可见,不同光强条件下F0Fm、Fv/Fm无显著差异,但Fv/Fm有随光照条件下降下降的趋势。3hS(指阴影处理3小时)的NPQ、Rfd明显高于对照(0hS),对照的qP则明显高于遮光组,NPQ、Rfd、qP三个参数在7hS急剧下降。

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        2 智能温室中不同光条件下生长的草莓叶片叶绿素荧光成像

        3.?光照条件在百里香适应不同栖息地中的作用

        随着自然演替,百里香对于生境的高要求导致其成濒危类群,本研究就对不同环境下生长的百里香的生理状况进行了检测,包括叶绿素荧光等,目的是找到适合其生长的最佳环境条件。

        下图展示了不同月份(Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ)不同生长位置(SP:左下1;K:左下2)下百里香的叶绿素荧光参数。由图可见,5月份向阳的SP位置的百里香Fv/Fm即最大光量子通量大于阴凉的K位置,7月份则相反,而6月份,两个位置下的百里香Fv/Fm均高于其他月份。结果表明,一定强度的光照条件对百里香的生长十分必要,但过高的光强则会抑制其生长。

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        3 不同月份不同生长位置的百里香及其叶绿素荧光成像

        参考文献:

        (1)K Mo?d?eń, Bojarski B , Rut G , et al. EFFECT OF DROUGHT STRESS INDUCED BY MANNITOL ON PHYSIOLOGICAL PARAMETERS OF MAIZE (ZEA MAYS L.) SEEDLINGS AND PLANTS[J].

        Journal of Microbiology Biotechnology & Food Sciences, 2015, 4(2):86-91.

        2Barabasz-Krasny B , K Modeń, Sotys-Lelek A , et al. The role of light in the adaptation of Thymus praecox Opiz subsp. praecox for diverse habitat conditions[J]. Notulae Botanicae Horti Agrobotanici Cluj-Napoca, 2020, 48(3)(3, 2020).).

        3Choi H G . Correlation Among Phenotypic Parameters Related to the Growth and Photosynthesis of Strawberry (Fragaria × ananassa Duch.) Grown Under Various Light Intensity Conditions[J]. Frontiers in Plant Science, 2021, 12:647585.

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