FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)在昆蟲作物互作研究中的應(yīng)用
瀏覽次數(shù):5125 發(fā)布日期:2019-6-4
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近日,北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司為中科院動(dòng)物研究所安裝了一套FluorCam封閉式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)。該系統(tǒng)可用于研究植物的光合結(jié)構(gòu)和光合活動(dòng),其成像的功能能夠?qū)崿F(xiàn)全部葉片和整株植物代謝狀態(tài)的可視化,解讀葉片光化學(xué)效率的異質(zhì)性。中科院動(dòng)物所相關(guān)課題組將使用FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)和光合儀開展蚜蟲-煙草等昆蟲作物互作的研究。
FluorCam封閉式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)包括控制單元和暗適應(yīng)箱,成像面積可達(dá)13x13cm。暗適應(yīng)箱內(nèi)置4個(gè)LED光源板,CCD鏡頭、濾波輪及濾波器。實(shí)裝的系統(tǒng)的光化學(xué)光包含紅光(620nm)和藍(lán)光(470nm)兩種光質(zhì),可提供的最大可達(dá)光強(qiáng)分別2000μE和3000μE;飽和光為藍(lán)光(470nm),可達(dá)6000μE。
該系統(tǒng)集成度極高,使用時(shí)硬件操作簡(jiǎn)單,專業(yè)的圖像軟件也可自動(dòng)化運(yùn)行程序捕捉熒光動(dòng)態(tài)視頻并對(duì)視頻圖像進(jìn)行自動(dòng)分析,生成常見(jiàn)熒光參數(shù)的成像圖,并支持自定義程序編寫和自定義參數(shù)成像。
培訓(xùn)期間使用學(xué)生栽種的室內(nèi)盆栽進(jìn)行演示,選取了同株同枝的兩個(gè)葉片:一片葉片偏大,葉尖枯萎且主脈附近有肉眼可見(jiàn)傷痕; 另一片葉片偏小,健康,葉片無(wú)枯萎或傷痕。短時(shí)間暗適應(yīng)后,運(yùn)行Quenching熒光淬滅程序,運(yùn)行完畢使用圖像軟件的自動(dòng)區(qū)域選擇功能,對(duì)自動(dòng)生成的兩個(gè)區(qū)域(對(duì)應(yīng)兩片葉子)的常見(jiàn)熒光參數(shù)進(jìn)行成像,各參數(shù)圖像如下。
數(shù)據(jù)分析表明:相比于受損的葉片,健康葉片的最大光化學(xué)量子效率(Fv/Fm)、光下實(shí)際光化學(xué)量子效率(φPSII)、、熒光衰減速率(Rfd)較高,穩(wěn)態(tài)熒光(Fs)較低,非光化學(xué)淬滅系數(shù)(NPQ)相當(dāng)。
除了提供整片葉片光合活性和光合參數(shù)的平均值外,葉綠素?zé)晒鈭D像還能夠向我們展示光合特性在單個(gè)葉片的異質(zhì)性。如受損的葉片,葉尖枯萎的部分因葉綠素含量的降低導(dǎo)致其穩(wěn)態(tài)熒光Fs極弱(圖中以假彩色“藍(lán)色”表示),受損部分(葉脈附近)穩(wěn)態(tài)熒光Fs較高(圖中以假彩色“紅色”表示)。而枯萎部分及受損部分的Fv/Fm、NPQ、Rfd值較正常部分均較低。
近年來(lái),葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)因其對(duì)葉片光合異質(zhì)性的準(zhǔn)確測(cè)量和直觀表達(dá)被廣泛用于蟲癭對(duì)葉片光合特性影響的研究。
絨蚧科昆蟲引起的無(wú)患子科灌木葉片上的蟲癭部分及其與葉片正常部分光合特性的差異(蟲癭部分表征光合活性的Fv/Fm較低,光下實(shí)際光化學(xué)量子效率(φPSII)與熒光衰減速率(Rfd)也較低,意味著其抵抗脅迫的能力較差)
癭蚊科昆蟲引起的桃金娘科葉片蟲癭葉片的葉綠素?zé)晒獬上駡D(蟲癭部分表征光合活性的參數(shù)Fv/Fm和φPSII較低,表征葉片活性的參數(shù)Rfd也顯著降低;使用Rfd可以有效地判斷和測(cè)量因昆蟲引起的生物脅迫。)
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