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JIP-test荧光数据及其它生理生态数据主成分综合分析...-2

2021.3.02
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

2. 聚类分析不同处理之间的差异(Zhiponova M, 2020)

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光是控制植物生长发育的主要因素。光不仅推动植物光合作用,光质和光照时间还驱动着植物主要的发育变化,如光形态发生、开花的光周期诱导、向光性、避荫以及防御等。为了评估光照条件对植物生理状态的影响,该研究在豌豆植株的早期发育过程中使用正常白光(W)、白色阴影(WS)、高光强蓝/红/远红组合光(BR)和低光强蓝/红/远红组合光(BRS)四种光照射,采用JIP-test来评估与光吸收和电子传输有关的PSII参数,并通过PCA技术聚类分析不同光照之间的差异。

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图2. JIP-test参数和不同处理的主成分分析(Plant variants: W – white light; WS – white light with shadow; BR – blue and red light; BRS – blue and red light with shadow)

对获得的JIP-test参数进行主成分分析表明,尽管不同处理之间存在重叠,但它们对光合机构的影响差异还是很容易区分的。
PC1根据PSII活性分离出不同的处理,较低的值表示更高的PSII性能(低光吸收、高光化学和电子传输效率);PC2则对应PSI活性,较高的值表明PSI性能较高。
W处理表现出PSI和PSII的禁用词汇综合性能;WS处理表现出PSI和PSII的禁用词汇综合性能;BR处理表现出受损的PSII和完整的PSI活性;BRS处理表现出低PSI和完整的PSII性能。
结合其他生理数据和主成分分析可以揭示光合作用与开花的关系。具有高PSII表现(-PC1)的W和BRS处理在其发育后期发育出相同数量的花,而具有抑制PSII活性(+PC1)的WS和BR植株发育后期没有开花。
研究结果表明,PIABS在PC1上最相关,可作为预测豌豆开花数量的最准确指标。
3. 通过PCA技术对大样本试验进行大数据分析(Bussotti F, 2020)

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在大规模生态调查中,为了达成筛选目的和效率,一般使用有限的参数来对样本进行快速、简单的评价和生理分类。人们提出了许多形态、化学和生理指标来评价生态系统中的植物状况。其中,叶绿素的瞬时荧光分析(JIP-test)被认为特别适用于大型生态调查,并能在短时间内筛选出许多样品。

JIP-test提供了五十多个参数来评估植物光合机构的光化学性质和功能,这些参数可以描述光化学过程在能量吸收、俘获和电子传输方面的不同阶段。
该研究采用主成分分析法(PCA)对过去在野外条件(森林、人工林和牧场)和实验室条件中获得的43987个测量数据进行分析,目的是探讨JIP-test参数之间的关系,以选择最合适的参数来捕捉植物光合效率的变异性及其对逆境的响应。

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本研究中分析的最大数据集源自FunDivEUROPE项目(Functional Significance ofthe Forest Diversity in Europe, European Union, 7th FrameworkProgram)。此项目中分析了整个欧洲的森林生态系统,从地中海到欧洲北部地区,涵盖了丰富的差异树种组成。其中包括天然高大森林(In Italy, Spain, Romania,Poland,Finland, Baeten et al., 2013)和人工林场(In Finland and Germany, seeVerheyen et al.,2016)


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