FluorCam叶绿素荧光成像技术在药用植物研究中的应用-1

FluorCam叶绿素荧光成像技术是目前最权威、使用最广、种类最全面、发表论文最多的叶绿素荧光成像技术，广泛应用于植物和作物的光合生理、表型成像分析、胁迫与抗性检测、病害检测研究、遗传育种、生理生态学、初级代谢与次级代谢研究、污染生态学研究检测/生物检测等研究。
 

中国是中草药的发源地，大约有12000种药用植物。其中很多药用植物在世界范围内有广泛分布，有些在国外传统医学和现代医学中也有应用。药用植物同样是FluorCam叶绿素荧光成像技术的重要研究对象。本文将介绍一些FluorCam叶绿素荧光成像技术的国内外药用植物研究案例。
 

一、药用植物光合表型、抗逆及种植技术研究
 

1. 冻害的热成像和叶绿素荧光成像同步观测

  奥地利因斯布鲁克大学研究了千里光、香樟等的冻害响应。红外热成像测量反映了冻害扩散过程中造成叶片温度变化的过程，而FluorCam叶绿素荧光成像则反映了冻害扩散对光合系统的损害。结果显示，千里光叶片温度变化是同步的，但其叶尖的光合系统会先受到伤害。而香樟则观察到叶片的一种斑驳冻结模式。这反映了这两个物种对冻害的不同响应方式。
 

参考文献：Hacker, J., Spindelböck, J. P. & Neuner, G. 2008. Mesophyll freezing and effects of freeze dehydration visualized by simultaneous measurement of IDTA and differential imaging chlorophyll fluorescence. Plant, Cell & Environment 31, 1725 – 1733

2. 盐胁迫的耐受机制

浙江农科院和浙江大学合作研究秋葵的盐胁迫耐受机制。叶绿素荧光参数最大光化学效率Fv/Fm作为检测植物受胁迫程度最灵敏的无损指标之一，已经得到了广泛的验证和认可。在这一研究中，Fv/Fm成像图作为重要的数据，反映盐胁迫对光系统的损害程度。
 

参考文献：Yu C, et al. 2019. The Phosphoproteomic Response of Okra (Abelmoschus esculentus L.) Seedlings to Salt Stress. Int. J. Mol. Sci. 20(6): 1262

3. 调控培养光质促进光合和生长
 

韩国国立忠北大学使用红绿蓝（RGB）三色LED光源模拟了三种单色光和不同配比红蓝/红绿蓝混色光的光照培养条件，研究不同培养光质对黄瓜假还阳参生长的影响。FluorCam叶绿素荧光成像分析表明，蓝光显著提高了非光化学淬灭系数NPQ，而红光和绿光则降低了NPQ。红绿蓝三色光中蓝光比例提高会造成NPQ上升，红光比例提高则会使电子传递速率ETR上升。同时，红绿蓝三色光培养时，茎生物量、叶面积等形态学指标要优于单色光和红蓝光。综合结果，R8G1B1的光照比例被认为是最优的培养光照比例。这为相关的药用植物大规模人工培养提供了理论依据和培养方案。
 

参考文献：Park SY, et al. 2020. Manipulating light quality to promote shoot growth and bioactive compound biosynthesis of Crepidiastrum denticulatum (Houtt.) Pak & Kawano cultivated in plant factories. Journal of Applied Research on Medicinal and Aromatic Plants 16: 100237