FluorCam葉綠素熒光成像系統助力中科院動物所昆蟲作物互作研究

     近日，北京易科泰生態技術有限公司為中科院動物研究所安裝了一套FluorCam封閉式葉綠素熒光成像系統。該系統可用于研究植物的光合結構和光合活動，其成像的功能能夠實現全部葉片和整株植物代謝狀態的可視化，解讀葉片光化學效率的異質性。中科院動物所相關課題組將使用FluorCam葉綠素熒光成像系統和光合儀開展蚜蟲-煙草等昆蟲作物互作的研究。

    FluorCam封閉式葉綠素熒光成像系統包括控制單元和暗適應箱，成像面積可達13x13cm。暗適應箱內置4個LED光源板，CCD鏡頭、濾波輪及濾波器。實裝的系統的光化學光包含紅光（620nm）和藍光（470nm）兩種光質，可提供的大可達光強分別2000μE和3000μE；飽和光為藍光（470nm），可達6000μE。

    該系統集成度*，使用時硬件操作簡單，專業的圖像軟件也可自動化運行程序捕捉熒光動態視頻并對視頻圖像進行自動分析，生成常見熒光參數的成像圖，并支持自定義程序編寫和自定義參數成像。

    培訓期間使用學生栽種的室內盆栽進行演示，選取了同株同枝的兩個葉片：一片葉片偏大，葉尖枯萎且主脈附近有肉眼可見傷痕； 另一片葉片偏小，健康，葉片無枯萎或傷痕。短時間暗適應后，運行Quenching熒光淬滅程序，運行完畢使用圖像軟件的自動區域選擇功能，對自動生成的兩個區域（對應兩片葉子）的常見熒光參數進行成像，各參數圖像如下。

    數據分析表明：相比于受損的葉片，健康葉片的大光化學量子效率（Fv/Fm）、光下實際光化學量子效率（φPSII）、、熒光衰減速率（Rfd）較高，穩態熒光（Fs）較低，非光化學淬滅系數（NPQ）相當。

    除了提供整片葉片光合活性和光合參數的平均值外，葉綠素熒光圖像還能夠向我們展示光合特性在單個葉片的異質性。如受損的葉片，葉尖枯萎的部分因葉綠素含量的降低導致其穩態熒光Fs極弱（圖中以假彩色“藍色”表示），受損部分（葉脈附近）穩態熒光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，葉綠素熒光成像技術因其對葉片光合異質性的準確測量和直觀表達被廣泛用于蟲癭對葉片光合特性影響的研究。

    絨蚧科昆蟲引起的無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，光下實際光化學量子效率（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熒光成像圖（蟲癭部分表征光合活性的參數Fv/Fm和φPSII較低，表征葉片活性的參數Rfd也顯著降低；使用Rfd可以有效地判斷和測量因昆蟲引起的生物脅迫。）

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