賦能藥用植物研究-易科泰表型設備落地吉林農大

近日，北京易科泰生態技術有限公司成功完成吉林農業大學多套植物表型分析設備的安裝調試，助力該校實現可見光-近紅外高光譜成像、葉綠素熒光成像、多光譜熒光成像及植物熒光蛋白活體成像等核心技術的全面升級與深度應用。

此次交付的表型系列設備，專為藥用植物研發設計，可對幼苗及冠層開展非接觸、無損傷檢測。設備能精準實現藥用植物生長發育狀況、生理生態特征及光化學利用效率的定量與定性分析，同時高效識別病蟲害等生物脅迫及干旱、鹽堿等非生物脅迫，精準檢測植株水分、色素含量，為抗性種質篩選提供關鍵數據支撐。

該套設備兼具溫室實驗的穩定性與野外作業的機動性，可大幅提升研究效率，廣泛服務于藥用植物優良種質性狀快速篩選、遺傳育種、表型組學研究、生理生態分析、種質資源性狀檢測、高效種苗繁育及表型大數據監測等多個研究場景，為吉林農大藥用植物研究注入全新技術動力。

圖1 高光譜反射成像用于無損評估高麗參根腐病：從上到下為對照組與根腐病感染組的根發育對比圖；兩組在可見-近紅外和短波紅外的平均光譜圖；兩組的彩色圖像和多光譜圖像（Vis/NIR和SWIR區域中主要波段的差異）

來自韓國的科研人員利用400–1800 nm 高光譜反射成像技術為高麗參根腐病早期無損診斷、病情預警及生理機制解析提供了有效技術路徑（Eunsoo Park, etc. 2023）。研究通過 VIP–SPA 算法，篩選出可見-近紅外區 29 個、短波紅外區 19 個關鍵波段，這些波段分別對應葉綠素、類胡蘿卜素、淀粉、酚類化合物等生理成分的特征波長；基于此構建的 PLS-DA 模型，可見-近紅外區平均鑒別準確率達 84%，短波紅外區達 95%，且短波紅外區模型在脅迫后 7–10 周始終保持 90% 以上準確率，能精準捕捉病害引發的養分吸收下降、光合活性降低等早期生理變化。該技術無需損傷植株，可通過地上部葉片光譜反演地下根部病害情況，解決傳統檢測耗時、難以及早發現的問題，為高麗參根腐病田間監測與綠色防控提供關鍵支撐。

圖2 褪黑素對冷凍脅迫后人參葉表型和光合特性的影響（Deyue Su, etc. 2024）：不同處理下人參幼苗生長情況；人參葉片的F_v/F_m熒光成像變化；人參葉片熒光參數非光化學淬滅（qP）和光化學淬滅（NPQ）隨時間的變化

葉綠素熒光成像技術為冷凍脅迫下人參損傷評估、褪黑素緩解效果驗證及抗逆機制研究提供了直觀數據依據。借助葉綠素熒光成像系統監測發現，Fv/Fm 比值（反映 PSⅡ 光化學效率）在 - 2.5℃冷凍脅迫后顯著降至 0.78 以下，而噴施 100 nmol?L?1 褪黑素 1 周后，該比值可恢復至 0.8 以上；NPQ（非光化學淬滅，反映光保護能力）在脅迫后未施藥組較對照組升高 11.44%，施藥組則顯著降低，證明褪黑素可減輕光抑制損傷。說明葉綠素熒光成像技術能無損、可視化呈現冷凍脅迫對人參光合系統的影響及緩解效果，動態追蹤葉片光合功能恢復過程，為人參抗寒栽培與逆境損傷修復提供精準的表型觀測手段。

參考文獻：
Park E, Kim Y S, Faqeerzada M A, et al. Hyperspectral reflectance imaging for nondestructive evaluation of root rot in Korean ginseng (Panax ginseng Meyer)[J]. Frontiers in Plant Science, 2023, 14: 1109060.
Su D, Du L, Wang J, et al. Effects of melatonin on ginseng leaf phenotypic and photosynthetic properties following chilling and freezing stress[J]. Plant Stress, 2024, 14: 100599.

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