FluorCam葉綠素熒光成像技術在藥用植物研究中的應用1

FluorCam葉綠素熒光成像技術是目前最權威、使用最廣、種類最全面、發表論文最多的葉綠素熒光成像技術，廣泛應用于植物和作物的光合生理、表型成像分析、脅迫與抗性檢測、病害檢測研究、遺傳育種、生理生態學、初級代謝與次級代謝研究、污染生態學研究檢測/生物檢測等研究。
 

中國是中草藥的發源地，大約有12000種藥用植物。其中很多藥用植物在世界范圍內有廣泛分布，有些在國外傳統醫學和現代醫學中也有應用。藥用植物同樣是FluorCam葉綠素熒光成像技術的重要研究對象。本文將介紹一些FluorCam葉綠素熒光成像技術的國內外藥用植物研究案例。
 

一、藥用植物光合表型、抗逆及種植技術研究
 

1. 凍害的熱成像和葉綠素熒光成像同步觀測

  奧地利因斯布魯克大學研究了千里光、香樟等的凍害響應。紅外熱成像測量反映了凍害擴散過程中造成葉片溫度變化的過程，而FluorCam葉綠素熒光成像則反映了凍害擴散對光合系統的損害。結果顯示，千里光葉片溫度變化是同步的，但其葉尖的光合系統會先受到傷害。而香樟則觀察到葉片的一種斑駁凍結模式。這反映了這兩個物種對凍害的不同響應方式。
 

參考文獻：Hacker, J., Spindelb?ck, 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. 鹽脅迫的耐受機制

浙江農科院和浙江大學合作研究秋葵的鹽脅迫耐受機制。葉綠素熒光參數最大光化學效率Fv/Fm作為檢測植物受脅迫程度最靈敏的無損指標之一，已經得到了廣泛的驗證和認可。在這一研究中，Fv/Fm成像圖作為重要的數據，反映鹽脅迫對光系統的損害程度。
 

參考文獻：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. 調控培養光質促進光合和生長
 

韓國國立忠北大學使用紅綠藍（RGB）三色LED光源模擬了三種單色光和不同配比紅藍/紅綠藍混色光的光照培養條件，研究不同培養光質對黃瓜假還陽參生長的影響。FluorCam葉綠素熒光成像分析表明，藍光顯著提高了非光化學淬滅系數NPQ，而紅光和綠光則降低了NPQ。紅綠藍三色光中藍光比例提高會造成NPQ上升，紅光比例提高則會使電子傳遞速率ETR上升。同時，紅綠藍三色光培養時，莖生物量、葉面積等形態學指標要優于單色光和紅藍光。綜合結果，R8G1B1的光照比例被認為是最優的培養光照比例。這為相關的藥用植物大規模人工培養提供了理論依據和培養方案。
 

參考文獻：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