長波段UV紫外光(320nm - 400nm)對植物葉片激發(fā),可以產(chǎn)生具有多個特征性波峰的熒光光譜(Multi-color Fluorescence, MCF),常見的為藍色、綠色、紅色、遠紅4個波峰,其中藍色Fb和綠色Fg統(tǒng)稱為BGF(藍綠熒光),由表皮及葉肉細胞壁和葉脈發(fā)出(指示次級代謝產(chǎn)物等);紅色(F690)和遠紅(F740)為葉綠素熒光Chl-F。UV-MCF可以用來靈敏、特異性地評估植物生理狀態(tài)包括受脅迫狀態(tài)如干旱、病蟲害、環(huán)境污染、氮脅迫等。FluorCam多光譜熒光成像是目前學術(shù)界普遍采用的藍綠熒光和葉綠素熒光檢測儀器,采用濾波器技術(shù),可以成像檢測F440、F520、F690和F740四個波段的熒光及其比值,廣泛應(yīng)用于植物表型分析、病蟲害早期診斷、作物抗性篩選、植物光合生理研究等。
易科泰EcoTech®實驗室技術(shù)人員以PhenoTron®復式智能LED光源培養(yǎng)平臺上培養(yǎng)的兩株生長周期一致的番茄苗為實驗對象,對其中一株(施藥組)土壤中滴入3ml濃度為0.02g/ml的DCMU(可阻斷植物光合電子傳遞鏈,抑制植物光合作用),另一株(對照組)滴入等量水,3小時后使用FluorTron®多功能高光譜成像分析系統(tǒng)和FluorCam多光譜熒光成像系統(tǒng),采集紫外光激發(fā)的番茄苗熒光數(shù)據(jù),結(jié)果如下:
左圖:樣品RGB圖(左邊為對照組,右邊為施藥組);右圖:FluorTron®系統(tǒng)采集的番茄苗UV-MCF葉綠素熒光紅色峰值F685與遠紅峰值F740的比值,可以看出施藥植株沿葉脈比值增大
左圖:FluorCam系統(tǒng)采集的F520/F740;右圖:FluorTron®系統(tǒng)采集的Fg/F740。可以看出施藥植株沿葉脈比值降低
實驗結(jié)果表明:施加DCMU三小時后,沿葉脈方向藍綠熒光與葉綠素熒光比值降低,而表征葉綠素的F685/F740則比值增加,與預(yù)期結(jié)果吻合。FluorTron®多功能高光譜成像系統(tǒng)的紫外光激發(fā)生物熒光(UV-MCF)高光譜成像功能與FluorCam多光譜熒光成像系統(tǒng)都可以早期靈敏檢測植物光合生理狀態(tài)和脅迫。
左圖:FluorTron®多功能高光譜成像分析系統(tǒng);右圖:UV-MCF光譜曲線