上世紀90年代末，PSI公司首席科學家Nedbal教授與公司總裁Trtilek博士等首次將PAM葉綠素熒光測量技術與CCD成像技術結合在一起，研制成功了FluorCam葉綠素熒光成像技術（Nedbal等，2000），并于1997年為美國華盛頓大學提供了第一臺商業FluorCam系統。FluorCam葉綠素熒光成像技術成為葉綠素熒光技術的重要突破，使科學家們對光合作用與葉綠素熒光的研究進入二維世界和顯微世界（Kupper等，2000；Sumava，2000），并成為高通量測量分析植物生理性狀表型的有力工具。

  經過20余年的發展，目前FluorCam葉綠素熒光成像技術及其擴展版多光譜熒光成像技術，為科研人員提供了PAM及OJIP葉綠素熒光成像技術全面解決方案，已成為國內的權威植物光合生理與表型分析研究儀器，應用于植物相關的各種研究，發表論文量極多。經過EcoTech易科泰生態實驗室檢索并逐一核對，截止到2023年5月，使用FluorCam系列葉綠素熒光及多光譜熒光技術發表的SCI文獻已經超過了1400篇。

  2019年-2021年，每年使用FluorCam葉綠素熒光成像技術發表的SCI文獻都保持在150篇以上。2022年更是達到200篇以上。其中國內科研院所利用FluorCam發表文獻量占比也在逐年攀升。這既說明中國科學家對FluorCam葉綠素熒光成像技術有極高的認可度，也說明中國的光合相關研究處于極高水平。

  這些發表的文獻中，中科院SCI期刊分區一區文獻（按文獻發表當年的中科院SCI期刊分區進行統計）數量同樣穩中有進。2020年至2023年5月，一區文獻發表量占同期全部發表文獻量的30%。這其中包括發表于The Plant Cell、Nature Communications、Nature Plants、Cell、PNAS、Molecular Plant、New Phytologist、Plant Physiology等dingji期刊的文獻。說明FluorCam技術發表文獻的研究水平之高。

  這些文獻研究對象涵蓋擬南芥、煙草等模式植物；水稻、小麥、玉米、高粱、油菜、生菜、番茄、大白菜、蘋果等作物與水果蔬菜；楊樹、山毛櫸、油松、樺樹、榕樹等林木；藍藻、萊茵衣藻、小球藻、紫菜、珊瑚、海蛞蝓等微藻、大型藻和藻類共生體；以及地衣、苔蘚等低等植物。測量的植物/藻類樣品包括葉片、果實、麥穗、種子、愈傷組織、捕蟲器官等植物器官；整株擬南芥、煙草和作物蔬菜等；多株作物群體；微藻藻液；單個微藻、細胞乃至單個葉綠體等。

  研究方向包括植物/藻類光合生理與光合功能基因、植物/藻類逆境響應與抗逆功能基因、優良作物品種選育、作物抗逆性評估、農藥/施肥效果與環境友好型評估、植物表型組學研究、突變株篩選、轉基因植物功能與表型檢測、植物/藻類生理生態研究、環境污染與生態毒理評估等。下面介紹一些近期文獻案例。

文獻案例一：韓國首爾大學，利用FluorCam技術對煙草細胞死亡進行精確定位與損傷定量分析（Lee，2022，New Phytologist）

  沉默或過表達質膜H+- atp酶（PMAs）可逆影響煙草葉片的細胞死亡。為了快速并直觀地檢測這一過程中細胞死亡的分布與程度，研究者使用FluorCam封閉式葉綠素熒光成像系統測量葉片的Fv/Fmzuida光化學效率。這一參數在生長狀況良好的植物中非常穩定，同時隨光合功能受損程度升高而逐漸降低，是檢測植物損傷的重要指標。檢測過程無損、定量、快速。本研究中空載體浸潤的葉片Fv/Fm為0.77，因此顯著低于0.77的葉片區域即可判斷為細胞死亡的位置。由此，研究者借助FluorCam封閉式葉綠素熒光成像系統對細胞死亡進行了精確定位與損傷定量分析。

文獻案例二：山西大學，玉米葉片吸收納米塑料后的損傷評估與光合表型變化（Sun，2021，Journal of Hazardous Materials）

  納米塑料可以經由氣孔進入作物葉片，對作物造成損傷，進而對人類健康造成潛在危險。研究者對玉米葉片施加了兩種納米塑料：羧基改性聚苯乙烯納米塑料（PS-COOH）和氨基改性聚苯乙烯納米塑料（PS-NH2）。發現兩種納米塑料都會在玉米葉片中有效累積。而通過FluorCam葉綠素熒光成像系統進行測量后發現，其Fv/Fm，Fv/F0，qP和Rfd等葉綠素熒光參數都逐漸下降，而NPQ逐漸上升。說明納米塑料損傷了光合系統功能，造成光能轉化效率降低、光系統逐漸關閉、光合活力下降，而光系統的熱耗散增加。同時發現帶正電荷的PS-NH2對光合的抑制作用要高于帶負電荷的PS-COOH。

文獻案例三：西北農林科技大學，通過轉基因蘋果研究鹽脅迫調控機制（Zhao，2021，Plant and Soil）

植物特異性HD-Zip I轉錄因子，特別是γ-演化枝HD-Zip I轉錄因子是植物適應各種非生物脅迫的關鍵。研究者希望確定其在蘋果鹽脅迫中的功能特性。他們將GL3基因型與轉基因蘋果種植于水培系統或土壤中，并進行鹽脅迫處理。經過FluorCam葉綠素熒光成像系統測量發現，鹽脅迫處理造成MdHB-7 RNAi植株的最大光化學效率Fv/Fm顯著低于GL3基因型，而MdHB-7 OE植株的Fv/Fm則要高于同樣處理的GL3基因型。這表明MdHB-7（γ-演化枝HD-Zip I轉錄因子）過表達能緩解鹽脅迫誘導的植物光合能力受損。

參考文獻：

1、Lee H Y, Seo Y E, Lee J H, et al. Plasma membrane‐localized plant immune receptor targets H+‐ATPase for membrane depolarization to regulate cell death. New Phytologist, 2022, 233(2): 934-947.

2、Sun H, et al. 2021. Foliar uptake and leaf-to-root translocation of nanoplastics with different coating charge in maize plants. Journal of Hazardous Materials 416: 125854

3、Zhao S, Gao H, Jia X, et al. 2021. The γ-clade HD-Zip I transcription factor MdHB-7 regulates salt tolerance in transgenic apple (Malus domestica). Plant and Soil 463: 509-522.

歡迎老師聯系我們索取文獻目錄與相關文獻案例。