FluorTron®多功能高光谱成像分析技术应用于琼脂培养拟南芥与藻类研究

2024年春节前夕，中科院植物所光生物学重点实验室的专家到访北京易科泰生态技术有限公司，双方就多功能高光谱成像技术在植物与藻类光合生理研究中的应用进行了深入细致的实验探讨。易科泰EcoTech®实验室使用FluorTron®多功能高光谱成像分析系统，对植物所老师带来的琼脂培养拟南芥（NPQ4变异株和野生型植株）和蓝藻进行了实验分析。

图1. 琼脂培养蓝藻与拟南芥（左上边为NPQ4变异株）样品

1、蓝藻叶绿素荧光成像：

下图为蓝光激发琼脂培养叶绿素荧光光谱曲线和F685叶绿素荧光成像。可以看出，在蓝色光照条件下，蓝藻有一个明显的红色峰值F685和一个不明显的远红峰值F720。

图2. 左图：蓝藻叶绿素荧光光谱；右图：蓝藻叶绿素荧光红色波段峰值（685nm）成像

2、拟南芥多功能高光谱成像分析

下图3分别为拟南芥反射光光谱和一阶导数光谱、紫外光激发生物荧光光谱（UV-MCF）和蓝色光激发叶绿素荧光光谱。可以看出，与其它野生型植株相比，变异株NPQ4叶绿素荧光明显增强，这是由于NPQ4变异株非光化荧光淬灭降低，相应叶绿素荧光得以增强。

表格1和图4为根据图3反射光谱和荧光光谱，采用高光谱成像分析软件SpectrAPP®和生物荧光成像分析软件FluorVision®分析得出的部分参数，可以看出NPQ4变异株（未受胁迫）叶绿素含量及光合作用效率等各项指标要高于野生型植株，表现为NDVI、NIRv、CI、CCI及REIP等参数都高于野生型植株，这与Jan Behmann等的研究结果相吻合（Sensors，2018）。表中cPRI为修正的PRI，PRI的升高意味着多余热量的散失（NPQ），NPQ4变异株cPRI偏小，这与其NPQ功能降低相吻合。蓝绿荧光被称为“Stress-induced-Fluorescence”，NPQ4变异株Fb（蓝色荧光）、Fg（绿色荧光）及其与叶绿素荧光的比值指数总体偏小，表明其未受胁迫。

图3. 上图为拟南芥光谱反射率及一阶导数，下图分别为UV-MCF光谱与叶绿素荧光光谱

表1. 多功能高光谱成像部分分析参数

图4. 拟南芥NPQ4变异株与野生型植株F740叶绿素荧光成像、F735/F700成像（反映叶绿素含量）及CCI成像

       FluorTron多功能高光谱成像技术具备UV-MCF紫外光激发植物荧光高光谱成像、叶绿素荧光高光谱成像功能，可以在光谱维度（spectral-resolved）解码生物荧光现象，同时还具备（反射光）高光谱成像（可选配透射光成像）功能。易科泰生态技术公司可以提供小型、大型及客户定制高通量多功能高光谱成像系统：