易科泰模块式表型系统在四川省农业科学院水稻高粱研究所安装运行

       近日，易科泰模块式植物表型系统已完成安装调试和理论及操作培训，正式交付四川省农业科学院水稻高粱研究所，应用于水稻、高粱等农作物的耐高温、耐旱育种研究。

该模块式表型系统具备：

1.     FluorCam叶绿素荧光成像单元：

       内置Fv/Fm、Kausky诱导效应、Quenching、Light curve等程序，可对植株、叶片、果实进行脉冲调制式叶绿素荧光成像测量，得到50多个叶绿素荧光参数，反应植物光合代谢状态对环境变化的响应。同时具备PAR吸收和NDVI测量功能，描述植物的可见光利用效率和光合活性。此外还具备GFP测量功能。上述测量功能都可得到参数数值、动态变化曲线、参数2D图像，灵敏、早期和全面的反应植物生理状态对生物胁迫和非生物胁迫的响应，极大的加速抗逆作物育种进程。

对桂树叶片进行干旱处理（离体12小时），将其和对照叶片（新鲜摘取）同时进行测量：

左图：左侧为对照，右侧为干旱处理叶片，肉眼无法看到明显差异；

中图：NPQ图像，干旱叶片的参数值为0.46，对照为0.82，差异显著；干旱导致叶片光保护能力损伤，因而NPQ显著降低；

右图：PAR吸收图像，干旱处理结果值为0.83（右侧），对照值为0.90（左侧），干旱胁迫导致植物光吸收能力下降。

左图：运行Light Curve光响应曲线测量程序，ETR（电子传递速率）曲线显示干旱叶片光饱和点低于对照，认为其光合能力下降

右图：FluorCam软件可对图像结果的像素参数值进行定量分析，右图为干旱和对照叶片在各个qN范围内的面积对比

2.     多光谱荧光成像单元

       多光谱荧光成像功能所得到520、740、440、690nm荧光值及其相互比值，反应植物叶绿素含量的变化及次生代谢物的积累，从而评估植物的胁迫程度及防御机制的激活。

多光谱荧光测量，自左向右分别是F740/F440、F740/F520、F520、F440成像：左侧为对照，右侧为干旱叶片，都呈现明显差异。

3.     PhenoPlot®轻便型作物/植物表型成像分析系统

       该系统由轻便型扫描台架和成像单元组成，成像单元沿台架进行样带式扫描成像，高度可调，可用于实验室和野外原位（in-situ）成像测量分析。PhenoPlot®可选配叶面温度、叶面湿度、茎流、茎杆生长、果实生长、叶片叶绿素荧光监测、高光谱成像测量等功能，本系选配的为RGB和红外热成像扫描成像功能。

       植物在高温、干旱等环境变化下，基于气孔开闭、蒸腾作用等的水分利用机制对其抗逆能力至关重要，并直接影响叶片表面温度。红外热成像则可对植物叶片、植株、冠层等温度进行2D成像测量，作为温度调节机制和水分利用效率评估的重要参数。系统同时具备RGB成像功能，用于红外热成像图的植物蒙板以及形态分析。

PhenoPlot®  RGB成像、红外热成像、形态学和温度分析功能展示。样品为木耳菜。

左图：正常光强（a）和高光处理（b）下拟南芥红外热成像测量结果；材料为不同浓度NaCl处理3天后的拟南芥。高光和正常光照下，样品温度2D图像和参数值都呈现明显差异，同时NaCl浓度越高，植株表面平均温度越高。

右图：不同浓度盐处理的拟南芥在突然高光下的温度变化。NaCl浓度越高，温度上升越急剧，稳定状态下的温度越高。

引自：Orzechowska, A.; Trtílek, M.; Tokarz, K.M.; Szyma´nska, R.; Niewiadomska, E.; Rozp ˛adek, P.; W ˛ator, K. Thermal Analysis of Stomatal Response under Salinity and High Light. Int. J. Mol. Sci. 2021, 22,4663. https://doi.org/10.3390/ ijms22094663

4.      PlanTherm PT100植物热耐受性测量仪

       该系统基于离子渗透法，通过同步测量升温过程中的植物离子析出（电导）拐点与叶绿素荧光动态曲线，能够简便、快速、全面地评估植物的热耐受性。应用离子渗透法评估植物的热耐受特性起始于1930年并且应用广泛，PT100的创新之处在于：测量细胞膜稳定性指标电导率的拐点温度的同时，测量表征光合系统稳定性的叶绿素荧光强度拐点。对比传统方法测量过程为几个小时，PT100实验过程只需25分钟；而且，PT100的连续测量方式更为稳定和准确。