叶绿素荧光成像园艺领域应用——果实篇

       水果产是经济发展的重要条件之一，果实的产量、生理、品质等研究一直以来都是林果业研究的重点。叶绿素荧光成像技术是研究植物生理响应的无损分析利器，这项技术不仅能根据判断植物的光合生理状态，还可对果实的成熟度、新鲜度等品质特征进行检测与分类，在果实生理、品质、采后生物学等方面研究中具有广泛应用，这些应用均有众多论文支撑，本文便通过4个经典文献案例展示其应用（参考文献见文末）。

案例1：番茄果实采后成熟过程：环境条件对品质和叶绿素荧光特性的影响

       本研究旨在探究温度与光照条件对果实完全成熟过程的协同影响——这两种因素是成熟过程中最敏感的环境变量。研究通过分析叶绿素荧光反应，基于各参数数值和荧光图像评估不同成熟阶段的差异，还可利用成像无损检测的优势，精准定位最佳采收时机。研究人员选取处于成熟绿色阶段、已完成生长的番茄果实，将其置于由两种温度条件和两种光照条件组成的生长室中进行成熟培养，每昼夜光照时长均为12小时。

       研究结果表明，温度和光照对番茄成熟过程均具有显著影响。在无光照的低温条件下成熟的番茄，从绿色阶段过渡到开裂期所需时间，比在高温光照条件下成熟的同类果实延长了三倍以上。值得注意的是，在低温低光条件下，番茄果实的成熟速度明显快于高温黑暗条件。

左图，不同成熟度番茄叶绿素荧光成像图；右图，不同温度、光照条件下番茄不同成熟度的荧光参数值

       整个成熟过程中，叶绿素荧光参数持续发生变化。与其它处理组相比，低温低光条件下成熟的番茄果实表现出显著更低的非光化学猝灭（NPQ）和相对荧光衰减（RFD）值，但其初始荧光（FO）和最大荧光（FM）值更高。研究中还对果实进行了糖分、酚类物质等组分分析，结果显示糖分积累受光照影响远大于温度。另一方面，在高温高光条件下成熟的番茄果实中，酚类物质含量和番茄红素水平达到最高值。

案例2：梨子果实生理检测

       西北农林科技大学的研究者们利用FluorCam叶绿素荧光成像，针对褪黑素对早酥梨果实生理特性的影响进行了探究（Jianlong Liu,2019）。结果表明，在果实膨大阶段，褪黑素（MT）处理过的水果中最大光量子产量（Fv/Fm）保持在0.82左右，未处理过的水果（CK）中为0.73，褪黑素增强了梨果实的光合能力，提高了单果重量。

案例3：葡萄果实新鲜度检测

       利用FluorCam叶绿素荧光成像鉴定葡萄果实新鲜度（YOO, 2015）。新鲜葡萄分别置于室温、加湿、高温、寒冷的环境下存储，一定时间后分别检测样品葡萄光合状态的变化。结果显示，葡萄果实中Fv / Fm、ΦPSII和NPQ的数值变化在热条件下高于其他条件。低温（4°C）和潮湿条件可保持Fv / Fm值在0.8作用，生理状态相对更加稳定，可作为绿色葡萄果实的合适存储方法。

案例4：苹果、猕猴桃在不同储存条件下的品质差异

       利用FluorCam评估室温、高温、高湿等不同储存条件下保存的苹果和猕猴桃的新鲜品质。研究表明，在热胁迫下，苹果和猕猴桃Fv / Fm、ΦPSII和NPQ的变化均高于其他胁迫下的变化。低温（4°C）下其光合状态则保持相对稳定，此条件下保存的果实新鲜品质较高。

参考文献：

1. Choi, Hyo-Gil, and Kyoung-Sub Park. "Ripening process of tomato fruits postharvest: Impact of environmental conditions on quality and chlorophyll a fluorescence characteristics." Horticulturae 9.7 (2023): 812.

2. Jianlong Liu, Rongrong Yue et al.Effects of Exogenous Application of Melatonin on Quality and Sugar Metabolism in ‘Zaosu’ Pear Fruit[J]. Journal of Plant Growth Regulation.2019

3. Sung Yung Yoo, Sok Samait et al. Application of Chlorophyll Fluorescence Imaging Technology for Fresh Quality Control of Grape Fruit Preserved Under Different Storage Conditions[J]. International Journal of Engineering and Technology,2015

4. Yoo, Sung Yung, Ferrah, Salah et al. Chlorophyll fluorescence imaging analysis for fresh quality assessment of apple and kiwi fruits preserved under different storage conditions [J]. International Journal of Advanced Information Science and Technology,2014

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