叶绿素荧光成像实例——水稻盐胁迫早期检测鉴定

当前土壤盐碱化严重，盐胁迫通过离子伤害、渗透伤害与糖分积累造成反馈YZ等途径影响光合作用，严重影响作物产量。近日，我公司（Eco-Lab实验室）就针对盐胁迫对水稻幼苗光合的影响检测开展了实验，结果表明盐胁迫降低了幼苗的光合效率，叶绿素荧光成像作为直接测量光合效率的有效手段，可以在胁迫早期灵敏检测盐胁迫下作物的光合生理状态，获得光合效率等数据的同时，获取二维图像，直观显示变化。

实验中，将两叶一心期的水稻幼苗，分别在纯水（对照）、盐浓度3‰（3‰NaCl）、盐浓度6‰（6‰NaCl）的溶液中培养14h后，使用Fluorcam便携式叶绿素荧光成像检测水稻第二叶的光合状态。结果显示：

（1）经盐胁迫14h后的水稻，其外观形态还未产生可见的变化，但ZD光量子效率（Fv/Fm）、光量子效率（ΦPSⅡ）、荧光衰减率（Rfd）等均显著降低，6‰盐浓度的胁迫作用更明显；

（2）幼苗通过提高热耗散等应对胁迫，非光化学荧光淬灭（NPQ）上升。6‰盐浓度下，叶片生理受损更严重，NPQ虽低于3‰浓度组，但仍明显高于对照组：

（3）盐胁迫使得水稻苗的荧光衰减率（Rfd）降低，即植物活力降低，高浓度盐胁迫危害更大；

图1 水稻幼苗第二叶RGB图像

图2 水稻幼苗第二叶叶绿素荧光成像

图3 水稻幼苗第二叶光合参数

水稻盐胁迫响应检测是水稻耐盐基因挖掘、耐盐育种、耐盐性种质资源鉴定的重要前提，当前对水稻耐盐检测鉴定多集中在形态性状考察、生物量统计、产量对比等方面，时间周期长、工作量大且对样本有损。叶绿素荧光成像则可以在早期、灵敏、原位（植物不移位、叶片不离体）检测光合生理变化，是耐盐育种、种质资源鉴定等研究的重要工具。