易科泰推出新品UV-MCF生物熒光高光譜成像系統(tǒng)

      長(zhǎng)波段UV紫外光（320nm－400nm）對(duì)植物葉片激發(fā)，可以產(chǎn)生具有4個(gè)特征性波峰的熒光光譜(Multi-color Fluorescence,MCF)，4個(gè)波峰的波長(zhǎng)為蘭光440nm（F440）、綠光520nm（F520）、紅光690nm（F690）和遠(yuǎn)紅外740nm（F740）(C.Buschmann等，1998)，其中F440和F520統(tǒng)稱為BGF（藍(lán)綠熒光），由表皮及葉肉細(xì)胞壁和葉脈發(fā)出（指示次級(jí)代謝產(chǎn)物等），F(xiàn)690和F740為葉綠素?zé)晒釩hl-F。紫外光激發(fā)多光譜熒光（UV-MCF）可以用來(lái)靈敏、特異性地評(píng)估植物生理狀態(tài)包括受脅迫狀態(tài)如干旱、病蟲害、環(huán)境污染、氮脅迫等（H.K.Lichtenthaler, 2021）。
        歐洲PSI公司采用光學(xué)濾波器技術(shù)，通過(guò)紫外線激發(fā)并僅使特定波長(zhǎng)的激發(fā)熒光到達(dá)檢測(cè)器，研制生產(chǎn)了FluorCam多光譜葉綠素?zé)晒獬上裣盗袃x器設(shè)備，可以對(duì)F440、F520、F690、F740四個(gè)波長(zhǎng)熒光（多光譜熒光）進(jìn)行二維成像分析，成為目前廣泛應(yīng)用于植物表型分析、植物脅迫檢測(cè)等領(lǐng)域的重要儀器技術(shù)。

      基于近二十年葉綠素?zé)晒鉁y(cè)量與成像技術(shù)、UV-MCF多光譜熒光成像分析技術(shù)服務(wù)與實(shí)驗(yàn)研究，值此公司成立二十周年之際，易科泰生態(tài)技術(shù)公司于5月7號(hào)隆重推出UV-MCF生物熒光高光譜成像系統(tǒng)，其主要技術(shù)和功能特點(diǎn)為：

1.基于高光譜成像技術(shù)的紫外光激發(fā)生物熒光光譜成像分析，可同時(shí)獲得藍(lán)色、綠色、紅色及遠(yuǎn)紅波段的熒光光譜成像，不僅可對(duì)生物熒光在二維尺度上進(jìn)行成像分析，還可以獲得熒光光譜特征（光譜指紋）并在高光譜維度上（多達(dá)幾百個(gè)）進(jìn)行熒光光譜分析。下圖為銀杏葉高光譜熒光成像（自左至右依次為：彩色成像、綠色熒光F533成像、UV-MCF熒光光譜。易科泰Ecolab實(shí)驗(yàn)室提供）
  2.不僅可進(jìn)行葉綠素?zé)晒饧癇GF成像分析，還可以得到其高光譜數(shù)據(jù)立方并進(jìn)而分析其光譜特性，使生物熒光二維成像分析提升到高光譜成像分析（達(dá)幾百個(gè)光譜緯度）水平
3.可對(duì)GFP（綠色熒光蛋白）等進(jìn)行成像分析
4.可選配多激發(fā)光（綠色及紅色激發(fā)光）植物熒光光譜成像分析，并進(jìn)一步測(cè)量分析花青素、葉綠素、多酚等指數(shù)及氮素指數(shù)
5.FluorVision高光譜熒光成像分析軟件，可進(jìn)行光譜融合、ROI選區(qū)分析、樣品剖面熒光分析、頻率直方圖、自動(dòng)識(shí)別不同波段峰值并分析其比值等
  6.可同時(shí)獲取反射光光譜和熒光光譜，并進(jìn)行高光譜成像分析和高光譜熒光成像分析（下圖為花椰菜高光譜成像分析——光譜反射指數(shù)，和熒光成像分析）
  7.可對(duì)植物葉片或整株植物）、根系、果實(shí)、種子等不同組織部位進(jìn)行熒光成像分析和反射光高光譜成像分析
  8.應(yīng)用于植物表型成像分析、遺傳育種、植物脅迫與抗性分析檢測(cè)、種質(zhì)資源分析檢測(cè)、中草藥檢測(cè)鑒定、采后生物學(xué)研究、光生物學(xué)研究等。UV-MCF不僅適于活體植物成像分析，也適應(yīng)于干燥后的莖葉、根系等熒光成像分析，如茶葉及中草藥品質(zhì)檢測(cè)等

分析參數(shù)：
1.BGF藍(lán)綠熒光Fb（或F440）和Fg（或F520）
2.葉綠素?zé)晒釬r（或F690）和Ffr（或F740）
3.熒光比值，如Fb/Fg、Fb/Fr、Fb/Ffr、Fr/Ffr等，及F_730-740/F_680-690（反應(yīng)葉綠素含量及植物長(zhǎng)期脅迫等）、F735/F700（可精確反映葉綠素含量）。下表為UV-MCF部分比值參數(shù)與植物表型關(guān)系（參考H.K.Lichtenthaler, 2021。++指顯著提高，+指提高，--指顯著降低，-指降低，0為無(wú)明顯變化）
 

植物表型	Fb/Fr	Fb/Ffr	Fr/Ffr	Fb/Fg	F735/F700
雜色葉片/綠色葉片	++	++	++	0
背面/正面葉片	++	++	+	0	-
黃綠/綠色葉片	+	++	++	+	--
第二片/第一片冒芽葉片	--	--	++	-	+
干旱脅迫	++	++	0	0
N脅迫	++	++	+	0	--
暴曬	++	++	+	--
蟲害	++	++	0	+	-
敵草隆處理	--	--	+	0
光抑制	++	++	--	0
野外/大棚植物	++	++	-	0

4.花青素指數(shù)（log(Ffr_R/Ffr_R)）、黃酮指數(shù)（log(Ffr_R/Ffr_UV）及氮素平衡指數(shù)NBI——需選配紅綠多激發(fā)光模塊
5.高光譜成像分析，可自動(dòng)分析計(jì)算NDVI、NDVI₇₀₅紅邊歸一化植被指數(shù)（對(duì)衰老敏感）、VOG1紅邊指數(shù)（對(duì)葉綠素濃度、物候變化等敏感）、PRI光化學(xué)植被指數(shù)、PSRI 植被衰減指數(shù)（用于指示冠層脅迫、植物衰老、果實(shí)成熟等）、SIPI結(jié)構(gòu)不敏感色素指數(shù)（反映冠層脅迫程度、生理脅迫檢測(cè)等）、CRI1 類胡蘿卜素反射指數(shù)、ARI1/ ARI2 花青素反射指數(shù)、CI 葉綠素指數(shù)（紅邊指數(shù)）、WBIR水波段指數(shù)（反映水分含量分布）、HI健康指數(shù)等植物色素指數(shù)和脅迫敏感指數(shù)、NPQI歸一化脫鎂指數(shù)（用于早期脅迫檢測(cè)）、PSSRa（R800/R680）指數(shù)等

應(yīng)用案例：植物對(duì)敵草隆的熒光響應(yīng)

上圖葉片自上到下分別為冬青葉、新萌發(fā)冬青葉、錦帶花葉，其中左邊冬青葉為整片葉片施加敵草隆10分鐘后，右邊為在局部點(diǎn)滴施加敵草隆（上面葉片一個(gè)點(diǎn)滴，下面葉片2個(gè)點(diǎn)滴）10分鐘后的成像分析，下面錦帶花點(diǎn)滴（6個(gè)小區(qū)）施加敵草隆10分鐘后的成像分析。自左到右依次為：RGB成像、葉片葉綠素?zé)晒獬上瘛�Fb/Fr成像分析、紫外光激發(fā)熒光光譜曲線，可以看出，施加敵草隆葉綠素?zé)晒怙@著提高、Fb/Fr則顯著降低（易科泰EcoLab實(shí)驗(yàn)室提供）
 
參考文獻(xiàn)：
Claus Buschmann and Hartmut K. Lichtenthaler. Principles and characteristics of multi-colour fluorescence imaging of plants. Journal of Plant Physiology, 1998.
H.K.Lichtenthaler. Multi-colour fluorescence imaging of photosynthetic activity and plant stress. Photosynthetica, 2021.