Horticulturae為植物生命分析儀團(tuán)隊(duì)開辦專題直播

近日，Horticulturae 為植物生命分析儀原創(chuàng)團(tuán)隊(duì)開辦植物電生理學(xué)應(yīng)用專題。本次 Horticulturae 專題研討會聚焦 “植物電生理學(xué)在園藝植物抗逆研究中的應(yīng)用”，旨在搭建學(xué)術(shù)交流平臺，深入探討植物電生理技術(shù)在園藝植物抗逆機(jī)制研究與實(shí)際應(yīng)用中的創(chuàng)新成果。
 
研討會特邀植物生命分析儀原創(chuàng)團(tuán)隊(duì)四位領(lǐng)域內(nèi)資深專家分享前沿研究：貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院吳明開研究員闡述了電生理技術(shù)在珍稀藥用蘭科植物資源保護(hù)與利用中的實(shí)踐價(jià)值；江蘇大學(xué)邢德科副研究員聚焦于電生理技術(shù)在植物抗旱性檢測中的應(yīng)用進(jìn)展；貴州醫(yī)科大學(xué)張承副教授介紹了電生理技術(shù)在作物連作障礙監(jiān)測中的實(shí)踐探索；中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所吳沿友研究員解析了桐花樹葉片胞內(nèi)水鹽運(yùn)轉(zhuǎn)動力學(xué)特征及對相關(guān)基因功能的表征。
 
專題會上，植物生命分析儀發(fā)明者吳沿友教授發(fā)布了《開創(chuàng)植物電生理學(xué)研究新局面》的倡議，共同迎接電子生物學(xué)時(shí)代。吳沿友教授在倡議中說，植物電生理學(xué)，作為連接植物物理學(xué)與分子生物學(xué)的交叉學(xué)科，正在改寫我們對植物生命活動的認(rèn)知邊界。長期以來，植物科學(xué)研究多聚焦于分子機(jī)制與生化路徑，但我們逐漸意識到，植物的生長發(fā)育、逆境適應(yīng)與信號傳遞，不僅是分子反應(yīng)的結(jié)果，更是電子行為與分子行為共同作用的綜合體現(xiàn)。從細(xì)胞內(nèi)生物大分子的電阻、電容、電感特性，到植株水平的電信號傳導(dǎo)，植物的每一個(gè)生命過程都蘊(yùn)含著豐富的電子信息，這些信息與分子機(jī)制相互交織，共同構(gòu)成了植物生命活動的完整圖景。

吳明開研究員在《電生理應(yīng)用于珍稀藥用蘭科植物資源保護(hù)與利用》報(bào)告中詳細(xì)介紹了用植物生命分析儀研究蘭科植物資源保護(hù)與利用的技術(shù)方法。包括測定鐵皮石斛植物葉片的電生理參數(shù)，確定植物葉片的固有電生理參數(shù)、胞內(nèi)水利用和營養(yǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)參數(shù)；根據(jù)葉片生理電阻、阻抗、容抗和感抗確定代謝流，根據(jù)水分養(yǎng)分轉(zhuǎn)移速率和營養(yǎng)主動轉(zhuǎn)運(yùn)能力確定代謝速率；根據(jù)代謝流和代謝速率確定相對代謝活力；根據(jù)相對代謝活力和仿野生干旱種植環(huán)境的匹配性，篩選抗干旱逆境鐵皮石斛新品系。基于白及葉片電生理參數(shù)指標(biāo)，初步探究白及響應(yīng)高重碳酸鹽與干旱脅迫的關(guān)鍵生理機(jī)制，以期揭示白及喀斯特生存策略。整合電生理阻抗分析技術(shù)與光合生理測定，對杜鵑蘭葉片的細(xì)胞膜特性 (膜電容Cp、膜電阻Rp) 與氣體交換參數(shù)進(jìn)行量化，初步發(fā)現(xiàn)杜鵑蘭“資源極端保守型”生理策略。

邢德科博士在《電生理與植物抗旱性檢測》報(bào)告中介紹了用胞內(nèi)水分直接研究植物抗旱的新機(jī)制和新技術(shù)。包括外界激勵(lì)下，葉片胞內(nèi)介電物質(zhì)因細(xì)胞膜透性改變而改變，引發(fā)對應(yīng)電生理特性的變化。植物生理電容等即時(shí)電生理信息能夠表征葉片胞內(nèi)水分變化，而葉片緊張度是依據(jù)植物葉片水勢及生理電容與細(xì)胞液濃度的偶聯(lián)關(guān)系推導(dǎo)出的葉片水勢、生理電容的關(guān)系模型，可同時(shí)反映細(xì)胞液濃度及體積的變化，能夠更好地表征植物水分變化情況。植物固有電生理參數(shù)如胞內(nèi)持水能力、胞內(nèi)水分利用效率和胞內(nèi)水分傳輸速率等分別基于生理電容、容抗、阻抗等與平行板電容器夾持力間的關(guān)系推導(dǎo)計(jì)算而來，在研究細(xì)胞內(nèi)水分代謝方面更具優(yōu)勢，且更為有效。植物電生理信息具有靈敏度高、測定方便、受環(huán)境影響小等優(yōu)點(diǎn)，在植物水分狀況乃至抗旱研究方面具有較大的應(yīng)用前景。

張承博士在《電生理技術(shù)在作物連作障礙監(jiān)測中的實(shí)踐探索》報(bào)告中介紹了用植物生命分析儀進(jìn)行的作物連作障礙開創(chuàng)性研究。他在報(bào)告介紹了一系列新的發(fā)現(xiàn)和成果：連作障礙顯著抑制半夏的植株生長、藥效成分及塊莖產(chǎn)量，制約其產(chǎn)業(yè)發(fā)展。目前關(guān)于半夏連續(xù)種植2年以上的生理及電生理響應(yīng)尚缺乏系統(tǒng)報(bào)道，其障礙監(jiān)測方法仍未建立。研究系統(tǒng)闡述了半夏長期連作的生理與電生理特性，開發(fā)了基于植物電信息的新型監(jiān)測方法，為連作障礙監(jiān)測與緩解提供了新思路。同時(shí)，還探討了表高油菜素內(nèi)酯 (EBR) 浸種與噻蟲嗪·氟酰胺·嘧菌酯 (TFA) 包衣的單獨(dú)及聯(lián)合處理對連作半夏植株生長、電生理信息、葉片光合作用、植株抗逆性、塊莖品質(zhì)及產(chǎn)量的影響，旨在探索緩解半夏連作障礙的有效農(nóng)藝措施。此外，還利用電生理手段探討了微生物菌劑緩解花生連作障礙的效應(yīng)。
 
植物電生理學(xué)的研究意義，首先體現(xiàn)在對生命本質(zhì)的深度探索上。植物細(xì)胞是天然的精密電路系統(tǒng)，碳水化合物、蛋白質(zhì)、核酸等生物大分子，以及細(xì)胞膜、細(xì)胞器等結(jié)構(gòu)，分別扮演著電阻、電容、電感的角色，其電學(xué)特性隨分子構(gòu)象與生理狀態(tài)動態(tài)變化。這種 “細(xì)胞電路” 的動態(tài)調(diào)節(jié)，正是植物感知環(huán)境、響應(yīng)脅迫的核心機(jī)制。無論是紅樹植物在鹽漬環(huán)境中通過電生理參數(shù)調(diào)控水鹽轉(zhuǎn)運(yùn)，還是含羞草、捕蠅草通過動作電位實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動，都印證了電子行為在植物生命活動中的關(guān)鍵作用。這一發(fā)現(xiàn)打破了 “分子決定論” 的單一認(rèn)知，揭示了生命活動是電子行為與分子行為協(xié)同作用的本質(zhì)，為我們從全新維度理解生命規(guī)律提供了重要支撐。 在應(yīng)用價(jià)值層面，植物電生理學(xué)正展現(xiàn)出巨大的轉(zhuǎn)化潛力。傳統(tǒng)植物健康監(jiān)測依賴破壞性取樣或滯后性指標(biāo)，而基于電生理參數(shù)的檢測技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)快速、非侵入式的實(shí)時(shí)監(jiān)測。通過測定葉片阻抗、電容、電位等指標(biāo)，我們可以精準(zhǔn)判斷植物的水分狀態(tài)、營養(yǎng)水平、抗逆能力，為作物育種、精準(zhǔn)農(nóng)業(yè)和生態(tài)修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。在作物抗逆育種中，電生理參數(shù)可快速篩選耐鹽、耐旱品種，大幅縮短育種周期；在生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域，我們通過植物的電生理響應(yīng)特征，精準(zhǔn)匹配物種與生長環(huán)境，提升植被恢復(fù)效率。這些應(yīng)用不僅體現(xiàn)了基礎(chǔ)研究與生產(chǎn)實(shí)踐的深度融合，更彰顯了植物電生理學(xué)服務(wù)國家糧食安全與生態(tài)安全的重要價(jià)值。
 
近年來，植物生命分析儀越來越成為科學(xué)家的研究利器。科學(xué)家利用植物生命分析儀在油菜病害、水稻蟲害與修復(fù)、小麥/大豆/玉米等作物高產(chǎn)抗逆新機(jī)制，以及在白及、石斛等中藥材種質(zhì)資源快速測評等領(lǐng)域進(jìn)行了一系列開創(chuàng)性研究。
植物生命分析儀幫助許多科學(xué)研究完成當(dāng)年試驗(yàn)當(dāng)年發(fā)表成果的科研任務(wù)，今年來科學(xué)家運(yùn)用之生命分析儀發(fā)表了10余篇SCI論文，極大低減輕了科學(xué)家的工作負(fù)荷。
  植物電生理學(xué)的發(fā)展前景廣闊，甚至有望引領(lǐng)我們邁入 “電子生物學(xué)時(shí)代”。植物電生理學(xué)或者說植物電生物學(xué)，這一領(lǐng)域?qū)⒊掷m(xù)推動學(xué)科交叉融合，一方面深化基礎(chǔ)研究，揭示電信號與分子信號的耦合機(jī)制，闡明電子能量與化學(xué)能量在植物生命活動中的分配規(guī)律；另一方面拓展技術(shù)創(chuàng)新，開發(fā)更精準(zhǔn)、高效的電生理檢測設(shè)備，建立 “電生理信號 - 基因功能 - 生理表型” 的完整研究體系。我們可以預(yù)見，未來的植物科學(xué)研究，將不再是分子行為與電子行為的孤立探索，而是二者協(xié)同機(jī)制的系統(tǒng)解析 —— 從基因表達(dá)的電子調(diào)控，到逆境適應(yīng)的電信號通路，從作物高產(chǎn)的電生理優(yōu)化，到生態(tài)系統(tǒng)的電信號網(wǎng)絡(luò)，植物電生理學(xué)將為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)提供全新的技術(shù)路徑與理論支撐。

現(xiàn)如今植物電生理學(xué)的發(fā)展正處在關(guān)鍵的機(jī)遇期。它不僅是一門充滿創(chuàng)新活力的基礎(chǔ)學(xué)科，更是一門能夠解決實(shí)際問題的應(yīng)用學(xué)科；它不僅連接著過去的科學(xué)積累，更承載著未來的科學(xué)突破。在植物電生理學(xué)科學(xué)家的共同努力下，我們將不斷解鎖植物電生理的奧秘，讓電子行為與分子行為的協(xié)同機(jī)制成為指導(dǎo)植物科學(xué)研究的核心思想，讓植物電生理學(xué)在保障糧食安全、應(yīng)對氣候變化、推動生態(tài)修復(fù)等重大議題中發(fā)揮更大作用。

中天智感期待與大家攜手共進(jìn)，共同開創(chuàng)植物電生理學(xué)研究的新局面，迎接電子生物學(xué)時(shí)代的到來！