易科泰多款便攜手持植物表型設(shè)備入駐清華大學(xué)核研院

 ?日前，北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司為清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院順利安裝了6款便攜式植物表型設(shè)備，助力該院環(huán)境技術(shù)研究室土壤重金屬植物吸附特性及機(jī)理的研究。

6款便攜手持植物表型設(shè)備可對(duì)植物的脅迫響應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)全面的測(cè)量和研究，包括FluorCam便攜式葉綠素?zé)晒獬上駜x、FluorPen手持式葉綠素?zé)晒鈨x、Monitoring Pen葉綠素?zé)晒庾詣?dòng)監(jiān)測(cè)儀、LM510手持式光譜儀、PolyPen手持式植物反射光譜測(cè)量?jī)x、全自動(dòng)便攜式光合儀。6款設(shè)備尤其可對(duì)植物光合生理和色素含量進(jìn)行方便快捷的測(cè)量：既可以在小型實(shí)驗(yàn)室或者小型植物培養(yǎng)室使用，也可以在溫室、大田、野外輕松使用。

售后工程師使用研究院內(nèi)種植的綠化樹(shù)火炬樹(shù)的葉片進(jìn)行了測(cè)試和演示。

1. 全自動(dòng)便攜式光合儀

將剛采摘的枝條帶回實(shí)驗(yàn)室，隨即使用全自動(dòng)便攜式光合儀分別對(duì)綠葉（上左圖）和紅葉（上右圖）進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)設(shè)定溫度為25℃，光照為白光500μmol/（m2*s）。可見(jiàn)綠葉的光合速率A（1.24μmol/（m2*s））、蒸騰速率E（0.28mmol/（m2*s））高于紅葉（A = 0.43μmol/（m2*s）、E = 0.18 mmol/（m2*s））；紅葉的胞間CO2濃度（311μmol/mol）高于綠葉（Ci = 227μmol/mol））；氣孔導(dǎo)度相同（均為0.01 mol/（m2*s））。

2. PolyPen手持式植物反射光譜測(cè)量?jī)x

接著使用PolyPen手持式植物反射光譜測(cè)量?jī)x對(duì)綠葉和紅葉的反射光譜進(jìn)行采集，并對(duì)植被反射指數(shù)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量前使用隨機(jī)的白板進(jìn)行了校準(zhǔn)。

由下圖可知：綠葉在550nm的綠色波段存在反射峰，在430nm的藍(lán)色波段、675nm的紅色波段存在吸收谷（葉綠素吸收帶），740nm-790nm近紅外波段為高反射率區(qū)。紅葉在640nm的紅光波段存在反射峰，同樣在675nm波段存在吸收谷。

   PolyPen可自動(dòng)計(jì)算24個(gè)植被反射指數(shù)并在屏幕上顯示其中兩個(gè)參數(shù)。軟件支持自定義植被反射指數(shù)。由下表可知綠葉的NDVI（0.4467）、綠度指數(shù)G（3.301）遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于紅葉（NDVI = 0.0622，G = 0.3573）、而歸一化脫鎂作用指數(shù)NPCI（0.3039）遠(yuǎn)低于紅葉（0.6951）。

3. FluorPen手持式葉綠素?zé)晒鈨x

隨后用暗適應(yīng)葉夾分別將上述兩片葉片夾住進(jìn)行5min的暗處理，之后使用FluorPen手持式葉綠素?zé)晒鈨x選擇OJIP快速熒光誘導(dǎo)曲線進(jìn)行測(cè)量。

由下圖表可見(jiàn)，綠葉的大光化學(xué)效率Fv/Fm（0.734）明顯高于紅葉（0.307）；紅葉單位反應(yīng)中心吸收、耗散的能量（ABS/RC、DIo/RC）明顯高于綠葉，單位反應(yīng)中心捕獲的能量（TRo/RC）略高于綠葉，而用于電子傳遞的能量（ETo/RC = 0.463）明顯低于綠葉（1.227），基于吸收的表現(xiàn)系數(shù)（Pi_Abs = 0.010）也明顯低于綠葉（0.598）。

4. FluorCam便攜式葉綠素?zé)晒獬上駜x

后將綠葉和紅葉從枝條上摘下，一并放入FluorCam便攜式葉綠素?zé)晒獬上駜x的葉夾中進(jìn)行5min的暗處理。運(yùn)行葉綠素?zé)晒獯銣绯绦颍≦uenching），得到各葉綠素?zé)晒鈪?shù)的成像圖。

隨機(jī)在綠葉和紅葉上選取相同面積的區(qū)域進(jìn)行分析：綠葉的大光化學(xué)效率Fv/Fm（0.72）、熒光衰減率Rfd（2.12）、熱耗散NPQ（1.95）均高于紅葉（Fv/Fm = 0.58，Rfd = 1.67，NPQ = 1.23）。

因時(shí)間關(guān)系，測(cè)試演示現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有進(jìn)行重復(fù)測(cè)量。但結(jié)合以上測(cè)量結(jié)果，可以看出由于火炬樹(shù)綠葉和紅葉中色素組成的差異（尤其是葉綠素含量），兩者無(wú)論是光合作用的結(jié)果——有機(jī)物的積累，還是光合作用光反應(yīng)過(guò)程中對(duì)光能的吸收、耗散、分配都有明顯的差異。