易科泰植物表型分析技術(shù)快訊——西紅柿表型與代謝組學(xué)研究案例

    植物源蛋白水解物（PHs）是一類重要的生長(zhǎng)的刺激素，影響植物表型組及代謝組特征，進(jìn)而促進(jìn)植物生長(zhǎng)和作物產(chǎn)量，尤其在缺水、鹽脅迫、重金屬等逆境條件下，這種促進(jìn)作用更加突出。PSI植物表型組學(xué)研究中心科學(xué)家Klara Panzarova等，利用PlantScreen高通量表型分析平臺(tái)，就一種PH對(duì)西紅柿表型與代謝組學(xué)的影響進(jìn)行了研究，并近發(fā)布研究論文“A Combined Phenotypic and Metabolomic Approach for Elucidating the Biostimulant Action of a Plant-derived Protein Hydrolysate on Tomato Grown under Limited Water Availability”

    研究過程中，采用PlantScreen高通量表型分析系統(tǒng)來對(duì)實(shí)驗(yàn)條件下的西紅柿反應(yīng)進(jìn)行無損監(jiān)控，結(jié)合代謝組學(xué)分析，綜合研究一種PH的作用效果。PlantScreen高通量表型分析系統(tǒng)整合LED植物智能培養(yǎng)、自動(dòng)化控制系統(tǒng)、RGB多維成像、葉綠素?zé)晒獬上穹治觥岢上穹治?、自?dòng)稱量與澆灌等多項(xiàng)技術(shù)。

• PlantScreen表型分析系統(tǒng)進(jìn)行西紅柿樣品播種、培養(yǎng)與分組處理

1）walk in大型步入式生長(zhǎng)箱中培養(yǎng)西紅柿樣品，自動(dòng)控溫控濕控光，環(huán)境條件精確調(diào)節(jié)、調(diào)控指標(biāo)高度均一；可進(jìn)行多云天氣模擬，添加了遠(yuǎn)紅光，實(shí)現(xiàn)0-100%的調(diào)控；光質(zhì)、培養(yǎng)設(shè)施定制化；可遠(yuǎn)程控制。

2）移栽至標(biāo)準(zhǔn)培養(yǎng)盆中，通過自動(dòng)稱量與澆灌單元，施加水分、營(yíng)養(yǎng)液等繼續(xù)培養(yǎng)。之后將樣品植株分為3組，每組6株，分別作no application、foliar application、drench application三種PH噴施處理。每株使用條形碼標(biāo)識(shí)符進(jìn)行標(biāo)記，以便PlantScreen表型分析系統(tǒng)自動(dòng)識(shí)別分析。

PlantScreen系統(tǒng)培養(yǎng)及處理

2. 通過PlantSreen進(jìn)行高通量表型成像與分析

通過自動(dòng)傳送系統(tǒng)，將植物定位至平臺(tái)進(jìn)行暗適應(yīng)后，進(jìn)行無損的葉綠素?zé)晒獬上?、多角度RGB成像與紅外熱成像，以獲得樣品的成像圖并通過軟件自動(dòng)分析相應(yīng)表型指標(biāo)，以此評(píng)估PH的功能。結(jié)果表明：PH是一種能有效提高有限水條件下植物生產(chǎn)力的生物刺激素，且相比葉噴，澆灌方式作用更佳。

PlantScreen系統(tǒng)樣品自動(dòng)傳送定位與成像分析過程

1）樣品成像。直觀地顯示PH及其施加方式對(duì)西紅柿生長(zhǎng)過程中生長(zhǎng)性狀、光合生理動(dòng)態(tài)變化及植株溫度的影響。

不同時(shí)間表型成像圖（A.側(cè)面RGB成像，B.冠層RGB成像，C.葉綠素?zé)晒獬上瘢珼.紅外熱成像）

1. 將RGB成像進(jìn)行分析，建立數(shù)學(xué)模型，計(jì)算數(shù)字生物量與相對(duì)生長(zhǎng)率，以評(píng)估PH對(duì)西紅柿生長(zhǎng)的影響。

數(shù)字生物量 B.相對(duì)生長(zhǎng)率

1. 紅外熱成像分析。計(jì)算相對(duì)溫度變化，同時(shí)，通過葉片表面溫度評(píng)估植物蒸騰利用效率，進(jìn)而評(píng)估PH的作用。植物蒸騰作用直接影響其溫度，而蒸騰作用與氣孔導(dǎo)度相關(guān)性*，氣孔導(dǎo)度較高則表明CO₂固定效率高，利于合成更多的有機(jī)物，促進(jìn)生長(zhǎng)。

相對(duì)溫度變化 B.蒸騰利用效率

4）葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)檢測(cè)程序包括標(biāo)準(zhǔn)Protocol及自主編程功能。可針對(duì)性地測(cè)量并獲得數(shù)十個(gè)光合參數(shù)，代表了植物的生長(zhǎng)生理狀態(tài)。本文對(duì)其中電子傳遞速率（ETR）、大光化學(xué)效率（Fv’/Fm’）、光化學(xué)淬滅（qP）等光合參數(shù)分析，以評(píng)估PH的作用。

光合參數(shù)變化

易科泰生態(tài)技術(shù)公司作為PSI公司中國(guó)*家代理和技術(shù)服務(wù)中心，可提供From FluorCam to PlantScreen 作物表型分析全面解決方案：

FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)，

n FluorCam多光譜熒光成像技術(shù)，

n Specim高光譜成像技術(shù)，

n Thermo-RGB紅外熱成像融合技術(shù)

n PlantScreen高通量植物表型分析技術(shù)，

n PhenoPlot野外作物表型分析技術(shù)，

n SpectraScan溫室植物表型分析技術(shù)

        PSI植物表型研究中心中國(guó)合作伙伴——易科泰生態(tài)技術(shù)公司Ecolab實(shí)驗(yàn)室，擁有葉綠素?zé)晒獬上瘛⒍喙庾V熒光成像、IQ手持式高光譜儀、400-1700nm高光譜成像系統(tǒng)、 PhenoPlot輕便型作物表型分析系統(tǒng)及SpectraScan高光譜掃描成像平臺(tái)等，可提供合作實(shí)驗(yàn)、表型分析、種質(zhì)資源檢測(cè)技術(shù)服務(wù)等。