葉綠素熒光成像實例——水稻鹽脅迫早期檢測鑒定

當前土壤鹽堿化嚴重，鹽脅迫通過離子傷害、滲透傷害與糖分積累造成反饋抑制等途徑影響光合作用，嚴重影響作物產量。近日，我公司（Eco-Lab實驗室）就針對鹽脅迫對水稻幼苗光合的影響檢測開展了實驗，結果表明鹽脅迫降低了幼苗的光合效率，葉綠素熒光成像作為直接測量光合效率的有效手段，可以在脅迫早期靈敏檢測鹽脅迫下作物的光合生理狀態，獲得光合效率等數據的同時，獲取二維圖像，直觀顯示變化。

實驗中，將兩葉一心期的水稻幼苗，分別在純水（對照）、鹽濃度3‰（3‰NaCl）、鹽濃度6‰（6‰NaCl）的溶液中培養14h后，使用Fluorcam便攜式葉綠素熒光成像檢測水稻第二葉的光合狀態。結果顯示：

（1）經鹽脅迫14h后的水稻，其外觀形態還未產生可見的變化，但大光量子效率（Fv/Fm）、光量子效率（ΦPSⅡ）、熒光衰減率（Rfd）等均顯著降低，6‰鹽濃度的脅迫作用更明顯；

（2）幼苗通過提高熱耗散等應對脅迫，非光化學熒光淬滅（NPQ）上升。6‰鹽濃度下，葉片生理受損更嚴重，NPQ雖低于3‰濃度組，但仍明顯高于對照組：

（3）鹽脅迫使得水稻苗的熒光衰減率（Rfd）降低，即植物活力降低，高濃度鹽脅迫危害更大；

圖1 水稻幼苗第二葉RGB圖像

圖2 水稻幼苗第二葉葉綠素熒光成像

圖3 水稻幼苗第二葉光合參數

水稻鹽脅迫響應檢測是水稻耐鹽基因挖掘、耐鹽育種、耐鹽性種質資源鑒定的重要前提，當前對水稻耐鹽檢測鑒定多集中在形態性狀考察、生物量統計、產量對比等方面，時間周期長、工作量大且對樣本有損。葉綠素熒光成像則可以在早期、靈敏、原位（植物不移位、葉片不離體）檢測光合生理變化，是耐鹽育種、種質資源鑒定等研究的重要工具。