利用葉綠素熒光與生物熒光高光譜成像技術(shù)進行藥 用植物蚊子草在不同生境下的生理生態(tài)評估

       葉綠素熒光與植物光系統(tǒng)功能、光合電子傳遞鏈緊密相關(guān)。同時由于光系統(tǒng)對各種環(huán)境脅迫的敏感性，葉綠素熒光檢測技術(shù)也廣泛應用于植物逆境脅迫應對、抗逆作物品種選育等研究中。UV-MCF紫外光激發(fā)生物熒光高光譜成像分析，同步成像分析葉綠素熒光、藍綠熒光空間異質(zhì)性分布及生物熒光光譜特征。其中藍綠熒光通常有藍色和綠色兩個峰值，由表皮、葉肉細胞壁和葉脈發(fā)出（指示次級代謝產(chǎn)物如多酚、黃酮類、阿魏酸等）；葉綠素熒光有F690紅色和F740遠紅兩個顯著的峰值，反映植物光合生理狀態(tài)。一方面UV-MCF可以用來靈敏、特異性地評估植物生理狀態(tài)包括受脅迫狀態(tài)如干旱、病蟲害、環(huán)境污染、氮脅迫等；另一方面由于藥 用植物的有效成分往往都是多酚、黃酮類次生代謝物，因此UV-MCF也可用于植物藥 用成分含量與分別的快速無損檢測。

左圖：FluorTron?多功能高光譜成像分析系統(tǒng)：右圖：不同品種及產(chǎn)地的西洋參、甘草、黃芪UV-MCF熒光檢測分析，兩種西洋參表現(xiàn)出蕞強的生物熒光，反映其所含的活性次級代謝產(chǎn)物成分含量蕞高（EcoTech?實驗室）

       蚊子草（Filipendula vulgaris），其中文名正是由于其能克制蚊蟲而得名。中醫(yī)認為其具有治療痛風、風濕和癲痛的功效。蚊子草同時也是波蘭、俄羅斯、羅馬尼亞、塞爾維亞等國的傳統(tǒng)藥 用植物。

       在歐洲，蚊子草有兩種自然分布的生境，分別是干熱草原（xerothermic grasslands，XG）與沼茅草甸（Molinia meadows，MM）。那么在這兩種不同生境下，蚊子草的生理生態(tài)狀況有什么不同？這又會對其藥 用成分有效性有什么影響？

       波蘭克拉科夫師范學院與宜賓學院等單位合作，研究了兩種生境下的長葉蚊子草（Filipendula vulgaris Moench）。研究人員利用FluorCam葉綠素熒光成像系統(tǒng)對兩種生境下的蚊子草進行了動態(tài)葉綠素熒光成像測量，測量參數(shù)包括蕞小熒光F0、蕞大熒光Fm、PSII蕞大光化學效率Fv/Fm、非光化學淬滅系數(shù)NPQ、熒光衰減指數(shù)Rfd（也稱為活力指數(shù)）。

左圖：長葉蚊子草（Filipendula vulgaris Moench）；右圖：兩種生境下蚊子草的動態(tài)葉綠素熒光成像圖

       生物熒光高光譜技術(shù)則用來檢測蚊子草在藍綠光波段（430–650 nm）和紅光–遠紅光波段（650–800 nm）的特征生物熒光光譜。藍綠光波段的生物熒光與植物次數(shù)代謝水平有關(guān)，在藥 用植物中，這往往與藥 用有效成分含量密切相關(guān)。紅光-遠紅光波段的生物熒光則屬于葉綠素熒光，其光譜變化與葉綠素濃度、PSII和PSI功能活性等相關(guān)。

左圖：蚊子草藍綠光波段熒光光譜；右圖：蚊子草紅光-遠紅光波段熒光光譜

       結(jié)果表明，生長在沼茅草甸（MM）的蚊子草PSII受到的脅迫損傷要低于生長在干熱草原（XG）的蚊子草。而其與光保護機制相關(guān)的NPQ與活力指數(shù)Rfd則較低，這可能與其生長在低光環(huán)境中有關(guān)。生物熒光高光譜結(jié)果則表明生長在沼茅草甸（MM）的蚊子草次生代謝水平也要低于生長在干熱草原（XG）的蚊子草，這可能預示著其藥效也較低。

易科泰技術(shù)方案：FluorTron?多功能高光譜成像分析系統(tǒng)

左圖：FluorTron?多功能高光譜成像分析系統(tǒng)高通量版；右上圖：銀杏葉黃酮醇（FLAV）高通量活體成像檢測；右下圖：植物光合表型成像分析——DCMU光合阻斷實驗（EcoTech?實驗室）

· 同時具備多激發(fā)光葉綠素熒光高光譜成像與UV-MCF紫外光激發(fā)生物熒光高光譜成像分析功能

· 具備（反射光）高光譜成像分析功能

· 可客戶定制視頻葉綠素熒光光譜成像系統(tǒng)，同時對植物葉綠素熒光動態(tài)（time-resolved）和葉綠素熒光光譜（spectral-resolved）進行成像分析

· 可測量花青素指數(shù)、黃酮指數(shù)及氮素平衡指數(shù)NBI

· 可用于食品、中藥材品質(zhì)檢測鑒定，珍貴中藥材光譜指紋（包括反射光光譜指紋和熒光光譜指紋），劣質(zhì)或摻假檢測等檢測鑒定；植物及中藥材生理生化成像分析、高通量有效成分/功能成分成像檢測分析，如葉綠素、花青素、胡蘿卜素、黃酮醇、葉黃素循環(huán)色素、次級代謝產(chǎn)物等研究

參考文獻：

1. Barabasz-Krasny B, et al. 2022. Ecophysiological Parameters of Medicinal Plant Filipendula vulgaris in Diverse Habitat Conditions. Biology 11: 1198.

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