西紅柿表型與代謝組學研究案例

易科泰植物表型分析技術快訊——西紅柿表型與代謝組學研究案例

    植物源蛋白水解物（PHs）是一類重要的生長的刺激素，影響植物表型組及代謝組特征，進而促進植物生長和作物產量，尤其在缺水、鹽脅迫、重金屬等逆境條件下，這種促進作用更加突出。PSI植物表型組學研究中心科學家Klara Panzarova等，利用PlantScreen高通量表型分析平臺，就一種PH對西紅柿表型與代謝組學的影響進行了研究，并近發布研究論文“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來對實驗條件下的西紅柿反應進行無損監控，結合代謝組學分析，綜合研究一種PH的作用效果。PlantScreen高通量表型分析系統整合LED植物智能培養、自動化控制系統、RGB多維成像、葉綠素熒光成像分析、熱成像分析、自動稱量與澆灌等多項技術。

• PlantScreen表型分析系統進行西紅柿樣品播種、培養與分組處理

1）walk in大型步入式生長箱中培養西紅柿樣品，自動控溫控濕控光，環境條件精確調節、調控指標高度均一；可進行多云天氣模擬，添加了遠紅光，實現0-100%的調控；光質、培養設施定制化；可遠程控制。

2）移栽至標準培養盆中，通過自動稱量與澆灌單元，施加水分、營養液等繼續培養。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。每株使用條形碼標識符進行標記，以便PlantScreen表型分析系統自動識別分析。

PlantScreen系統培養及處理

2. 通過PlantSreen進行高通量表型成像與分析

通過自動傳送系統，將植物定位至平臺進行暗適應后，進行無損的葉綠素熒光成像、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分析相應表型指標，以此評估PH的功能。結果表明：PH是一種能有效提高有限水條件下植物生產力的生物刺激素，且相比葉噴，澆灌方式作用更佳。

PlantScreen系統樣品自動傳送定位與成像分析過程

1）樣品成像。直觀地顯示PH及其施加方式對西紅柿生長過程中生長性狀、光合生理動態變化及植株溫度的影響。

不同時間表型成像圖（A.側面RGB成像，B.冠層RGB成像，C.葉綠素熒光成像，D.紅外熱成像）

1. 將RGB成像進行分析，建立數學模型，計算數字生物量與相對生長率，以評估PH對西紅柿生長的影響。

數字生物量 B.相對生長率

1. 紅外熱成像分析。計算相對溫度變化，同時，通過葉片表面溫度評估植物蒸騰利用效率，進而評估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度相關性*，氣孔導度較高則表明CO₂固定效率高，利于合成更多的有機物，促進生長。

相對溫度變化 B.蒸騰利用效率

4）葉綠素熒光成像系統檢測程序包括標準Protocol及自主編程功能。可針對性地測量并獲得數十個光合參數，代表了植物的生長生理狀態。本文對其中電子傳遞速率（ETR）、大光化學效率（Fv’/Fm’）、光化學淬滅（qP）等光合參數分析，以評估PH的作用。

光合參數變化

易科泰生態技術公司作為PSI公司中國*家代理和技術服務中心，可提供From FluorCam to PlantScreen 作物表型分析全面解決方案：

FluorCam葉綠素熒光成像技術，

n FluorCam多光譜熒光成像技術，

n Specim高光譜成像技術，

n Thermo-RGB紅外熱成像融合技術

n PlantScreen高通量植物表型分析技術，

n PhenoPlot野外作物表型分析技術，

n SpectraScan溫室植物表型分析技術

        PSI植物表型研究中心中國合作伙伴——易科泰生態技術公司Ecolab實驗室，擁有葉綠素熒光成像、多光譜熒光成像、IQ手持式高光譜儀、400-1700nm高光譜成像系統、 PhenoPlot輕便型作物表型分析系統及SpectraScan高光譜掃描成像平臺等，可提供合作實驗、表型分析、種質資源檢測技術服務等。