俄羅斯科(ke)研(yan)人(ren)員(yuan)將(jiang)一種(zhong)含氟聚(ju)合物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)涂(tu)層(ceng)應用在溫室大棚(peng)的(de)(de)(de)(de)塑料薄膜上，該涂(tu)層(ceng)可將(jiang)有害的(de)(de)(de)(de)UV-A和紫光(guang)轉換為對植物(wu)(wu)有用的(de)(de)(de)(de)藍光(guang)和紅光(guang)。這一轉換可促(cu)進番茄的(de)(de)(de)(de)生長(chang)和光(guang)合作用。但(dan)是(shi)，在應用了(le)新型涂(tu)層(ceng)的(de)(de)(de)(de)大棚(peng)中，植物(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)耐熱(re)能力(li)卻(que)出(chu)現了(le)下(xia)降。科(ke)研(yan)人(ren)員(yuan)使用德國WALZ公司的(de)(de)(de)(de)GFS-3000光合-熒光測量系統與Dual-PAM-100雙通道葉綠素熒光儀聯用，對(dui)這(zhe)一(yi)過(guo)程進行了深入研究。發現通常可提高(gao)抗(kang)逆能力的脅迫電信號對(dui)光合機構的保護作用減弱了，這(zhe)一(yi)現象可以(yi)通過(guo)H2O2濃度的降低來解釋。因(yin)此(ci)，在生產實踐中，當使用光(guang)(guang)轉換技術時(shi)，需更加注(zhu)意植物生長過程中栽培條(tiao)件(jian)的穩定。開發新的光(guang)(guang)配方時(shi)也應更細致地完善相關實證研究。提(ti)高(gao)溫室的(de)(de)(de)效(xiao)率是農(nong)業(ye)中(zhong)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)個緊迫問題。在溫帶和極地地區，最嚴重(zhong)的(de)(de)(de)問題之一(yi)(yi)是光照不足，特別(bie)是在光合反應過程中(zhong)使(shi)用的(de)(de)(de)波(bo)長。這個問題可以(yi)通過使(shi)用LED或其他(ta)光源的(de)(de)(de)主(zhu)動補光來解(jie)決。然(ran)而(er)，這種(zhong)(zhong)方法(fa)(fa)卻提(ti)高(gao)了經濟(ji)和能(neng)源成本，并導致碳足跡的(de)(de)(de)增加。另一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)方法(fa)(fa)是使(shi)用薄膜和涂層進行被動光譜校正。迄今為止(zhi)，溫室光活性涂層的研究主要集中在三個方面：對近紅外輻射的保護、對UV輻射的保護以及將非光合活性光譜范圍的光子轉換為藍光和紅光。后一種(zhong)方法(fa)似(si)乎特(te)別有(you)前(qian)途(tu)，因為(wei)它對各種(zhong)植物的形態計(ji)量參數和生(sheng)理(li)過程(cheng)的活性具有(you)顯著(zhu)的刺激作用(yong)。除了(le)植物的(de)(de)生(sheng)(sheng)產力(li)外，抵抗(kang)各(ge)種脅迫影響也非常(chang)重要(yao)。在溫室條件(jian)下(xia)，對(dui)植物最重要(yao)的(de)(de)損(sun)害因(yin)素是晴天的(de)(de)高溫和(he)(he)各(ge)種病(bing)原生(sheng)(sheng)物。對(dui)于在整個植物水平(ping)上(shang)形成(cheng)對(dui)應激(ji)源(yuan)的(de)(de)復雜抗(kang)性(xing)，遠距離(li)應激(ji)信(xin)號(hao)是重要(yao)的(de)(de)一種。通常(chang)，信(xin)號(hao)在植物最脆(cui)弱或敏感(gan)的(de)(de)區域產生(sheng)(sheng)，例如在上(shang)部幼葉中，然后傳播到全身(shen)，調(diao)節(jie)細胞(bao)內信(xin)號(hao)通路和(he)(he)生(sheng)(sheng)理過程的(de)(de)活性(xing)，從(cong)而(er)導致抗(kang)性(xing)增(zeng)加(jia)。根據性(xing)質，遠距離(li)脅迫信(xin)號(hao)可細分為幾種類型，每種類型都由其自身(shen)的(de)(de)一組壓力(li)源(yuan)引(yin)起，并具(ju)有(you)特征性(xing)的(de)(de)傳播速度和(he)(he)覆蓋范圍。主要(yao)有(you)液(ye)壓、化學(xue)和(he)(he)電(dian)信(xin)號(hao)三種。電(dian)信(xin)號(hao)（ES）代表細胞(bao)膜上(shang)電(dian)位的(de)(de)一波變化，在快(kuai)速增(zeng)長的(de)(de)應激(ji)源(yuan)的(de)(de)作用下(xia)尤其令人感(gan)興趣，需要(yao)在整個植物的(de)(de)水平(ping)上(shang)快(kuai)速提高抗(kang)性(xing)。ROS和(he)(he)Ca2+信號系統參與ES的產生和增殖。Ca2+可能通過ROS激活的陽離子通道進入細胞，導致陰離子通道打開和質子ATP酶失活，由此產生電信號。這些信號由廣泛的刺激引起，包括溫度、濕度、過度照明和食葉昆蟲的啃食。ES以mm×s-1數量級的速度在植物中傳播，導致功能反應，首先，暫時抑制光合作用和蒸騰作用的光依賴和非光依賴反應，這使植物能夠以最小的損害度過不利時期。需要注意的是，參與長距離信號傳導的ROS和Ca2+系統受到光照的調節。之(zhi)前的研究發現含氟聚合物(wu)涂層可將(jiang)UV-A和(he)紫光轉換為藍(lan)光和(he)紅光，從而刺激植物(wu)的生長、發育和(he)產量，但抑制熱誘(you)導的電信號。本文通過光(guang)合(he)熒光(guang)同步測量技術進(jin)一步研究了這些光(guang)轉換涂層對(dui)電信號誘導的(de)番茄植物對(dui)熱(re)脅迫抗性的(de)影響。為了同時獲得(de)光(guang)合同化速率、蒸(zheng)騰速率、PSII和(he)PSI的活(huo)性等信息(xi)，研究(jiu)中使(shi)用了GFS-3000光(guang)合-熒(ying)光(guang)測量系統與Dual-PAM-100雙(shuang)通(tong)道葉(xie)綠素(su)熒(ying)光(guang)儀，兩者(zhe)通(tong)過3010-Dual聯用葉(xie)室（Heinz Walz GmbH, Germany）進(jin)行(xing)了同(tong)步(bu)測(ce)量(liang)。
圖(tu)1 （a） 含(han)(han)熒(ying)光(guang)(guang)團和(he)金納米顆粒的(de)含(han)(han)氟(fu)聚(ju)合物(wu)膜(mo)的(de)歸一化光(guang)(guang)致發光(guang)(guang)光(guang)(guang)譜（實(shi)線），不含(han)(han)光(guang)(guang)轉換(huan)成分（虛線）；（b） 含(han)(han)氟(fu)聚(ju)合物(wu)光(guang)(guang)轉換(huan)膜(mo)和(he)含(han)(han)氟(fu)聚(ju)合物(wu)均衡濾波器的(de)光(guang)(guang)譜強度之間的(de)差異。研究使用了(le)中國深圳產UV紫外光(guang)(guang)源。
圖(tu)2 光轉(zhuan)換涂層(ceng)對(dui)番茄(qie)植(zhi)株葉面(mian)積的(de)(de)影(ying)響：（a，b）對(dui)照番茄(qie)植(zhi)株的(de)(de)照片和(he)使(shi)用(yong)ImageJ宏計算葉面(mian)積的(de)(de)“掩模”；（c） 對(dui)照植(zhi)株和(he)使(shi)用(yong)光轉(zhuan)換涂層(ceng)（PhC）生長的(de)(de)植(zhi)株的(de)(de)葉面(mian)積變化(hua)動態。*：p<0.05。圖3 光轉換涂層對番茄植株光合作用活性和蒸騰強度的影響：（a）對照番茄植株對光照的吸收和蒸騰反應的典型記錄；（b–d）光轉換涂層對同化水平、蒸騰強度和細胞間隙CO2濃度的影響；（e） 對照番茄植株的光合作用對光照開啟的光驅動反應的典型記錄；（f） 光轉換涂層對光合作用光驅動反應的影響。A：CO2同化；E： 蒸騰作用；ci：細胞間隙CO2濃度；Fv/Fm：PSII光化學效率；ΦPSI和ΦPSII：光系統I和II光化學反應的量子產率；NPQ：熒光的非光化學猝滅；PhC：光轉換。*：p<0.05。圖4 光轉換涂層對番茄植株耐熱性的影響，這由加熱后生理過程的殘余活性表征：（a）同化的殘余活性；（b） 蒸騰殘余活性；（c） 光驅動光合作用反應的殘余活性。剩余活性以百分比表示，其中100%對應于HS之前的水平。測量方案顯示在左側。首先記錄光合作用水平（方案中為灰色矩形）；然后，植物在46°C的溫度下經受45分鐘的熱應激（方案中為紅色矩形）。熱脅迫后1小時記錄光合作用的殘留水平。A：CO2同化；E： 蒸騰作用；Fv/Fm：PSII光化學效率；ΦPSI和ΦPSII：光系統I和II光化學反應的量子產率；NPQ：熒光的非光化學猝滅；PhC：光轉換。*：“HS后”和“HS前”之間的差異顯著，p<0.05；#：“對照”和“光轉換”之間的差異顯著，p<0.05。圖5 番茄植株中的局部加熱感應電信號：（a）對照番茄植株電信號的測量方案和典型記錄。電信號是通過用加熱至55°C的水逐漸加熱試管中的上部成葉尖端而產生的。用電極（El）記錄加熱葉片葉柄上的電勢。光合參數由第二片頂部成葉測得。（b）對照番茄植株的電信號引起的同化和蒸騰反應。（c） 對照番茄植株的電信號引起的光驅動光合作用的反應。A：CO2同化；E： 蒸騰作用；Fv/Fm：潛在量子產率；ΦPSI和ΦPSII：光系統I和II光化學反應的量子產率；NPQ：熒光的非光化學猝滅。圖6 光轉換涂層對電信號誘導的番茄植株耐熱能力的影響，這由加熱后生理過程的殘余活性表征：（a）同化的殘余活性；（b） 蒸騰殘余活性；（c–f）光驅動光合作用反應的殘余活性。剩余活性以百分比表示，其中100%對應于HS之前的水平。測量方案顯示在左側。首先記錄光合作用水平（方案中為灰色矩形）；然后，在一半的植物中，ES是由頂部葉片的短期加熱誘導的（方案中的橙色矩形和箭頭）；45分鐘后，所有植物在46°C的溫度下經受45分鐘的熱應激（方案中為粉紅色矩形）。熱脅迫后1小時記錄光合作用的殘留水平。A：CO2同化；E： 蒸騰作用；Fv/Fm: PSII光化學效率；ΦPSI和ΦPSII：光系統I和II光化學反應的量子產率；NPQ：熒光的非光化學猝滅；PhC: 光轉換。*: “無ES”和“有ES”之間的差異顯著，p<0.05；#: “對照”和“光轉換”之間的差異顯著，p<0.05。圖7 光轉換涂層對番茄植株葉片中H2O2含量的影響：（a，b）對照番茄植株和在光轉換涂層下生長的植株葉片的照片，用DAB染色；（c） 對照植物和在光轉換涂層下生長的植物葉片中H2O2的相對含量。*: p<0.05。
溫室(shi)的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)轉(zhuan)換涂(tu)層增加(jia)(jia)了番茄植(zhi)(zhi)株的(de)(de)(de)大小，并激活了光(guang)(guang)(guang)合作(zuo)用過程。由(you)于光(guang)(guang)(guang)質的(de)(de)(de)改變(bian)以(yi)及(ji)此(ci)類植(zhi)(zhi)物組(zu)織中ROS相關含量可(ke)能(neng)降低(di)，開(kai)發計劃(hua)可(ke)能(neng)轉(zhuan)向產(chan)量，從而(er)損害保護功能(neng)。使用光(guang)(guang)(guang)轉(zhuan)換技(ji)(ji)術培(pei)養的(de)(de)(de)植(zhi)(zhi)物對(dui)熱(re)脅迫的(de)(de)(de)抵抗力降低(di)，而(er)且遠距離電(dian)信號對(dui)抵抗力的(de)(de)(de)調節(jie)也不那(nei)么明顯。因(yin)此(ci)，當(dang)使用光(guang)(guang)(guang)轉(zhuan)換技(ji)(ji)術時，有必要更加(jia)(jia)注意(yi)在植(zhi)(zhi)物栽(zai)培(pei)期間保持穩定的(de)(de)(de)條件。為(wei)改進溫室(shi)植(zhi)(zhi)物的(de)(de)(de)實(shi)際生(sheng)產(chan)而(er)開(kai)發具體方法需要進行額外(wai)的(de)(de)(de)實(shi)驗研究，包(bao)括對(dui)光(guang)(guang)(guang)源的(de)(de)(de)各種選(xuan)擇，這些光(guang)(guang)(guang)源可(ke)以(yi)密切(qie)模擬日光(guang)(guang)(guang)和(he)溫室(shi)中傳統使用的(de)(de)(de)光(guang)(guang)(guang)源。
Grinberg M, Gromova E, Grishina A, et al. [J]. Plants, 2022, 11(2): 229.便攜式光(guang)合-熒光(guang)測量系統(tong)——GFS-3000GFS-3000光合-熒光測量系統，采用先進的雙頻斬波技術，同時監測差分信號和絕對信號，全面優化后的分析器的精度更高，穩定性更好；智能環境的控制系統可寬范圍的控制實驗條件，使得儀器在較苛刻條件下測量成為可能；同時GFS-3000可與多種熒光儀或熒光附件進行聯用，實現光合-熒光的同步測量。
雙通道調(diao)制葉綠素熒光(guang)儀——DUAL-PAM-100
同步測量PSII活性（葉綠素熒光）、PSI活性（P700）的氧化還原變化。擴展功能：
? 通過測量 P515/535 信號變化測量跨膜(mo)質(zhi)子動力勢 pmf 及其組分跨膜(mo)質(zhi)子梯度 ΔpH 和跨膜(mo)電位 Δψ? "P515 Flux"信號能原(yuan)位反映活(huo)體(ti)樣品處(chu)于穩態的偶(ou)聯(lian)電子和質子的流動(dong)速率? 通過測量 NADPH 熒光估算(suan) NADP 的還原程(cheng)度(du)? 通(tong)過(guo)測(ce)量 9-AA 熒(ying)光來估算跨膜質(zhi)子梯度ΔpHGFS-3000與DUAL-PAM-100聯(lian)用
GFS-3000與DUAL-PAM-100聯用(yong)(yong)，做到了同步測量光合作用(yong)(yong)暗反(fan)應氣體交換和光反(fan)應葉綠素熒光與P700差式(shi)吸(xi)收，此(ci)外還可以(yi)擴展測量跨膜質子(zi)梯(ti)度ΔpH和跨膜電位ΔΨ。
如您需要了解更多信息，請識別下方二維碼填寫登記表，我們會為您提供專業的服務，真誠期待與您的合作！
相關閱讀：
?
?
?
?
