南宫NG28

  植物与泥土的相互作用蕴含泥土对植物生计、成长和滋生所施加的宽泛的生物、化学和物理效应，以及植物对泥土形成、泥土物理结构和泥土生物群活动的相互作用。这些相互作用产生在宽泛的功夫和空间尺度上。泥土生物群和泥土物理基质的参加对植物种群和群落拥有反馈效应，也导致营养循环和动态的变动。

泥土-植物互作示意图（Bhattacharyya，2023）

   叶绿素荧光与多光谱荧光成像技术是目前植物表型钻研技术中占据极其沉要的职位。这两种技术对植物活体的光合生理表型、次生代谢水平、转基因象征荧光蛋白等进行无损成像与定量分析，在植物、农业、生态科研工作中都得到了宽泛地利用。南宫NG28生态技术公司积十几年叶绿素荧光与多光谱荧光丈量与成像技术国际合作、技术推广与技术服务经验，一方面引进国际先进仪器技术，另一方面自主研造出产了分歧利用领域的叶绿素荧光与多光谱荧光成像技术产品，蕴含FluorTron叶绿素荧光动态成像（time-resolved）、FluorTron多光谱荧光成像、FluorTron叶绿素荧光光谱成像等。

  泥土-植物互作的有关钻研中，丈量特定泥土前提下植物的光合生理与表型响应，无疑是极度沉要的一环。国内表钻研者利用南宫NG28及合作厂家提供的叶绿素荧光与多光谱荧光成像技术已经在有关钻研领域获得了大量钻研成就，下面我们介绍其中的部门沉要成就：

利用方向一、泥土沉金属传染与改进评估

  泥土中的沉金属会从泥土进入植物体内，影响植物的成长发育，这些沉金属又会经食品链造成生态风险与人类健全风险。因而，降低泥土中沉金属毒性并削减植物中沉金属堆集对农业生态、食品安全和人类健全至关沉要。

  河南农业大学在泥土中增长了一种新型聚丙烯酸接枝淀粉和腐植酸钾复合水凝胶(S/K/AA)，钻研其对烟草成长和泥土微环境的影响。状态数据了局分析批注增长S/K/AA水凝胶能够显著提高Cd胁迫前提下烟草生物量。通过FluorCam叶绿素荧光成像系统与光合仪对烟草光合能力进行丈量，了局批注S/K/AA水凝胶同样提高了Cd胁迫前提下烟草的光合能力，蕴含最幼荧光Fo、光合速度（CO₂同化速度）Pn、蒸腾速度E等。钻研以为，S/K/AA水凝胶可能是通过Cd吸收转运蛋白的表白来影响Cd吸收，从而降低Cd毒性。

左图：S/K/AA水凝胶；右图：叶绿素荧光成像图及光合有关数据

  除了直接改进泥土表，利用根际内生菌直接调节植物对沉金属的吸收和堆集也是沉要的钻研方向之一。安徽科技大学与漯河农业大学合作钻研发现，根际内生菌Lysinibacillus fusiformis Cr33显著降低了番茄植株镉（Cd）堆集。FluorCam叶绿素荧光成像了局批注随Cd浓度降低，番茄叶片光合系统的危险水平也显著降低，证了然根内生菌对地上部的；ぷ饔。沈阳师范大学则利用FluorCam叶绿素荧光成像证了然根内生菌Burkholderia sp. GD17 在水稻对Cd胁婆爪答中，对光合系统拥有显著的；ば杂跋，削减了Cd危险造成最大光化学效能Fv/Fm、现实光化学效能ΦPSII、电子传递速度ETR的降低。

左图：根内生菌显著削减Cd对番茄叶片的毒害作用，这种作用与植物体内Cd浓度亲昵有关；右图：根内生菌在水稻对Cd胁婆爪答中对光合系统拥有；ば杂跋

利用方向二、泥土病害与寄生物早期检测

  多光谱荧光可同时对胁婆渍导次级代谢产品荧光（蓝绿荧光）成像，并与叶绿素荧光（红色和远红荧光）成像综合分析。次生代谢物中的多酚类物质是植物招架病害的沉要化学物质，黄酮类物质则与抗ROS活性氧亲昵有关，因而利用多光谱荧光可能活络地进行极早期病害检测，甚至泥土病原菌及寄生物造成的根系病害都能够通过植物地上部的多光谱荧光成像进行检测。

  白纹羽病Rosellinia necatrix是鳄梨最沉要的泥土传布疾病之一。西班牙高档学术钻研委员会利用FluorCam多光谱荧光成像技术及红表热成像技术对根系习染后的鳄梨叶片的进行了叶绿素荧光成像、多光谱荧光成像和热成像分析，发现病害造成的根系职能损失，可能同步影响叶片的光合生理、次生代谢和气孔职能。而叶绿素荧光参数甚至能够在症状发展前就批示出病害的产生。通过FluorCam多光谱荧光成像技术进行的这一钻研既发现了根系病害对植物整体生理职能和地上部表型的影响，也为根系病害提供了早期检测工具。

 习染白纹羽病的鳄梨：左：地上部RGB图；右：叶绿素荧光、多光谱荧光与热成像图

  根系寄生的列当Orobanche cumana是油料作物向日葵出产中的大敌。西班牙国度钻研委员会初次将多光谱荧光技术用于向日葵被列当寄生的急剧无损检测。多光谱荧光成像了局批注，在列当习染早期即可通过向日葵叶片红色荧光F680和远红荧光F740的增长，以及F680/F740的削减来检测到其影响。蓝绿荧光F440和F520则反映了寄生过程中次生代谢水平的变动。这为向日葵育种与根系寄生早期检测提供了极大的方便。

向日葵根部列当寄生过程的多光谱荧光成像

利用方向三、泥土生态毒性的生物象征检测

  捷克全球变动钻研所与丹麦哥本哈根大学持久合作钻研开发一种高通量生物象征筛选步骤，可能急剧评估泥土与环境中毒性物质如除草剂、沉金属等对环境生态的影响。他们使用高档植物的光自养细胞悬液，结合FluorCam叶绿素荧光成像系统、FMT150藻类造就与在线监测系统、AlgaeTron AG230藻类造就箱等仪器发展了大量有关钻研。尝试了局批注光自养细胞悬液结合FluorCam叶绿素荧光成像技术就是一种极度好的环境毒性生物象征。

左图：番茄细胞悬液增长分歧浓度敌草隆后的FluorCam高通量叶绿素荧光成像检测；右图：在FMT150和AG230中造就的红叶藜细胞悬液，筹备后续的FluorCam叶绿素荧光成像分析

  在最新的钻研中，他们别离对拟南芥植株和细胞悬液施加了敌草隆、草甘膦和沉金属铬，使用FluorCam多光谱荧光成像系统对其进行了叶绿素荧光成像和多光谱荧光成像分析。数据经过主成分分析，证明拟南芥细胞悬液结合叶绿素荧光成像和多光谱荧光成像分析是一种极度有效的植物毒性胁迫高通量预筛系统。这两种成像检测技术别离检测毒性物质对光合系统和次生代谢的影响，使检测了局越发全面和正确。比起使用植株来进行类似筛选，这毕生物象征系统在高通量数据获取、急剧胁迫检测、高活络度、同质胁迫响应、削减造就空间、节俭资料与毒性物质等方面都有很大优势。

左图：叶绿素荧光成像和多光谱荧光成像数据的主成分分析；中图：敌草隆、草甘膦和铬处置后的拟南芥细胞悬液；右图：敌草隆处置后的拟南芥植株

利用方向四、我们能在火星种土豆吗——泥土-植物营养情况评估与贫乏泥土改进

  传统的泥土营养元素分析步骤必要对泥土及上面成长的植物进行烘干消解处置与化学分析，不只费时费劲，还要使用大量对环境有传染的化学药品，更沉要的是难以对统一植株进行跟踪检测，在野表大田采样丈量也极度不方便。

  浙江大学使用了三种荧光技术——OJIP急剧叶绿素荧光动力学技术、脉冲调造式叶绿素荧光成像技术和多光谱荧光成像技术获取了分歧氮素处置下油菜分歧成长时期以及分歧叶位的荧光数据。叶片氮素与植物的光合能力和叶绿素含量亲昵有关。OJIP与脉冲调造式叶绿素荧光技术获得的有关参数直接反映植物的光合能力与电子传递链的生理变动。多光谱荧光技术丈量的红色荧光RF和近红表荧光IrF则直接反映了叶绿素含量。在保障了局正确率的前提下，相比其他两种技术，多光谱荧光成像技术有其怪异的优势。首先，多光谱荧光成像在叶片顶部的敏感度最高且检测的功夫也最早；其次，相较于其他叶绿素荧光技术，多光谱荧光成像技术不必要暗适应，因而更适合用于田间冠层尺度的检测。综上，本钻研揣度出多光谱荧光成像技术在油菜氮素水平的田间早期诊断中占有较高潜力。

左：有关叶绿素荧光参数；右：多光谱荧光RF/IrF成像图

  在科幻大片《火星接济》中，马特·达蒙扮演的植物学家，依附仅有的少量资源，就事业般地种植出了批量的“火星土豆”。

《火星接济》影片中的“阿瑞斯三号”火星基地和“火星土豆”

  那么现实中，我们能在火星的贫乏泥土上种土豆吗
？ 那不勒斯费德里科二世大学在意大利航天局支持下，发展了火星土豆造就仿照尝试；鹦悄嗤林泄倘缓蠯、Ca、Mg、Fe等植物成长必须的无机元素，但不足C、N、P、S蹬仔机元素，同时也没有足够的泥土持水量。钻研人员但愿通过在仿照的火星泥土中增长绿色堆肥，改善土豆的成长情况。钻研人员利用ADC光合仪在块茎填充期和叶片衰老期检测了净光合速度NP、气孔导度gs、蒸腾速度E，同时利用FluorPen100手持式叶绿素荧光仪检测了光系统II最大光化学效能Fv/Fm、光系统II量子产额ΦPSII、电子传递速度ETR和非光化学淬灭系数NPQ。了局批注，在火星土中增长堆肥，肯定水平提高了净光合速度NP，同时显著降低了气孔导度gs和蒸腾速度E。注明堆肥处置维持了CO₂固定效能，同时还降低了对水分的损耗。叶绿素荧光数据方面，火星土堆肥提高了土豆的光系统II量子产额ΦPSII和电子传递速度ETR，注明堆肥对光系统的作用重要体此刻提高了光系统的光能转化效能。结合最终对块茎的品质检测，这一钻研证了然绿色堆肥能够很好地改善火星土的理化个性和肥力。也许将来的宇航员就会借助叶绿素荧光和多光谱荧光技术开发的泥土改进技术，在火星实现土豆自由。

左图：分歧造就基质种植土豆的光合仪数据；右图：叶绿素荧光数据

利用方向五、泥土生态复原评估

  随着矿产资源持续开发，相当一部门矿区由于资源枯竭或因去产能关停退出，这些矿区就进入了 “后采矿（post-mining）”阶段。这个阶段是对采矿遗留的地皮、矿井、工业设施、建构筑物和环境等进行风险评估、整治与再利用的时期，其中对泥土进行生态建复以复原其天然生态职能是其中沉要的环节。

  德国勃兰登堡工业大学对多个“后采矿”区域的生态复原进行了跟踪钻研。由于采矿区泥土贫乏，并且可能存在沉金属、有机化合物等多种传染，因而在初期，其地表植被以地衣、苔藓等低等植物形成的生物结皮为主。钻研人员通过FluorCam叶绿素荧光成像技术与反射光谱成像技术结合，评估泥土的复原过程。钻研了局批注泥土生物结皮逐步加强的光合活性，增长了泥土碳堆集，为其他高档植物的定居创造前提。

左图：钻研中的尝试样点；中图：FluorCam叶绿素荧光成像技术对泥土复原过程生物结皮的丈量过程；右图：分歧时期泥土结皮彩色成像、反射光谱NDVI成像、叶绿素荧光成像初始荧光Fo和最大荧光Fm

  除叶绿素荧光与高光谱荧光技术表，南宫NG28可同时提供其他多种与泥土-植物互作有关的仪器技术，蕴含泥土/根系/泥土动物呼吸与碳中和、泥土/植物元素分析、植物/根系/泥土高光谱成像、红表热成像、生态仿照尝试监测等多种钻研利用，可凭据客户现实必要，矫捷配置技术规划。

• FluorTron^®多职能高光谱成像分析技术

FluorTron®多职能高光谱成像分析系统：同时具备反射光高光谱成像、叶绿素荧光及UV-MCF生物荧光成像分析职能，可利用于遗传育种、种质资源检测鉴定、植物表型、胁婆纂抗性筛选等领域

• FluorCam叶绿素荧光与多光谱荧光成像系统

左图：FluorCam1300多光谱荧光成像系统，为FluorCam系列的最新产品；中上图：拟南芥光合突变体筛选及职能验证；中下图：农杆菌注射烟草的GFP成像；右图：结合Thermo红表热成像与UV-MCF多光谱荧光成像分析温室效应布景下油菜的生理生态响应，蕴含光系统危险、次生代谢物合成、叶温变动等

• RhizoTron根系高光谱成像技术

左图：RhizoTron®植物根系高光谱成像系统进行的元宝槭氮素含量散布、顶部冠层高光谱成像（NDVI）与根系成像提。‥coTech®尝试室提供），除高光谱成像表，还可建设RGB成像、红表热成像、多光谱成像；右图：植物叶片与根系沉金属高光谱采集分析流程

• Fire Fly & Mini Fly LIBS元素分析成像技术

FireFly LIBS& Mini Fly元素散布成像分析系统可急剧无损检测泥土、植物根系与叶片中所有元素的散布及含量变动

• SoilLab泥土呼吸尝试丈量技术

从左至右：SoilLab泥土微生态尝试仿照观测系统；EGA60高通量泥土呼吸丈量系统；FMS便携式多职能泥土呼吸丈量系统。丈量样品蕴含泥土、泥土动物、植物、堆肥和可生物降解废料等。具备实时盛开式、间歇式、流动注射式等多种丈量技术，可合用于尝试室分歧仿照节造前提下泥土呼吸、泥土根系呼吸、群落光合呼吸、泥土微生物活性监测等。

• Thermo-RGB成像技术

Thermo-RGB 成像选取南宫NG28自主研发的红表热成像与 RGB 成像融合分析技术，有效融合了红表热成像的热辐射信息/温度信息和 RGB 成像的色彩信息和高分辨率优势，能够方便地进行图像宰割处置、提取清澈的图像信息，并进一步精准运行 ROI 选分辨析，可能同时检测状态、色彩及温度散布等，可用于植物表型分析、生物（病虫害）或非生物（如干旱、盐碱等）胁迫或敏感性检测；也可直接用于泥土表表温度的实时成像监测。

• EcoTron生态仿照尝试监测技术

ECOTRON基于蒸渗仪技术及环控成长箱技术而设计研发的高度订造化的可控生态系统设备，可在受控前提下对泥土-植物-大气陆续体中的生态系统职能进行综合钻研。其中下部单元（基于蒸渗仪技术）用于钻研泥土过程以及动植物与泥土的影响等，上部单元作为动植物的栖身地用于钻研分歧部门间的相互作用、对泥土胁迫的响应等，系统能够仿照真实的地上和地下环境前提，并自动丈量生态系统的过程（如能量和物质的流动）等。

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