南宫NG28

  目前，我国北刚正经历今年第一轮大领域高温气象——在全球气象变暖布景下，高温气象已成为作物出产的沉要威胁成分。若何对作物种类热耐受性进行精确评估，从而筛选良好的抗高温胁迫种类，成为农业应对气象变动的沉要课题。

  南宫NG28生态技术公司持久致力于农业-生态-健全钻研检测技术的研发推广与技术服务，其新一代农业传感器技术——叶绿素荧光成像技术是检测植物（蕴含藻类）生物与非生物胁迫及抗性筛选的沉要利器，具备高活络度、高通量、非危险、可视化/数字化蹬着势，先后获得国度发改委宏观经济杂志社“千城百企”新质出产力优良案例、中国杨凌农业高新科技成就展览会“沉大农业成就新技术”、中国农学会“中国农业沉大科技新成就——新技术”等殊荣。南宫NG28生态技术公司推出的？槭揭堵趟赜獬上窦际豕婊，同时具备 Thermo-RGB 成像融合分析技术，能够检测植物随温度升高光合荧光生理参数的动态变动，进而确定热耐受临界温度Tcrit。在达到Tcrit前，温度仅对光系统II造成光合能力轻度降低及有限的光合电子传递结构可逆危险；而达到Tcrit后，则意味着光系统II的电子传递结构起头受到严沉粉碎，Tcrit可作为植物热耐受性的阈值而对其进行定量评估。

案例一、非洲稻和亚洲稻光合热耐受性高通量表型与遗传分析

  全球半数人丁依赖水稻为主食，但升温与极端高温事务严沉威胁水稻出产。光系统II（PSII）是光合作用中热不变性最敏感的组分，其效能降落会直接限杜转养成持久的光合速度、可溶性碳水化合物堆集，最终影响产量。英国诺丁汉大学测试了一套基于叶绿素荧光成像的高通量光合热耐受性筛选平台，解析非洲栽培稻（Oryza glaberrima）和亚洲栽培稻（Oryza sativa）的光合热耐受性遗传变异。

尝试流程图

  高通量光合热耐受性筛选平台为一套配置精确控温加热器的FluorCam叶绿素荧光成像系统。采集4周龄水稻第3片叶，置于加热器上。PID节造器调控加热器从25℃起头以1℃为梯度升温至55℃，FluorCam则同步检测各温度点的PSII最大量子效能Fv/Fm。单批次可检测100-120份资料，逐日可实现2批次检测，实现了水稻样品的高通量检测。

分歧温度下的水稻叶片Fv/Fm成像图

  凭据丈量了局别离推算Tcrit（Fv/Fm从缓慢降落至急剧降落的临界点温度）、T50（Fv/Fm降至最大值50%时的温度）、m1和m2（Tcrit前后的Fv/Fm-温度响应斜率）。了局批注，亚洲栽培稻整体耐热性更高，亚洲稻Tcrit均值46.4℃，非洲稻Tcrit均值44.7℃；亚洲稻T50均值48.8℃，非洲稻T50均值46.8℃；谟馐莸腉WAS定位共鉴定出15个光合耐热性QTL，两个物种无沉叠QTL，注明其耐热遗传基础存在分化。在亚洲稻QTL区间内经职能富集和验证筛选出30个高相信候选基因，与水杨酸生物合成、活性氧稳态、钙信号转导、PSII建复通路有关，切合光合耐热的生理机造。

  这一钻研证明基于FluorCam叶绿素荧光成像系统开发的高通量热耐受性筛选平台无需大型控温设施，可急剧获得高质量表型数据，适合育种场景利用，为其他作物热耐受性钻研提供了范式。

两个亚洲稻种类的叶绿素荧光-温度曲线，蓝色虚线为Tcrit，绿色虚线为T50

案例二、豇豆光合作用关键酶异构体对作物耐热性的影响

  豇豆是撒哈拉以南非洲沉要的蛋白质起源，但对热胁迫极度敏感，夜间温度仅升高 1°C 即可显著减产。Rca（Rubisco活化酶） 是维持 Rubisco光合活性的关键分子伴侣，且自身热敏感性较高，是改进作物耐热性的沉要靶点。英国兰卡斯特大学钻研鉴定豇豆 Rca 亚型，明确其在热胁迫下的职能差距，为耐热作物育种提供凭据。这一钻研成就颁发于2025年《New Phytologist》。

  豇豆基因组中存在 3 个 Rca 编码基因，共产生 4 种职能性 Rca 亚型。钻研人员对豇豆样品进行了昼/夜 38°C/28°C（+10°C）的5天热浪处置（无水分胁迫），使用红表热成像检测叶温的变动。同时，他们使用了一套定造的FluorCam叶绿素荧光成像系统，通过节造温度丈量Fv/Fm来推算临界温度Tcrit、m1和m2。

左图：热浪处置与取样功夫的尝试设计；右图：热浪处置中的叶温变动

  尝试数据分析发现，5天的热浪处置使叶温上升到32℃，由于该温度低于每种Rca亚型活性降至最大值70%以下的温度，因而这种热浪对Rubisco职能和生物量出产的影响只是轻微的。而Tcrit 反而有所提升，批注PSII 热耐受性与不变性有肯定水平加强，显示肯定热适应能力；虮戆紫煊α司峙ca10 亚型的基础表白量远低于 Rca1β 和 Rca8α。Rca10α 和 Rca10β 是豇豆中天然存在的优异耐热 Rca 亚型，在本钻研的热浪处置下植株未出现严沉危险。但将来更极端的热浪，尤其是伴随水分胁迫导致叶温进一步升高时，这两个亚型的低丰度会限度耐热潜力。通过基因工程提高其表白量，有望显著提升豇豆及其他作物的热耐受性，应对将来气象变动下的极端高温胁迫

左图：a) 定造的FluorCam样品台与豇豆叶片样品；b) 丈量Fv/Fm推算Tcrit、m1和m2；c)、d) m1和m2了局；中图：叶绿素荧光参数Fv/Fm, Fo和Fm在5天热浪处置过程中的温度-荧光动态曲线；右图：Tcrit最终了局

参考文件：

1. Gjindali A, Page R, Ashton C J, et al. Two cowpea Rubisco activase isoforms for crop thermotolerance[J]. New Phytologist, 2025, 247(3): 1199-1217.
2. Robson J K, Ferguson J N, McAusland L, et al. Chlorophyll fluorescence-based high-throughput phenotyping facilitates the genetic dissection of photosynthetic heat tolerance in African (Oryza glaberrima) and Asian (Oryza sativa) rice[J]. Journal of experimental botany, 2023, 74(17): 5181-5197.