易科泰植物/藻類(lèi)熱耐受評(píng)估技術(shù)方案

隨著全球變暖的加劇，世界上越來(lái)越多地區(qū)的農(nóng)業(yè)都開(kāi)始面臨熱脅迫（heat stress）的威脅。因此，評(píng)估植物尤其是農(nóng)作物的熱耐受性（heat tolerance）并培育具有較高的熱耐受性作物品種成為目前農(nóng)業(yè)應(yīng)對(duì)全球變暖的最緊迫任務(wù)之一。同時(shí)，溫室效應(yīng)造成的海水升溫，也對(duì)海洋藻類(lèi)造成了極大的影響，進(jìn)而威脅到全球的生態(tài)安全。

雖然科學(xué)家對(duì)植物/藻類(lèi)熱脅迫的研究由來(lái)已久，但一直以來(lái)缺乏相應(yīng)的儀器技術(shù)方案能夠快速、直接、全面地對(duì)植物/藻類(lèi)的熱耐受性和熱穩(wěn)定性進(jìn)行評(píng)估。易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司利用植物熱脅迫相關(guān)研究?jī)x器技術(shù)與新的科研成果，推出易科泰植物（包括藻類(lèi)）熱耐受性評(píng)估技術(shù)方案（抗高溫脅迫檢測(cè)技術(shù)方案）：

1.基于植物熱耐受性/穩(wěn)定性檢測(cè)技術(shù)和葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)的植物熱耐受性（抗高溫脅迫）測(cè)量檢測(cè)技術(shù)方案，可選配智能LED培養(yǎng)箱、紅外熱成像分析等功能單元，全面實(shí)驗(yàn)分析植物熱耐受性或抗高溫脅迫性能

2.基于植物熱耐受性/穩(wěn)定性檢測(cè)技術(shù)和葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)的藻類(lèi)熱耐受性（抗高溫脅迫）測(cè)量檢測(cè)技術(shù)方案，并配置藻類(lèi)培養(yǎng)與在線監(jiān)測(cè)、藻類(lèi)光合-呼吸測(cè)量監(jiān)測(cè)等功能單元

3.大田高通量作物/植物熱耐受性（抗高溫脅迫）評(píng)估技術(shù)方案，采用SpectraScan近地遙感與EcoDrone無(wú)人機(jī)遙感技術(shù)，可選配手持式或便攜式葉綠素?zé)晒鉁y(cè)量及光合儀等

以上功能單元均為國(guó)際儀器技術(shù)。用戶可根據(jù)研究需要靈活組配，還可搭配葉面積儀、植物生理生態(tài)原位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等常規(guī)儀器。每個(gè)單元在各種植物藻類(lèi)脅迫包括熱脅迫研究中均有大量的文獻(xiàn)與研究成果。感興趣的老師請(qǐng)與我們聯(lián)系索取相應(yīng)研究文獻(xiàn)。

下面介紹綜合運(yùn)用這一技術(shù)方案在植物/藻類(lèi)熱耐受評(píng)估的新研究成果與應(yīng)用案例：

一、擬南芥、馬齒莧與藍(lán)藻的熱耐受評(píng)估

捷克帕拉茨基大學(xué)的研究人員最早應(yīng)用這一技術(shù)方案對(duì)植物和藻類(lèi)進(jìn)行熱耐受性評(píng)估，研究成果發(fā)表于2019年《New Phytologist》。熱耐受性測(cè)量?jī)x提供了最關(guān)鍵的評(píng)估數(shù)據(jù)。熱耐受性測(cè)量?jī)x對(duì)水浴中樣品進(jìn)行自動(dòng)持續(xù)勻速升溫，同時(shí)監(jiān)測(cè)水浴中電導(dǎo)率與樣品葉綠素?zé)晒獾淖兓＿@兩項(xiàng)參數(shù)都會(huì)隨溫度上升而上升，電導(dǎo)上升代表細(xì)胞膜逐漸失活造成細(xì)胞質(zhì)中離子滲出，葉綠素?zé)晒鈴?qiáng)度上升代表光合系統(tǒng)的逐漸失活。當(dāng)溫度達(dá)到某一特定臨近溫度，電導(dǎo)和葉綠素?zé)晒鈺?huì)突然急劇上升，分別表明細(xì)胞膜熱裂解造成細(xì)胞質(zhì)離子大量釋放和光合系統(tǒng)的熱失活。因此，這兩個(gè)臨界溫度就可以分別作為細(xì)胞膜與光系統(tǒng)的熱耐受性/熱穩(wěn)定性評(píng)估指標(biāo)，更高的臨界溫度也就代表相應(yīng)的植物/藻類(lèi)樣品具備更強(qiáng)的熱耐受性與熱穩(wěn)定性。

二、熱帶植物熱耐受與熱安全裕度評(píng)估

中科院西雙版納熱帶植物園是國(guó)內(nèi)最早應(yīng)用這一技術(shù)方案的單位。他們主要關(guān)注熱帶植物對(duì)溫室效應(yīng)的耐受與響應(yīng)，尤其是研究較少的藤本與木本植物。2019年，西雙版納熱帶植物園使用這一技術(shù)方案研究了鞍葉羊蹄甲Bauhinia brachycarpa（木本）和石山羊蹄甲 Bauhinia comosa（藤本）在高溫高光下的熱耐受性與光系統(tǒng)活力。之后有進(jìn)一步評(píng)估云南省四種森林類(lèi)型：熱帶稀樹(shù)草原、熱帶雨林、亞熱帶落葉林、溫帶針闊混交林在熱浪下的熱安全裕度（Thermal safety margin，TSM）。TSM計(jì)算公式為：TSM = Tcrit – T。其中Tcrit即為熱耐受性測(cè)量?jī)x測(cè)量得到的葉綠素?zé)晒馀R界溫度。這一新研究成果發(fā)表于2022年《Science of the Total Environment》。

三、黑麥草的光污染與熱耐受評(píng)估

寶雞文理學(xué)院則關(guān)注光污染對(duì)城市綠化植物黑麥草的影響。通過(guò)LED智能培養(yǎng)箱設(shè)置不同的光暗周期模擬城市光污染。黑麥草經(jīng)過(guò)不同的光污染處理后，手持式葉綠素?zé)晒鈨x測(cè)量的OJIP快速熒光動(dòng)力學(xué)曲線證明光系統(tǒng)功能、活力受到了影響，同時(shí)其熱耐受性也發(fā)生了很大改變。研究成果發(fā)表于2020年《Ecological Indicators》。

參考文獻(xiàn)：

1.Il?k P, et al. 2018. Estimating heat tolerance of plants by ion leakage: a new method based on gradual heating. New Phytologist 218: 1278–1287

2.Zhang, et al. 2019. Effects of high temperature and high light on photosystem II activity in leaves of two Bauhinia species. Photosynthetica 57 (4): 1094-1099

3.Kitudom, et al. 2022. Thermal safety margins of plant leaves across biomes under a heatwave. Science of the Total Environment 806: 150416

4.Zhang, et al. 2020. Light pollution on the growth, physiology and chlorophyll ?uorescence response of landscape plant perennial ryegrass (Lolium perenne L.). Ecological Indicators 115: 106448