易科泰柑橘黃龍病無(wú)損快速檢測技術(shù)方案

柑橘黃龍?。?/span>Huanglongbing, HLB or Citrus Greening）是一類(lèi)由韌皮部寄生的革蘭氏陰性菌韌皮部桿菌Candidatus Liberibacter asiaticus （CLas）引起的柑橘類(lèi)植物病害，嚴重影響柑橘類(lèi)水果的品質(zhì)和產(chǎn)量，每年在全球范圍內造成數十億美元的經(jīng)濟損失。根據2015年我國農業(yè)部的統計數據顯示：我國發(fā)生黃龍病的柑橘面積已經(jīng)超過(guò)了150萬(wàn)畝。從2021年開(kāi)始，廣西柑桔產(chǎn)區從南至北連續兩年爆發(fā)木虱，全區果園均已感染程度不一的柑桔黃龍病。由于黃龍病發(fā)病當年就可造成柑橘品質(zhì)和產(chǎn)量雙下降，三年內橘樹(shù)整株死亡，是全球柑橘生產(chǎn)的頭號殺手，而且沒(méi)有有效的治療手段，被稱(chēng)為柑橘“癌癥"。

科學(xué)家為黃龍病防止進(jìn)行了大量的研究工作。最新的研究已經(jīng)證明黃龍病是一種由病原菌介導的免疫疾?。?/span>Ma，2022，Nature communications），但目前仍沒(méi)有找到具有推廣價(jià)值的治療方法。因此，科學(xué)家對黃龍病的研究主要集中在如何對其進(jìn)行早期防治。

易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司利用植物病害快速檢測相關(guān)研究?jì)x器技術(shù)與最新的科研成果，推出易科泰柑橘黃龍病無(wú)損快速檢測技術(shù)方案：

1）果園/田間高通量黃龍病檢測技術(shù)方案：采用SpectraScan近地遙感與EcoDrone無(wú)人機遙感技術(shù)，可選配手持式/便攜式葉綠素熒光、高光譜測量及光合儀等

2）柑橘葉片黃龍病檢測技術(shù)方案：綜合運用高光譜成像檢測技術(shù)、葉綠素熒光成像技術(shù)與多光譜熒光成像技術(shù)實(shí)現可視化快速檢測，對病害發(fā)生階段和損傷程度進(jìn)行評估?？蛇x配RGB可見(jiàn)光成像、紅外熱成像分析等功能單元，對黃龍病發(fā)病情況與生理表型影響進(jìn)行全面研究。

3）柑橘果實(shí)黃龍病檢測與品質(zhì)評估技術(shù)方案：采用PhenoTron®-HSI果實(shí)品質(zhì)高光譜無(wú)損檢測技術(shù)，結合葉綠素熒光成像技術(shù)，對果實(shí)黃龍病進(jìn)行檢測并可對果實(shí)品質(zhì)進(jìn)行評估。

以上方案均使用國際儀器技術(shù)。用戶(hù)可根據研究需要靈活組配，還可搭配葉面積儀、植物生理生態(tài)原位監測系統等常規儀器。各個(gè)方案在各種植物、作物脅迫（包括病害脅迫）研究中均有大量的文獻與研究成果。感興趣的老師請與我們聯(lián)系索取相應研究文獻。

下面介紹綜合運用這一技術(shù)方案在柑橘黃龍病快速檢測與評估中的最新研究成果與應用案例：

一、果園/大田：通過(guò)光譜成像分析識別感染黃龍病的柑橘植株

病害會(huì )造成作物葉片、果實(shí)色素及結構的變化，從而造成染病植株的反射光譜異于健康植株。因此，利用機載平臺（無(wú)人機或有人機）、近地遙感平臺掛載的高光譜/多光譜成像傳感器對農田、果園進(jìn)行快速大面積光譜成像分析，是目前大田作物病害識別技術(shù)之一。

中國農大與美國佛羅里達大學(xué)合作，使用高光譜和多光譜成像傳感器，通過(guò)航拍測量實(shí)現對感染黃龍病的柑橘植株快速識別。

航拍光譜數據結合田間與室內的地面驗證數據，表明航拍光譜數據能夠有效區分健康植株與感染黃龍病的植株，準確率最高可達90%。從而證明航拍與近地遙感高光譜成像技術(shù)用于防治黃龍病有非常好的發(fā)展前景。

同時(shí)這一研究也指出，為了提高航拍檢測的準確率，需要田間與室內的相應地面測量驗證。地面驗證工作既可以使用便攜式和實(shí)驗室專(zhuān)用儀器，也可使用集成的近地遙感平臺。

二、葉片黃龍病室內準確識別與病理表型研究

1. 葉綠素熒光成像技術(shù)

葉綠素熒光成像技術(shù)從問(wèn)世以來(lái)就是植物脅迫識別與研究的最重要技術(shù)之一。浙江大學(xué)使用FluorCam葉綠素熒光成像系統發(fā)現了柑橘黃龍病的光合指紋。研究者通過(guò)對健康葉片、感染黃龍病葉片和養分缺乏葉片進(jìn)行葉綠素熒光成像分析，確定了黃龍病的熒光標志，結合葉綠素熒光參數與成像圖，對葉片黃龍病取得了最佳識別分類(lèi)效果，準確率達到97%。后續，浙江大學(xué)又進(jìn)行了一系列工作研究黃龍病葉片熒光特性與冷熱季節變換的關(guān)系。

福建農林大學(xué)同樣使用FluorCam葉綠素熒光成像系統發(fā)現葉綠素熒光參數能夠精確地反演出由于黃龍病感染造成的淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量變化。利用葉綠素熒光參數構建的隨機森林模型對柑橘黃龍病診斷的總體識別正確率為 97.50%。采用葉綠素熒光成像技術(shù)構建了柑橘黃龍病快速診斷模型，能夠實(shí)現柑橘黃龍病快速無(wú)損檢測，可為柑橘黃龍病的早期預警提供新方法。

2. 高光譜成像技術(shù)

實(shí)驗室高光譜成像儀器除了用于航拍數據的驗證，也廣泛用于病害的室內檢測與研究。西南大學(xué)利用Specim高光譜成像系統對葉片黃龍病的特征光譜曲線(xiàn)進(jìn)行測量與分析。通過(guò)對獲得光譜曲線(xiàn)進(jìn)行分析處理，對比PCR分析結果，對黃龍病的識別率最高達到92.5%。這一研究結果也證明在癥狀發(fā)生之前通過(guò)早期無(wú)損檢測發(fā)現黃龍病是可行的。

3. 多光譜熒光成像技術(shù)

多光譜熒光成像技術(shù)是另一種廣泛用于植物病害研究的無(wú)損成像技術(shù)。病害會(huì )造成植物合成大量次生代謝物如多酚、黃酮等。這一方面是由于植物初級代謝受到抑制和干擾，另一方面這些次生代謝產(chǎn)物也是植物應對脅迫尤其是病害防御機制的重要組成部分。多光譜熒光成像技術(shù)通過(guò)檢測次生代謝物的特異藍綠熒光來(lái)識別病害的發(fā)生并評估病害對次生代謝的影響。這一技術(shù)近年來(lái)逐漸成熟，在歐洲廣泛用于各種蔬菜病害研究。

在歐洲最新的研究工作中，多光譜熒光成像經(jīng)常與葉綠素熒光成像、高光譜/多光譜成像、紅外熱成像等其他表型分析技術(shù)結合，開(kāi)展了更深入的作物病害檢測和表型研究工作。

德國萊布尼茨蔬菜和觀(guān)賞植物研究所IGZ致力于通過(guò)這些成像分析技術(shù)發(fā)展一種能夠高通量快速檢測生物脅迫的方法。他們使用了一種模式植物-病原體系統生菜-立枯絲核菌（Rhizoctonia solani），希望通過(guò)這幾種技術(shù)獲得的數據能夠快速將受到生物脅迫和未受到脅迫的植株區分開(kāi)。

通過(guò)數據分析最終發(fā)現葉綠素熒光參數：PSII最大量子產(chǎn)額Fv/Fm和熒光衰減比率Rfd的區分，誤差≤0.052。研究者希望通過(guò)進(jìn)一步工作，將這一發(fā)現應用于園藝和農業(yè)生產(chǎn)實(shí)踐。同樣，這些無(wú)損成像技術(shù)結合而成的病理表型分析技術(shù)也將為黃龍病檢測提供有力的工作。

三、柑橘果實(shí)病害無(wú)損檢測與品質(zhì)評估

果實(shí)會(huì )由于病害、失水等各種因素造成的組織衰老、水分損失，乃至變質(zhì)。葉綠素熒光成像技術(shù)已經(jīng)廣泛用于檢測這一過(guò)程的果實(shí)品質(zhì)變化。而在黃龍病檢測中，由于柑橘果實(shí)感染黃龍病后的特征變化就是果實(shí)變綠，因此應用葉綠素熒光成像技術(shù)對柑橘果實(shí)進(jìn)行檢測會(huì )非常有效。

高光譜成像技術(shù)同樣用于了柑橘病害檢測。華東理工大學(xué)使用Specim高光譜成像系統對柑橘黑斑病進(jìn)行了檢測。在發(fā)病早期即取得了最高93.8%的準確率，并確定了黑斑病果實(shí)與健康果實(shí)各自的特征波段。

同時(shí)，高光譜成技術(shù)還可以對果實(shí)營(yíng)養進(jìn)行無(wú)損分析。易科泰光譜成像實(shí)驗室技術(shù)人員，使用PhenoTron®-HSI果實(shí)品質(zhì)高光譜無(wú)損檢測技術(shù)（400-1700nm），分別對產(chǎn)自甘肅莊浪（GZ）、陜西宜川（SY）、山東平度（SP）三個(gè)不同產(chǎn)地的2021年秋季采摘的紅富士蘋(píng)果進(jìn)行光譜成像分析，并分別選取三種樣品表面及剖面各10個(gè)區域實(shí)測糖度，建立預測模型評估糖度分布。這一技術(shù)將會(huì )助力柑橘黃龍病的防治與研究工作。

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