葉綠素熒光成像技術(shù)結 合LIBS元素分析用于病蟲(chóng)害早期檢測

植物與病原體的相互作用會(huì )影響植物的生產(chǎn)力和其對生物及非生物脅迫的耐受性，病蟲(chóng)害的檢測與防治只植物保護領(lǐng)域的重點(diǎn)工作。無(wú)損、早期、多視角的檢測技術(shù)，越來(lái)越多的應用于這一領(lǐng)域，本文將分享一種葉綠素熒光成像與LIBS元素分析相結合的全新植保技術(shù)方案。

葉綠素熒光成像技術(shù)（CFI）側面提供有關(guān)葉綠體運行機理的相關(guān)信息，這與植物的光合性能密切相關(guān)，常用于植物表型研究，其對脅迫反應尤為靈敏。而激光誘導擊穿光譜（LIBS）技術(shù)可以快速獲取植物的元素組成數據，為植物病蟲(chóng)害的發(fā)生機理提供元素構成和分布層面的信息。因此，LIBS和CFI產(chǎn)生互補信息，即LIBS可以告知植物病毒引起的植物元素組成的變化，而CFI揭示植物病毒如何影響植物的生理狀態(tài)，特別是感染時(shí)其光合能力的變化。

科研人員首先利用傳統化學(xué)提取的方法確認了根結線(xiàn)蟲(chóng)感染對番茄葉綠素含量的影響，其中感染根結線(xiàn)蟲(chóng)的番茄葉片中葉綠素a和b含量顯著(zhù)減少。然后用葉綠素熒光成像技術(shù)對番茄葉片進(jìn)行分析，能夠明顯看到葉綠素熒光參數的變化，這表明葉綠素熒光參數（Fm）對根結線(xiàn)蟲(chóng)的脅迫響應靈敏度很高。LIBS光譜數據顯示感染根結線(xiàn)蟲(chóng)的番茄葉片中Mg信號強度顯著(zhù)高于對照，線(xiàn)蟲(chóng)脅迫中Mg元素含量上升，對其進(jìn)一步分析有助于了解番茄應對線(xiàn)蟲(chóng)脅迫的響應機制。

對線(xiàn)蟲(chóng)感染的番茄根莖的CFI+LIBS分析結果基本與番茄葉片的實(shí)驗數據一致。其中感染后的番茄莖葉綠素熒光強度顯著(zhù)降低，莖中Mg元素信號強度顯著(zhù)上升。

感染建蘭花葉病毒的煙草葉中葉綠素明顯減少，出現黃化區域。葉綠素熒光參數在病毒感染后變化十分明顯，其中葉片感染區域和非感染區域葉綠素熒光差異顯著(zhù)。這映證了葉綠素熒光成像技術(shù)在植物病毒感染評估方面的應用前景。與對照相比，感染樣本中C元素的發(fā)射線(xiàn)強度增加，Mg元素的發(fā)射線(xiàn)強度降低。這種不同感染情境下，不同作物的元素含量變化差異可能與不同病原菌感染和植物本體的抗脅迫作用機理相關(guān)。

以上案例用數據證明了葉綠素熒光成像與LIBS元素分析技術(shù)在病蟲(chóng)害領(lǐng)域的應用潛力，可以作為一種多維視角的技術(shù)方案應用于植保領(lǐng)域的各個(gè)方面。

易科泰植物葉綠素熒光成像技術(shù)產(chǎn)品

應用：

遺傳育種、作物表型分析、作物生理生態(tài)、光合作用與光合表型、作物生物與非生物脅迫響應、植物保護、農藥效果評估等研究領(lǐng)域。

易科泰LIBS快速元素分析與成像技術(shù)產(chǎn)品

應用：

l土壤分析：分析土壤樣本中的元素組成，評估土壤肥力和污染情況；

l地質(zhì)勘探：用于巖石和礦物的元素分析，輔助地質(zhì)勘探和礦物成分研究；

l金屬材料檢測：分析金屬及其合金中的元素成分，用于材料科學(xué)和質(zhì)量控制；

l環(huán)境監測：監測環(huán)境樣本（如沉積物、大氣顆粒物等）中的元素，評估環(huán)境污染；

l生物材料分析：測定生物樣本（如毛發(fā)、血液、骨骼、腫瘤等）中的元素，用于生物醫學(xué)研究；

l植物分析：用于植物組織中元素含量的測定，幫助研究植物營(yíng)養狀況和元素吸收分布及植物在重金屬脅迫

下的反應和耐受性。

參考文獻：

1. Senesi G S, De Pascale O, Marangoni B S, et al. Chlorophyll fluorescence imaging (CFI) and laser-induced breakdown spectroscopy (LIBS) applied to investigate tomato plants infected by the root knot nematode (RKN) Meloidogyne incognita and tobacco plants infected by Cymbidium ringspot virus[C]//Photonics. MDPI, 2022, 9(9): 627.