西红柿表型与代谢组学研究案例

易科泰植物表型分析技术快讯——西红柿表型与代谢组学研究案例

    植物源蛋白水解物（PHs）是一类重要的生长的刺激素，影响植物表型组及代谢组特征，进而促进植物生长和作物产量，尤其在缺水、盐胁迫、重金属等逆境条件下，这种促进作用更加突出。PSI植物表型组学研究中心科学家Klara Panzarova等，利用PlantScreen高通量表型分析平台，就一种PH对西红柿表型与代谢组学的影响进行了研究，并近发布研究论文“A Combined Phenotypic and Metabolomic Approach for Elucidating the Biostimulant Action of a Plant-derived Protein Hydrolysate on Tomato Grown under Limited Water Availability”

    研究过程中，采用PlantScreen高通量表型分析系统来对实验条件下的西红柿反应进行无损监控，结合代谢组学分析，综合研究一种PH的作用效果。PlantScreen高通量表型分析系统整合LED植物智能培养、自动化控制系统、RGB多维成像、叶绿素荧光成像分析、热成像分析、自动称量与浇灌等多项技术。

• PlantScreen表型分析系统进行西红柿样品播种、培养与分组处理

1）walk in大型步入式生长箱中培养西红柿样品，自动控温控湿控光，环境条件精确调节、调控指标高度均一；可进行多云天气模拟，添加了远红光，实现0-100%的调控；光质、培养设施定制化；可远程控制。

2）移栽至标准培养盆中，通过自动称量与浇灌单元，施加水分、营养液等继续培养。之后将样品植株分为3组，每组6株，分别作no application、foliar application、drench application三种PH喷施处理。每株使用条形码标识符进行标记，以便PlantScreen表型分析系统自动识别分析。

PlantScreen系统培养及处理

2. 通过PlantSreen进行高通量表型成像与分析

通过自动传送系统，将植物定位至平台进行暗适应后，进行无损的叶绿素荧光成像、多角度RGB成像与红外热成像，以获得样品的成像图并通过软件自动分析相应表型指标，以此评估PH的功能。结果表明：PH是一种能有效提高有限水条件下植物生产力的生物刺激素，且相比叶喷，浇灌方式作用更佳。

PlantScreen系统样品自动传送定位与成像分析过程

1）样品成像。直观地显示PH及其施加方式对西红柿生长过程中生长性状、光合生理动态变化及植株温度的影响。

不同时间表型成像图（A.侧面RGB成像，B.冠层RGB成像，C.叶绿素荧光成像，D.红外热成像）

1. 将RGB成像进行分析，建立数学模型，计算数字生物量与相对生长率，以评估PH对西红柿生长的影响。

数字生物量 B.相对生长率

1. 红外热成像分析。计算相对温度变化，同时，通过叶片表面温度评估植物蒸腾利用效率，进而评估PH的作用。植物蒸腾作用直接影响其温度，而蒸腾作用与气孔导度相关性*，气孔导度较高则表明CO₂固定效率高，利于合成更多的有机物，促进生长。

相对温度变化 B.蒸腾利用效率

4）叶绿素荧光成像系统检测程序包括标准Protocol及自主编程功能。可针对性地测量并获得数十个光合参数，代表了植物的生长生理状态。本文对其中电子传递速率（ETR）、大光化学效率（Fv’/Fm’）、光化学淬灭（qP）等光合参数分析，以评估PH的作用。

光合参数变化

易科泰生态技术公司作为PSI公司中国*家代理和技术服务中心，可提供From FluorCam to PlantScreen 作物表型分析全面解决方案：

FluorCam叶绿素荧光成像技术，

n FluorCam多光谱荧光成像技术，

n Specim高光谱成像技术，

n Thermo-RGB红外热成像融合技术

n PlantScreen高通量植物表型分析技术，

n PhenoPlot野外作物表型分析技术，

n SpectraScan温室植物表型分析技术

        PSI植物表型研究中心中国合作伙伴——易科泰生态技术公司Ecolab实验室，拥有叶绿素荧光成像、多光谱荧光成像、IQ手持式高光谱仪、400-1700nm高光谱成像系统、 PhenoPlot轻便型作物表型分析系统及SpectraScan高光谱扫描成像平台等，可提供合作实验、表型分析、种质资源检测技术服务等。