易科泰植物表型成像技术：精准解码干旱胁迫下作物光合响应机制

在全球气候变化日益严峻的背景下，干旱胁迫已经成为限制作物产量的主要因素。产量损失与多种变化相关，其中光合作用效率的降低是影响作物产量的关键生理指标之一。研究显示，叶绿素荧光参数光ΦPSII能够代表光合实际效率，表征实际光合作用的活性水平，是干旱早期最敏感的指标之一。此外，高光谱成像技术通过反射率参数，能够迅速检测干旱胁迫下光合作用活性的强弱，详细监测小麦植物的响应特征，并可作为筛选具有潜力的基因型、培育耐旱品种的依据之一。

n 高光谱成像与叶绿素荧光成像技术的协同创新研究

俄罗斯的研究学者以24个软春小麦品种（C1-C24）为研究对象，进行干旱处理（DS），同时设置对照组（CC），分别在干旱0、3、5、7、10、14天测量相关参数。

叶绿素荧光参数：利用叶绿素荧光成像技术，在干旱0、5、10天分别记录光系统II最大量子效率Fv/Fm、有效光化学量子产率ΦPSII等参数，发现ΦPSII在干旱早期（5天）即显著下降，伴随非光化学淬灭（ΦNPQ）升高；长期干旱（10天）导致Fv/Fm降低，表明光系统结构受损。基于ΦPSII动态变化，建立低耐受性（NT）、中等耐受性（MT）、高耐受性（HT）和耐受性（HHT）四类基因型评估体系，助力耐旱品种定向选育。其中，HHT组（如C7、C9）在长期干旱下仍保持光合系统稳定。

高光谱特征提取：干旱导致反射光谱在550-700nm和730-1000nm区域变化显著，反映了叶片色素组成和结构改变。利用光谱特征成功的筛选出四个与ΦPSII强相关的NDIs指数（归一化差异指数）。这些NDIs可用于直接评估干旱下的光合活性，无需对照组，其中NDI572/545和NDI820/630对土壤水分亏缺敏感性高，与干旱下光合活性变化的相关性，为基因型筛选提供量化依据。耐受性HHT组品种在干旱10天后仍维持ΦPSII稳定，其NDI820/630值较低耐受性NT组高35%-40%，与田间耐旱表型吻合率超90%。

该研究建立了基于光谱反射指数与叶绿素荧光参数的小麦光合活性评估方法，为干旱胁迫下作物表型分析和耐旱育种提供了高效工具，有助于应对全球气候变化带来的农业挑战。

n 应用场景：加速耐旱作物育种与精准农业管理

（1）高通量耐旱品种选育

高光谱成像技术搭配叶绿素荧光成像技术，可同步监测反射光谱特征、ΦPSII、非光化学淬灭系数（NPQ）等关键参数，实现从光谱反射到生理机制的全链条解析。在育种早期阶段，辅助育种过程中光合潜力的快速评估，加速耐旱品种选育。

（2）抗逆机制深度解析

通过光谱指数与生理参数的关联分析，揭示干旱胁迫下叶黄素循环、类囊体膜稳定性等分子机制。例如，NDI572/545的变化与叶黄素循环色素环氧化状态密切相关，为耐旱基因挖掘提供靶点。

（3）高通量基因型筛选体系的建立

通过光谱指数与叶绿素荧光擦参数的动态关联，构建快速筛选+精准分类的“光谱-生理-基因型"三级评估模型。

n 易科泰解决方案

易科泰生态技术有限公司深耕农业光谱研究领域，基于前沿科研成果研制了适用于实验室、样方以及大田等多种场景的植物表型成像解决方案，为作物的耐旱性评估与高效育种提供革命性技术支持。

（1）PhenoTron^® PTS植物表型成像分析平台

该平台利用PTS植物自动传送技术，通过扫描平台实现样品自动传送，一次运行完成高光谱、叶绿素荧光等多模态数据采集，扫描面积超1200×300mm，定位精度≤1mm。具备多传感器协同成像：可进行高光谱成像、多光谱荧光成像，进而评估植物的生理生化指标、胁迫状态等。

（2）PhenoTron®移动式植物表型分析系统

PhenoTron^®移动式植物表型分析系统，采用STP技术，集成XYZ三轴全自动扫描系统、表型光谱成像传感器、控制系统及分析软件，系统具备脚轮，机动灵活，多场景适用，可对大田、温室、实验室等原位生长作物/植物、盆栽植物或蒸渗仪系统作物/植物进行表型成像分析及植物-土壤光谱成像分析等。

（3）易科泰模块式植物光合表型成像分析系统

模块式植物表型成像分析系统基于易科泰新一代农业传感器技术——FluorTron叶绿素荧光成像技术与多光谱荧光成像技术，及Thermo-RGB红外热成像与可见光成像融合分析技术和高光谱成像技术，可全面分析植物特别是叶片水平和冠层形态结构、颜色、光合作用、生理状态、气孔动态、生化色素分布（选配多光谱或高光谱成像）、胁迫生理等，具有配置灵活、功能全面、高性价比、高灵敏度、数字化与可视化等优势特点，是植物光合生理与表型分析、生理生态观测分析、遗传育种与抗性筛选、植物健康检测与病虫害早期检测的有力工具。

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