叶绿素荧光成像技术应用——组培（愈伤组织）篇

在植物组织培养与抗逆研究领域，精准解析光合系统功能、快速评估胁迫响应是突破技术瓶颈的关键。叶绿素荧光信号作为植物光合生理状态的“理想探针"，能实时反映光合系统的活性与结构完整性，为科研人员提供核心数据支撑。易科泰叶绿素荧光成像技术凭借非破坏性检测、高空间分辨率、多参数同步分析的优势，已在愈伤组织培养、组培苗抗逆评估、胁迫机制探究等场景中实现深度应用。以下将通过三个典型研究案例，具体展现FluorCam叶绿素荧光成像技术在组培（愈伤组织）相关研究中的应用与价值。

案例1：款冬愈伤组织的高效诱导与培养体系

款冬是一种重要的药用植物，通过体外培养方式将其引入实验室培养，可以为未来获取“取之不尽"的药用植物资源打下基础。本文旨在建立款冬愈伤组织的高效诱导与培养体系，并系统分析其生长动力学、形态结构、光合活性与生化特性。研究发现，在含有3 mg/L IAA和2 mg/L BAP的MS固体培养基上，黑暗条件下，能够成功诱导并维持生长旺盛的愈伤组织。该愈伤组织具有器官发生和体细胞胚胎发生的潜力，适合作为药用代谢物生产的生物技术来源。研究结果显示，愈伤组织的光合活性较低，其Fv/Fm（光合系统 II 量子效率）基本低于0.1，但转到光下培养后的愈伤组织形成芽体，其光合效率明显提高，说明其细胞仍保留部分光合装置组装与功能。

案例2：低CO2水平通过干扰光合功能和活性氧的积累对组培苗有害

本研究以组织培养的百合鳞片（再生不定鳞茎）和拟南芥幼苗为材料，通过在培养容器中放置浓KOH溶液去除二氧化碳，探究其对组培苗的影响。结果显示，低CO2水平下，百合再生鳞茎和拟南芥幼苗生长减弱，添加蔗糖仅能部分恢复生长。ROS大量积累。Fv/Fm分别从 0.69、0.76 降至 0.60、0.62，而土壤中生长的离体幼苗的两者 Fv/Fm 分别为 0.77、0.79。这表明低二氧化碳浓度会干扰光合功能并引发组培胁迫，组培苗生长不良部分源于光合能力大幅下降。

案例3：生物与非生物胁迫因素对欧洲白蜡树组织培养发育的影响

生物胁迫（主要为真菌，如Hymenoscyphus fraxineus）和非生物胁（如土壤中重金属积累和盐度）是影响欧洲白蜡树种群数量的重要因素。本研究借助体外培养技术（基于愈伤组织和通过间接器官发生再生的幼苗）探究这些生物和非生物胁迫因素对欧洲白蜡树的威胁程度。结果表明. Hfraxineus具有致病潜力，14 天内即可导致愈伤组织细胞死亡，且该组织无法激活防御机制；浓度为 0.027 mmol/L 的镉具有高毒性；盐度会使幼苗和愈伤组织中的氧化酶活性产生差异，这意味着这些酶在调控组织培养的形态发生发育方面发挥着作用。

盐度愈伤组织和幼苗的影响，主要通过抗氧化酶活性和光合效率两个方面检测。其中，FluorCam叶绿素荧光成像技术结果显示，无论氯化钠浓度如何，愈伤组织的Fv/Fm值始终低于幼苗。这可能是由于这两种植物材料的光合装置成熟度存在差异所致，幼苗叶片中的细胞组织能够更加高效地利用光能并最小化其过量造成的损伤。这也揭示了植物不同发育阶段（或组织类型）光合系统的成熟度与胁迫耐受性的关联，为深入研究植物抗逆机制提供了数据支持

参考文献：

[1] Bojko, M., Kędra, M., Adamska, A., Jakubowska, Z., Tuleja, M., & Myśliwa-Kurdziel, B. (2024). Induction and characteristics of callus cultures of the medicinal plant Tussilago farfara L. Plants, 13(21), 3080.

[2] Askari, N., Aliniaeifard, S., & Visser, R. G. (2022). Low CO2 levels are detrimental for in vitro plantlets through disturbance of photosynthetic functionality and accumulation of reactive oxygen species. Horticulturae, 8(1), 44.

[3] Nawrot-Chorabik, K., Sułkowska, M., Osmenda, M., Mohytych, V., Surówka, E., & Latowski, D. (2022). The Impact of biotic and abiotic stress factors on development of European ash tissue cultures. Forests, 13(1), 59.

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