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全球氣候變化與環(huán)境惡化導致干旱、鹽堿化、極端溫度等非生物脅迫頻發(fā)，加上病蟲害侵襲等生物脅迫影響，作物產(chǎn)量與品質面臨嚴峻挑戰(zhàn)。培育抗逆作物品種、研發(fā)高效脅迫調(diào)控技術是保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定的關鍵，而作物抗逆性的精準評價與機制解析是該領域的核心科學問題。

植物光合系統(tǒng)是脅迫損傷的敏感靶點，脅迫條件下光合機構功能的變化直接反映作物抗逆能力。傳統(tǒng)抗逆性評價方法多依賴表型觀察或生理生化指標測定，存在耗時、破壞性強、無法實時監(jiān)測等局限。葉綠素熒光信號包含豐富的光合生理信息，其參數(shù)變化可快速反映光系統(tǒng)Ⅱ（PSⅡ）的結構與功能狀態(tài)，為作物抗逆性評價提供了無損、快速的檢測途徑。

一、材料與方法

（一）供試材料

選取農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中代表性作物，包括糧食作物、經(jīng)濟作物，所有種子經(jīng)消毒催芽后，播種于含蛭石-珍珠巖-園土（體積比1:1:2）的育苗盆中，置于人工氣候箱中培養(yǎng)至三葉一心期，選取生長一致的幼苗進行脅迫處理。

（二）脅迫處理設計

1、干旱脅迫：幼苗停水處理，分別在停水0d（對照）、3d、6d、9d、12d測定熒光參數(shù)，期間監(jiān)測土壤含水量。

2、鹽脅迫：澆灌不同濃度NaCl溶液（0mmol/L、50mmol/L、100mmol/L、150mmol/L、200mmol/L），處理后3d、6d、9d測定熒光參數(shù)。

3、低溫脅迫：將幼苗轉移至10℃人工氣候箱（光照等其他條件不變），分別在處理0d、1d、3d、5d、7d測定熒光參數(shù)。

4、生物脅迫：接種番茄晚疫病菌，接種后2d、4d、6d、8d測

（三）檢測儀器與參數(shù)設置

采用博清生物熒光計進行熒光參數(shù)測定。測定參數(shù)包括：最大光化學效率（Fv/Fm）、實際光化學效率（ΦPSⅡ）、光化學猝滅系數(shù)（qP）、非光化學猝滅系數(shù)（NPQ）、電子傳遞速率（ETR）。

測定方法：選取作物功能葉片，暗適應20min后，采用儀器自帶葉夾進行定點測定，每株測定3片葉，每片葉測定3個位點，取平均值作為該植株的熒光參數(shù)值。同時采用傳統(tǒng)方法測定葉綠素含量（SPAD 法）、丙二醛（MDA）含量（硫代巴比妥酸法）作為對照指標。

二、結果與分析

（一）非生物脅迫下作物熒光參數(shù)的動態(tài)變化

1、干旱脅迫

隨著干旱脅迫時間延長，供試作物的Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、ETR均呈顯著下降趨勢，NPQ呈顯著上升趨勢。玉米在停水9d時，F(xiàn)v/Fm從對照的0.83±0.02降至0.61±0.03，ΦPSⅡ從0.72±0.02降至0.35±0.04；而小麥在停水12d時Fv/Fm仍維持在0.70±0.03，表明小麥的抗旱性強于玉米。博清生物熒光計可精準捕捉不同作物在干旱脅迫下的光合系統(tǒng)損傷差異，為抗旱性評價提供量化依據(jù)。

2、鹽脅迫

鹽脅迫濃度升高顯著影響作物熒光參數(shù)，F(xiàn)v/Fm、ΦPSⅡ、ETR隨NaCl濃度增加呈線性下降，NPQ呈線性上升。番茄在NaCl濃度150mmol/L時，F(xiàn)v/Fm降至0.65±0.02，顯著低于對照（0.84±0.01）；黃瓜在100mmol/L NaCl處理下，ΦPSⅡ已降至0.42±0.03，表明黃瓜的耐鹽性弱于番茄。熒光參數(shù)與鹽濃度的顯著相關性（R2>0.85），證明博清生物熒光計可快速量化鹽脅迫強度對作物的影響。

3、低溫脅迫

低溫處理后，作物Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP均呈先下降后穩(wěn)定的趨勢，NPQ先上升后回落。玉米在低溫處理3d時Fv/Fm降至最低（0.68±0.03），隨后逐漸恢復；小麥在低溫處理5d時仍維持較高的ΦPSⅡ（0.65±0.02），顯示小麥的抗低溫能力更強。博清生物熒光計的快速響應特性，可實時監(jiān)測作物在低溫脅迫下的光合系統(tǒng)適應與恢復過程。

（二）生物脅迫下作物熒光參數(shù)的變化

番茄接種晚疫病菌后，隨著病害發(fā)展，熒光參數(shù)呈現(xiàn)顯著變化。接種4d后，感病品種的Fv/Fm從0.83±0.01降至0.62±0.03，ΦPSⅡ從0.71±0.02降至0.38±0.04；而抗病品種在接種6d后Fv/Fm仍保持在0.75±0.02。熒光參數(shù)的變化早于肉眼可見的病斑出現(xiàn)，表明博清生物熒光計可實現(xiàn)病害脅迫的早期預警，為作物抗病蟲害性評價提供提前量。

（三）熒光參數(shù)與傳統(tǒng)生理指標的相關性

相關性分析表明，F(xiàn)v/Fm、ΦPSⅡ、ETR與葉綠素含量呈顯著正相關（r>0.78），與MDA含量呈顯著負相關（r<-0.82）。這說明博清生物熒光計測定的熒光參數(shù)能夠準確反映作物在脅迫下的生理損傷程度，其檢測結果與傳統(tǒng)破壞性檢測方法具有高度一致性，驗證了該儀器的可靠性。

（四）抗逆種質資源篩選應用

利用博清生物熒光計對10個玉米品種進行抗旱性篩選，測定停水9d后的Fv/Fm、ΦPSⅡ、NPQ，通過主成分分析構建抗逆性綜合評價指數(shù)。結果顯示，品種‘京科968’的綜合評價指數(shù)最高（0.85），‘登海 605’次之（0.78），‘先玉 335’最低（0.42），與田間抗旱性鑒定結果一致。證明博清生物熒光計可高效應用于大規(guī)?？鼓娣N質資源篩選，提高育種效率。

三、討論

（一）博清生物熒光計在作物抗逆性研究中的技術優(yōu)勢

博清生物熒光計憑借其高靈敏度光學傳感器，可精準捕捉作物在脅迫下光合系統(tǒng)的微小變化，實現(xiàn)抗逆性的早期診斷。與傳統(tǒng)檢測方法相比，該儀器具有以下優(yōu)勢：一是無損檢測，避免了破壞性取樣對作物生長的影響，可實現(xiàn)同一植株的長期動態(tài)監(jiān)測；二是快速高效，單次參數(shù)測定僅需1s，可滿足大規(guī)模樣本的快速篩查需求；三是多參數(shù)同步檢測，同時獲取Fv/Fm、ΦPSⅡ等關鍵參數(shù)，全面反映光合系統(tǒng)功能狀態(tài)；四是便攜性強，適合田間原位監(jiān)測，突破了實驗室檢測的時空限制。

（二）應用場景拓展與技術展望

在農(nóng)業(yè)生物技術領域，博清生物熒光計的應用場景可進一步拓展：在抗逆育種中，可用于雜交后代的早期篩選，縮短育種周期；在田間管理中，可實時監(jiān)測作物脅迫狀態(tài)，指導灌溉、施肥、病蟲害防治等措施的精準實施；在設施農(nóng)業(yè)中，可結合環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)，構建作物抗逆性的智能化監(jiān)測與調(diào)控體系。

未來可通過以下方向優(yōu)化技術應用：一是開發(fā)多脅迫類型的專用檢測模式，提高不同脅迫場景的適配性；二是結合大數(shù)據(jù)與人工智能技術，構建熒光參數(shù)與作物產(chǎn)量、品質的預測模型；三是優(yōu)化儀器的無線傳輸與數(shù)據(jù)共享功能，實現(xiàn)規(guī)?；O(jiān)測網(wǎng)絡的構建。

（三）研究局限與改進方向

本研究主要針對幾種常見作物和脅迫類型，對小眾作物及復合脅迫的研究有待進一步開展。此外，田間環(huán)境中光照、溫度等因素的波動可能影響檢測結果，后續(xù)需開發(fā)環(huán)境校正算法，提高儀器在復雜田間條件下的檢測精度。

本研究通過系統(tǒng)實驗驗證了博清生物熒光計在作物抗逆性研究中的應用價值。該儀器可快速、精準、無損地測定不同脅迫條件下作物的葉綠素熒光參數(shù)，準確反映作物光合系統(tǒng)功能狀態(tài)與抗逆能力差異。其檢測結果與傳統(tǒng)生理指標高度相關，可有效應用于抗逆機制研究、脅迫早期預警、抗逆種質資源篩選等領域。博清生物熒光計的推廣應用，將為農(nóng)業(yè)生物技術的發(fā)展提供強有力的技術支撐，對提升作物抗逆性研究效率、保障糧食安全具有重要現(xiàn)實意義。