MultispeQ 植物多參數(shù)測量儀在植物脅迫響應(yīng)中的研究

發(fā)布時間： 2025-06-25　　點擊次數(shù)： 755次

植物常受水分虧缺、鹽漬化、重金屬污染等生物和非生物脅迫，影響其生長與產(chǎn)量，植物脅迫響應(yīng)研究及抗逆品種選育至關(guān)重要。傳統(tǒng)植物表型分析方法存在局限性，MultispeQ 作為新型便攜式工具，具備多參數(shù)同步測量、操作簡便、成本低等優(yōu)勢，可測量光合系統(tǒng) II 量子產(chǎn)額、非光化學淬滅等參數(shù)，并通過 PhotosynQ 平臺實現(xiàn)數(shù)據(jù)管理與共享，成為植物脅迫響應(yīng)研究的重要手段。

MultispeQ 硬件集成多種傳感器，能同步測量光照、溫度、濕度等環(huán)境參數(shù)，以及光合系統(tǒng) II 性能參數(shù)、非光化學淬滅參數(shù)和葉綠素相關(guān)參數(shù)等植物生理指標。其與 PhotosynQ 平臺集成，提供數(shù)據(jù)可視化、分析等工具，支持多用戶協(xié)作。相比傳統(tǒng)設(shè)備，MultispeQ 成本顯著降低，且可在實驗室和田間使用，操作維護方便。

MultispeQ 在植物脅迫響應(yīng)研究中的應(yīng)用

水脅迫響應(yīng)研究

水脅迫會損害植物光合系統(tǒng) II 功能，導致光合參數(shù)如最大光化學效率（Fv/Fm）、實際光化學效率（ΦII）下降，電子傳遞速率（ETR）降低，非光化學淬滅（NPQ）增加。MultispeQ 可用于篩選水脅迫耐受品種，評估生物刺激劑對提高植物水脅迫耐受性的效果。如研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)生物刺激劑處理的小麥幼苗，在水脅迫下光合參數(shù)提升，水分保持能力增強。

鹽脅迫響應(yīng)研究

鹽脅迫抑制植物生長發(fā)育，降低光合效率，影響能量分配。MultispeQ 測量的 ΦII 和 Fv'/Fm' 等參數(shù)能反映鹽脅迫對光合機構(gòu)的影響。研究表明，MultispeQ 可用于評估不同品種植物的耐鹽性，以及生物刺激劑對提高植物鹽脅迫耐受性的作用。此外，MultispeQ 還可用于研究鹽脅迫與其他脅迫因子的交互作用對植物的影響。

銅污染響應(yīng)研究

過量銅會對植物產(chǎn)生毒性，導致光合系統(tǒng) II 功能受損，影響能量分配和電子傳遞。MultispeQ 測量的光合參數(shù)可作為評估銅毒性的量化指標。雖然目前 MultispeQ 在銅污染研究中的直接應(yīng)用案例較少，但它在篩選植物銅耐受性、評估銅污染對生態(tài)系統(tǒng)影響以及監(jiān)測土壤修復過程中具有應(yīng)用潛力，也可用于研究銅污染與其他脅迫因子的交互作用。

生物刺激劑評估

生物刺激劑可增強植物脅迫耐受性，MultispeQ 能通過測量光合參數(shù)揭示其對植物光合機構(gòu)的保護作用和對能量分配策略的調(diào)節(jié)。在篩選和評估生物刺激劑方面，MultispeQ 可實現(xiàn)高通量篩選，為優(yōu)化生物刺激劑配方和應(yīng)用策略提供依據(jù)。

四、結(jié)論與展望

MultispeQ 在植物脅迫響應(yīng)研究中應(yīng)用價值顯著，具備多參數(shù)測量、快速非損傷檢測、成本效益高和開放平臺支持等優(yōu)勢。但當前研究存在數(shù)據(jù)解釋復雜、易受環(huán)境干擾、需考慮物種特異性以及銅污染研究應(yīng)用不足等局限。未來，MultispeQ 可朝著多技術(shù)集成、應(yīng)用機器學習、實現(xiàn)自動化高通量測量、拓展野外應(yīng)用、深化銅污染研究以及探索生物刺激劑作用機制等方向發(fā)展，為植物脅迫響應(yīng)研究提供更強技術(shù)支持。

參考文獻

[1] Kuhlgert S, Austic G, Zegarac R, et al. MultispeQ Beta: a tool for large-scale plant phenotyping connected to the open PhotosynQ network [J]. Royal Society Open Science, 2016, 3 (10):160592. DOI:10.1098/rsos.160592.

[2] Ben-Jabeur M, Romero A G, Vicente R, et al. MultispeQ for Tracing Biostimulants Effect on Growth Promoting and Water Stress Tolerance in Wheat [C]//2021. DOI:10.1007/978-3-030-51210-1_191.

[3] Ntakos G, Prikaziuk E, Vilfan N, et al. From fluorescence to biomass: A comprehensive analysis via crop modeling and sensing techniques [J]. Smart Agricultural Technology, 2025, 10. DOI:10.1016/j.atech.2025.100807.

[4] Chaouch R, Sou S, Kthiri Z, et al. Auxin-like potential of essential oils in strawberry micropropagation: A sustainable approach to root induction and photosynthetic performance [J]. South African Journal of Botany, 2025:177.

[5] Htwe T, Chotikarn P, Duangpan S, et al. Integrated biomarker responses of rice associated with grain yield in copper-contaminated soil [J]. Environmental science and pollution research international, 2022, 29 (6):8947 - 8956. DOI:10.1007/s11356-021-16314-y.

[6] Sooriyapathirana S D S S, Ranaweera L T, Jayarathne H S M, et al. Photosynthetic Phenomics of Field-and Greenhouse-Grown Amaranths vs. Sensory and Species Delimits [J]. 植物表型組學 (英文), 2021, 3 (1):13.

[7] Ben-Jabeur M, Gracia-Romero A, Camilo López-Cristoffanini, et al. The promising MultispeQ device for tracing the effect of seed coating with biostimulants on growth promotion, photosynthetic state and water–nutrient stress tolerance in durum wheat [J]. 2021. DOI:10.1007/s41207-020-00213-8.

[8] Taylor S H. Phenotyping photosynthesis: yes we can [J]. Journal of Experimental Botany, 2024, 75 (3). DOI:10.1093/jxb/erad496.

[9] José Luis Araus. In-Field Phenotyping Using the Low-Cost and Open Access Fluorescence PhotosynQ Multispeq Sensor Together with NDVI: A Case Study with Durum Wheat [J]. Agriculture, 2025, 15. DOI:10.3390/agriculture15040385.

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