全球氣候變化與環(huán)境惡化導(dǎo)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(zhì)面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。培育抗逆作物品種、研發(fā)高效脅迫調(diào)控技術(shù)是保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)穩(wěn)定的關(guān)鍵，而作物抗逆性的精準(zhǔn)評(píng)價(jià)與機(jī)制解析是該領(lǐng)域的核心科學(xué)問(wèn)題。

植物光合系統(tǒng)是脅迫損傷的敏感靶點(diǎn)，脅迫條件下光合機(jī)構(gòu)功能的變化直接反映作物抗逆能力。傳統(tǒng)抗逆性評(píng)價(jià)方法多依賴表型觀察或生理生化指標(biāo)測(cè)定，存在耗時(shí)、破壞性強(qiáng)、無(wú)法實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)等局限。葉綠素?zé)晒庑盘?hào)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(jié)構(gòu)與功能狀態(tài)，為作物抗逆性評(píng)價(jià)提供了無(wú)損、快速的檢測(cè)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(jì)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(zhǎng)一致的幼苗進(jìn)行脅迫處理。

（二）脅迫處理設(shè)計(jì)

1、干旱脅迫：幼苗停水處理，分別在停水0d（對(duì)照）、3d、6d、9d、12d測(cè)定熒光參數(shù)，期間監(jiān)測(cè)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(cè)定熒光參數(shù)。

3、低溫脅迫：將幼苗轉(zhuǎn)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(cè)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(cè)

（三）檢測(cè)儀器與參數(shù)設(shè)置

采用博清生物熒光計(jì)進(jìn)行熒光參數(shù)測(cè)定。測(cè)定參數(shù)包括：最大光化學(xué)效率（Fv/Fm）、實(shí)際光化學(xué)效率（ΦPSⅡ）、光化學(xué)猝滅系數(shù)（qP）、非光化學(xué)猝滅系數(shù)（NPQ）、電子傳遞速率（ETR）。

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

二、結(jié)果與分析

（一）非生物脅迫下作物熒光參數(shù)的動(dòng)態(tài)變化

1、干旱脅迫

隨著干旱脅迫時(shí)間延長(zhǎng)，供試作物的Fv/Fm、ΦPSⅡ、qP、ETR均呈顯著下降趨勢(shì)，NPQ呈顯著上升趨勢(shì)。玉米在停水9d時(shí)，F(xiàn)v/Fm從對(duì)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(shí)Fv/Fm仍維持在0.70±0.03，表明小麥的抗旱性強(qiáng)于玉米。博清生物熒光計(jì)可精準(zhǔn)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(píng)價(jià)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(shí)，F(xiàn)v/Fm降至0.65±0.02，顯著低于對(duì)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(guān)性（R2>0.85），證明博清生物熒光計(jì)可快速量化鹽脅迫強(qiáng)度對(duì)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(shì)，NPQ先上升后回落。玉米在低溫處理3d時(shí)Fv/Fm降至最低（0.68±0.03），隨后逐漸恢復(fù)；小麥在低溫處理5d時(shí)仍維持較高的ΦPSⅡ（0.65±0.02），顯示小麥的抗低溫能力更強(qiáng)。博清生物熒光計(jì)的快速響應(yīng)特性，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作物在低溫脅迫下的光合系統(tǒng)適應(yīng)與恢復(fù)過(guò)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(jiàn)的病斑出現(xiàn)，表明博清生物熒光計(jì)可實(shí)現(xiàn)病害脅迫的早期預(yù)警，為作物抗病蟲害性評(píng)價(jià)提供提前量。

（三）熒光參數(shù)與傳統(tǒng)生理指標(biāo)的相關(guān)性

相關(guān)性分析表明，F(xiàn)v/Fm、ΦPSⅡ、ETR與葉綠素含量呈顯著正相關(guān)（r>0.78），與MDA含量呈顯著負(fù)相關(guān)（r<-0.82）。這說(shuō)明博清生物熒光計(jì)測(cè)定的熒光參數(shù)能夠準(zhǔn)確反映作物在脅迫下的生理?yè)p傷程度，其檢測(cè)結(jié)果與傳統(tǒng)破壞性檢測(cè)方法具有高度一致性，驗(yàn)證了該儀器的可靠性。

（四）抗逆種質(zhì)資源篩選應(yīng)用

利用博清生物熒光計(jì)對(duì)10個(gè)玉米品種進(jìn)行抗旱性篩選，測(cè)定停水9d后的Fv/Fm、ΦPSⅡ、NPQ，通過(guò)主成分分析構(gòu)建抗逆性綜合評(píng)價(jià)指數(shù)。結(jié)果顯示，品種‘京科968’的綜合評(píng)價(jià)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(jié)果一致。證明博清生物熒光計(jì)可高效應(yīng)用于大規(guī)?？鼓娣N質(zhì)資源篩選，提高育種效率。

三、討論

（一）博清生物熒光計(jì)在作物抗逆性研究中的技術(shù)優(yōu)勢(shì)

博清生物熒光計(jì)憑借其高靈敏度光學(xué)傳感器，可精準(zhǔn)捕捉作物在脅迫下光合系統(tǒng)的微小變化，實(shí)現(xiàn)抗逆性的早期診斷。與傳統(tǒng)檢測(cè)方法相比，該儀器具有以下優(yōu)勢(shì)：一是無(wú)損檢測(cè)，避免了破壞性取樣對(duì)作物生長(zhǎng)的影響，可實(shí)現(xiàn)同一植株的長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)；二是快速高效，單次參數(shù)測(cè)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(cè)，同時(shí)獲取Fv/Fm、ΦPSⅡ等關(guān)鍵參數(shù)，全面反映光合系統(tǒng)功能狀態(tài)；四是便攜性強(qiáng)，適合田間原位監(jiān)測(cè)，突破了實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)的時(shí)空限制。

（二）應(yīng)用場(chǎng)景拓展與技術(shù)展望

在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域，博清生物熒光計(jì)的應(yīng)用場(chǎng)景可進(jìn)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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)作物脅迫狀態(tài)，指導(dǎo)灌溉、施肥、病蟲害防治等措施的精準(zhǔn)實(shí)施；在設(shè)施農(nóng)業(yè)中，可結(jié)合環(huán)境調(diào)控系統(tǒng)，構(gòu)建作物抗逆性的智能化監(jiān)測(cè)與調(diào)控體系。

未來(lái)可通過(guò)以下方向優(yōu)化技術(shù)應(yīng)用：一是開發(fā)多脅迫類型的專用檢測(cè)模式，提高不同脅迫場(chǎng)景的適配性；二是結(jié)合大數(shù)據(jù)與人工智能技術(shù)，構(gòu)建熒光參數(shù)與作物產(chǎn)量、品質(zhì)的預(yù)測(cè)模型；三是優(yōu)化儀器的無(wú)線傳輸與數(shù)據(jù)共享功能，實(shí)現(xiàn)規(guī)模化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建。

（三）研究局限與改進(jìn)方向

本研究主要針對(duì)幾種常見(jiàn)作物和脅迫類型，對(duì)小眾作物及復(fù)合脅迫的研究有待進(jìn)一步開展。此外，田間環(huán)境中光照、溫度等因素的波動(dòng)可能影響檢測(cè)結(jié)果，后續(xù)需開發(fā)環(huán)境校正算法，提高儀器在復(fù)雜田間條件下的檢測(cè)精度。

本研究通過(guò)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了博清生物熒光計(jì)在作物抗逆性研究中的應(yīng)用價(jià)值。該儀器可快速、精準(zhǔn)、無(wú)損地測(cè)定不同脅迫條件下作物的葉綠素?zé)晒鈪?shù)，準(zhǔn)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(cè)結(jié)果與傳統(tǒng)生理指標(biāo)高度相關(guān)，可有效應(yīng)用于抗逆機(jī)制研究、脅迫早期預(yù)警、抗逆種質(zhì)資源篩選等領(lǐng)域。博清生物熒光計(jì)的推廣應(yīng)用，將為農(nóng)業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展提供強(qiáng)有力的技術(shù)支撐，對(duì)提升作物抗逆性研究效率、保障糧食安全具有重要現(xiàn)實(shí)意義。