今年三伏虽已结束，但全国多地仍将持续35℃甚至38℃以上高温天气，农作物热胁迫风险仍较高。全球变暖、气候恶化引发频繁热浪，番茄等高温敏感型作物在这样的气候背景下，面临光合效率下降、减产等挑战，通过育种、栽培等手段提升作物蔬果的热耐受性至关重要。

  针对这一农业痛点，里斯本大学研究团队在《Plant Stress》发表突破性成果：通过不同方法给番茄施用植物促生菌（PGPB），结合易科泰叶绿素荧光成像系统对OJIP快速荧光动力学曲线、光化学参数等进行分析、建模，精准量化，研究PGPB及不同施用方法对提升番茄热波胁迫（heat wave stress）耐受性的效果。

  植物促生菌(PGPB)通过提高养分利用效率或增强胁迫耐受性来提升作物产量。针对特定非生物或生物胁迫而设计的合成细菌群落（SynCom）应用是极具前景的工具——其中不仅微生物群落的设计是应用成功的关键因素，SynCom施用技术的选择也能增强其效用。

左图为本文中使用的大型版FluorCam叶绿素荧光成像系统（示意图），右侧为选区分析后的实时Fs荧光成像结果。系统具备叶绿素荧光成像功能，还可选配多光谱荧光成像，OJIP快速荧光动力学成像，UV-MCF紫外激发多光谱荧光成像等功能。成像面积35×35cm，满足大型植物活体成像。

试验方法：

  研究中，首先利用盐沼植物根际分离的4种菌，混合成PGPB Syncom，之后通过灌溉法（W）、种子接种法（SI）、藻酸盐微球包埋法（AS）、叶面喷施法（LS）4种方法分别施用到两组番茄植株上，对照组为未喷施组（NI）。之后对番茄进行热波暴露处理2天，其中25/21℃（day/night）作为对照组（C），42/38℃（day/night）为热波处理（HW），处理完后在25/21℃（day/night）恢复14天为R组。

表型分析：

• 形态学指标：株高、活分支数、叶面积，其中叶面积由FluorCam叶绿素荧光成像系统分析获得。热波处理时，藻酸盐微球包埋法处理的番茄，株高和分枝数维持最佳（接近对照组），叶面喷施组叶面积显著增加。恢复期，灌溉法和藻酸盐微球组株高恢复最显著。

• 光合响应：叶绿素荧光成像——OJIP快速荧光动力学分析

1. 叶绿素荧光参数反映番茄光合状态差异

• 热波胁迫期：未喷施组（NI）的Fv/Fm显著下降（PSII损伤），能量耗散（DI/RC）升高。PGPB喷施组，Fv/Fm维持相对较高，推测PBPG施用提升番茄反应中心密度（RC/ABS） 和降低能量耗散而缓解损伤。其中藻酸盐微球组（AS）和叶面喷施组（LS）维持较高的Fv/Fm（>0.7），电子传递链（ET/RC）损伤最小，说明其对番茄热波耐受性的改善最为显著。
• 恢复期：藻酸盐微球组（AS）和灌溉组（W）的Fv/Fm、ET/RC恢复至接近胁迫前水平。种子接种组（SI）荧光参数值与未接种组相似，恢复能力最弱。

2. OJIP快速荧光动力学曲线

  OJIP曲线显示，对照组（浅绿色）所有植株无论采用何种PGPB施用技术，其考茨基曲线在形态和荧光强度方面均表现相似。当热波处理（红色）后，未接种植株的荧光强度在整个曲线范围内急剧下降，同时丧失了曲线的拐点特征，在恢复期，荧光值增强，OJIP曲线拐点恢复恢复。在恢复期，LS、W、AS三种PGPB施用方式处理的番茄荧光增强最为明显。

• 统计模型验证——PLS-DA

  利用获得的荧光数据采用PLS-DA法建模分析，能以极高精度展示温度、施用方法的特异性荧光特征，准确区分不同的PGPB施用方法对植物光化学产生的差异化影响，为未来采用该接种技术进行表型评估提供了工具。结果表明，尽管PLS-DA双标图中存在较大离散度，但采用藻酸盐球体施用（AS）的植株在模型训练相位展现出非常特异性的荧光特征（组别准确率达100%），展现出持续促进植物生长和应激反应的高效性及可扩展性。

• 机制分析

  PGPB SynCom通过产生ACC脱氨酶，降低乙烯积累，减少PSII供体侧损伤，从而促进植株生长并提升光合效率。研究还发现胁迫缓解后能量耗散减少，表明PGPB SynCom应用形成了高效的热耗散机制。

• 应用价值

叶绿素荧光成像手段不仅量化了PGPB对光系统的保护效应，还可作为PGPB接种效果的高通量表型工具，通过统计模型为施用技术优化提供了可量化的表型标记。从施用技术角度，在提升番茄热波耐受性的效用方面，藻酸盐微球包埋法 > 叶面喷施法 ≈ 灌溉法 > 种子接种法，而藻酸盐微球法需接种剂量少、菌体存活率高，更适合规模化农业应用。

易科泰生态技术——叶绿素荧光技术专家

    易科泰致力于为科研和应用领域提供先进的叶绿素荧光技术解决方案，拥有FluorCam叶绿素荧光成像技术、PlantScreen表型成像技术；以及FluorTron®动态叶绿素荧光成像技术、FluorTron®叶绿素荧光光谱成像技术、FluorTron®多功能高光谱成像技术、PhenoTron表型平台等系列产品。