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長波段UV紫外光（320nm－400nm）對植物葉片激發(fā)，可以產生具有4個特征性波峰的熒光光譜(Multi-color Fluorescence,MCF)，4個波峰的波長為蘭光440nm（F440）、綠光520nm（F520）、紅光690nm（F690）和遠紅外740nm（F740）(C.Buschmann等，1998)，其中F440和F520統稱為BGF（藍綠熒光），由表皮及葉肉細胞壁和葉脈發(fā)出（指示次級代謝產物等），F690和F740為葉綠素熒光Chl-F。紫外光激發(fā)多光譜熒光（UV-MCF）可以用來靈敏、特異性地評估植物生理狀態(tài)包括受脅迫狀態(tài)如干旱、病蟲害、環(huán)境污染、氮脅迫等（H.K.Lichtenthaler, 2021）。

歐洲PSI公司采用光學濾波器技術，通過紫外線激發(fā)并僅使特定波長的激發(fā)熒光到達檢測器，研制生產了FluorCam多光譜葉綠素熒光成像系列儀器設備，可以對F440、F520、F690、F740四個波長熒光（多光譜熒光）進行二維成像分析，成為目前廣泛應用于植物表型分析、植物脅迫檢測等領域的重要儀器技術。

基于近二十年葉綠素熒光測量與成像技術、UV-MCF多光譜熒光成像分析技術服務與實驗研究，值此公司成立二十周年之際，易科泰生態(tài)技術公司隆重推出UV-MCF生物熒光高光譜成像系統，其主要技術和功能特點為：

?  基于高光譜成像技術的紫外光激發(fā)生物熒光光譜成像分析，可同時獲得藍色、綠色、紅色及遠紅波段的熒光光譜成像，不僅可對生物熒光在二維尺度上進行成像分析，還可以獲得熒光光譜特征（光譜指紋）并在高光譜維度上（多達幾百個）進行熒光光譜分析。下圖為銀杏葉高光譜熒光成像（自左至右依次為：彩色成像、綠色熒光F533成像、UV-MCF熒光光譜。易科泰EcoTech實驗室提供）

?  不僅可進行葉綠素熒光及BGF成像分析，還可以得到其高光譜數據立方并進而分析其光譜特性，使生物熒光二維成像分析提升到高光譜成像分析（達幾百個光譜緯度）水平

?  可對GFP（綠色熒光蛋白）等進行成像分析

?  可選配多激發(fā)光（綠色及紅色激發(fā)光）植物熒光光譜成像分析，并進一步測量分析花青素、葉綠素、多酚等指數及氮素指數

?  FluorVision高光譜熒光成像分析軟件，可進行光譜融合、ROI選區(qū)分析、樣品剖面熒光分析、頻率直方圖、自動識別不同波段峰值并分析其比值等

?  可同時獲取反射光光譜和熒光光譜，并進行高光譜成像分析和高光譜熒光成像分析（下圖為花椰菜高光譜成像分析——光譜反射指數，和熒光成像分析）

?  可對植物葉片或整株植物）、根系、果實、種子等不同組織部位進行熒光成像分析和反射光高光譜成像分析

?  應用于植物表型成像分析、遺傳育種、植物脅迫與抗性分析檢測、種質資源分析檢測、中草藥檢測鑒定、采后生物學研究、光生物學研究等。UV-MCF不僅適于活體植物成像分析，也適應于干燥后的莖葉、根系等熒光成像分析，如茶葉及中草藥品質檢測等

分析參數：

1)       BGF藍綠熒光Fb（或F440）和Fg（或F520）

2)       葉綠素熒光Fr（或F690）和Ffr（或F740）

3)   熒光比值，如Fb/Fg、Fb/Fr、Fb/Ffr、Fr/Ffr等，及F_730-740/F_680-690（反應葉綠素含量及植物長期脅迫等）、F735/F700（可精確反映葉綠素含量）。下表為UV-MCF部分比值參數與植物表型關系（參考H.K.Lichtenthaler, 2021。++指顯著提高，+指提高，--指顯著降低，-指降低，0為無明顯變化）

4)   花青素指數（log(Ffr_R/Ffr_R)）、黃酮指數（log(Ffr_R/Ffr_UV）及氮素平衡指數NBI——需選配紅綠多激發(fā)光模塊

5)   高光譜成像分析，可自動分析計算NDVI、NDVI₇₀₅紅邊歸一化植被指數（對衰老敏感）、VOG1紅邊指數（對葉綠素濃度、物候變化等敏感）、PRI光化學植被指數、PSRI 植被衰減指數（用于指示冠層脅迫、植物衰老、果實成熟等）、SIPI結構不敏感色素指數（反映冠層脅迫程度、生理脅迫檢測等）、CRI1 類胡蘿卜素反射指數、ARI1/ ARI2 花青素反射指數、CI 葉綠素指數（紅邊指數）、WBIR水波段指數（反映水分含量分布）、HI健康指數等植物色素指數和脅迫敏感指數、NPQI歸一化脫鎂指數（用于早期脅迫檢測）、PSSRa（R800/R680）指數等

應用案例：植物對敵草隆的熒光響應

上圖葉片自上到下分別為冬青葉、新萌發(fā)冬青葉、錦帶花葉，其中左邊冬青葉為整片葉片施加敵草隆10分鐘后，右邊為在局部點滴施加敵草?。ㄉ厦嫒~片一個點滴，下面葉片2個點滴）10分鐘后的成像分析，下面錦帶花點滴（6個小區(qū)）施加敵草隆10分鐘后的成像分析。自左到右依次為：RGB成像、葉片葉綠素熒光成像、Fb/Fr成像分析、紫外光激發(fā)熒光光譜曲線，可以看出，施加敵草隆葉綠素熒光顯著提高、Fb/Fr則顯著降低（易科泰EcoTech實驗室提供）

參考文獻：

Claus Buschmann and Hartmut K. Lichtenthaler. Principles and characteristics of multi-colour fluorescence imaging of plants. Journal of Plant Physiology, 1998.

H.K.Lichtenthaler. Multi-colour fluorescence imaging of photosynthetic activity and plant stress. Photosynthetica, 2021