FKM多光譜熒光動態顯微成像系統應用于釋秋海棠藍色葉片的特殊光合機制研究
FKM多光譜熒光動態顯微成像系統幫助科學家解釋秋海棠藍色葉片的特殊光合機制
2016年10月，國際學術權威刊物Nature出版集團旗下子刊《Nature Plants》發表了英國布里斯托大學Heather Whitney研究團隊的一篇研究論文。論文研究了一種喜陰植物秋海棠（Begonia grandis × B. pavonina，秋海棠與孔雀秋海棠的雜交種），發現它能通過自己的藍暈色葉片，利用其特有的光合質體iridoplast來增強光合作用，從而適應了極度弱光的環境條件（Jacobs，2016）。
圖1. 秋海棠藍暈色葉片和暈色體iridoplast. a. 葉片照片 b. 暈色體的落射光顯微鏡明場照片 c. 單個暈色體的掃描電鏡照片 d. 單個暈色體的特征反射光譜曲線
很早以前，科學家們就發現生長在低緯度熱帶雨林生態系統中的一些陸生植物葉片在特定觀察視角下會呈現一種藍暈色 （iridescent blue colour）的表型（Lee & Lowry，1975；Lee，1991）。最開始人們認為這種藍暈色可能是特殊的色素造成的，但在后續的研究中并沒能提取到相應的色素。通過透射電子顯微鏡（TEM）的觀察，在圓果杜英、圓葉錦香草和孔雀秋海棠等多種具有藍暈表型的植物中，科學家們發現葉片近軸面表皮細胞的下層平周壁毗鄰處存在一種特化的質體（Gould & Lee，1996；Lee，1991），并將這種質體命名為iridoplasts，國內文獻中將其翻譯為暈色體（王卅，2012）。
圖2. 秋海棠葉片組織橫切面的暈色體分布示意圖
圖3. 左：一般葉綠體結構示意圖；右：秋海棠暈色體超微結構透射電鏡照片
FKM（Fluorescence Kinetic Microscope）多光譜熒光動態顯微成像系統作為目前功能最為強大全面的植物顯微熒光研究儀器，可以說是現在唯一可以完美解決這個問題的儀器系統。它不僅可以進行微藻、單個細胞、單個葉綠體乃至基粒-基質類囊體片段進行Fv/Fm、Kautsky誘導效應、熒光淬滅、OJIP快速熒光響應曲線、QA再氧化等各種葉綠素熒光及MCF多光譜熒光（multicolor fluorescence）成像分析；還能通過激發光源組進行任意熒光激發和熒光釋放波段的測量，從而進行GFP、DAPI、DiBAC4、SYTOX、CTC等熒光蛋白、熒光染料以及藻青蛋白、藻紅蛋白、藻膽素等藻類特有熒光色素的成像分析；更可以利用光譜儀對各種熒光進行光譜分析，區分各發色團（例如PSI和PSII及各種捕光色素復合體等）并進行深入分析。
Nature官方網站：PLANT SCIENCE：How some plants adapt to shade
英國每日郵報：Mystery of begonia's bizarre BLUE leaves solved: Quantum trick allows the plant to harvest more light
騰訊科技：新的進化：研究稱秋海棠神秘藍葉子可采集更多陽光
科學網：研究稱秋海棠神秘藍葉子可采集更多陽光
生物幫：Nat Plants:英國學者揭示藍葉子幫助植物在陰暗環境下生長
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易科泰生態技術致力于引進、消化、吸收和創新國際先進生物生態科研技術，提供植物表型分析、作物脅迫敏感性與抗性檢測、光養生物反應器／藻類培養與在線監測、生態毒理學檢測技術方案和實驗服務與合作。旗下的Ecolab實驗室目前配備有FluorCam封閉式熒光成像系統、FluorCam封閉式熒光成像系統、FluorCam便攜式熒光成像儀、FL3500葉綠素熒光儀、FluorPen手持式葉綠素熒光儀、AquaPen藻類熒光儀、PolyPen手持式植物光譜測量儀、SpectraPen LM500手持式光譜儀、PlantPen手持式光譜儀、FMT150藻類培養與在線監測系統、MC1000 8通道藻類培養與在線監測系統、MicroMac1000全自動營養鹽分析監測系統、FMS CO2/O2呼吸測量分析系統等，并與中科院植物所、中科院水生所、中國農科院、陜西師范大學等建立了長期技術合作交流關系。歡迎聯系開展實驗合作與技術培訓。郵箱：eco-lab@eco-tech.com.cn，info@eco-lab.cn; 電話：010-62615899
參考文獻：
1. Jacobs M, et al. 2016. Photonic multilayer structure of Begonia chloroplasts enhances photosynthetic efficiency. Nature Plants, doi:10.1038/nplants.2016.162
2.王卅，李玉花，張旸. 2012. 熱帶雨林低光植物結構色產生機制及生物學功能研究進展. 園藝學報，39（11）：2291-2300
3. Lee D W，Lowry J B. 1975. Physical basis and ecological significance of iridescence in blue plants. Nature，254: 50-51.
4. Lee D W. 1991. Ultrastructural basis and function of iridescent blue colour of fruits in Elaeocarpus. Nature，349: 260-261.
5.Gould K S，Lee D W. 1996. Physical and ultrastructural basis of blue leaf iridescence in four malaysian. American Journal of Botany，83 (1): 45-50.
