FKM多光谱荧光动态显微成像系统应用于释秋海棠蓝色叶片的特殊光合机制研究
FKM多光谱荧光动态显微成像系统帮助科学家解释秋海棠蓝色叶片的特殊光合机制
2016年10月，国际学术权威刊物Nature出版集团旗下子刊《Nature Plants》发表了英国布里斯托大学Heather Whitney研究团队的一篇研究论文。论文研究了一种喜阴植物秋海棠（Begonia grandis × B. pavonina，秋海棠与孔雀秋海棠的杂交种），发现它能通过自己的蓝晕色叶片，利用其特有的光合质体iridoplast来增强光合作用，从而适应了极度弱光的环境条件（Jacobs，2016）。
图1. 秋海棠蓝晕色叶片和晕色体iridoplast. a. 叶片照片 b. 晕色体的落射光显微镜明场照片 c. 单个晕色体的扫描电镜照片 d. 单个晕色体的特征反射光谱曲线
很早以前，科学家们就发现生长在低纬度热带雨林生态系统中的一些陆生植物叶片在特定观察视角下会呈现一种蓝晕色 （iridescent blue colour）的表型（Lee & Lowry，1975；Lee，1991）。最开始人们认为这种蓝晕色可能是特殊的色素造成的，但在后续的研究中并没能提取到相应的色素。通过透射电子显微镜（TEM）的观察，在圆果杜英、圆叶锦香草和孔雀秋海棠等多种具有蓝晕表型的植物中，科学家们发现叶片近轴面表皮细胞的下层平周壁毗邻处存在一种特化的质体（Gould & Lee，1996；Lee，1991），并将这种质体命名为iridoplasts，国内文献中将其翻译为晕色体（王卅，2012）。
图2. 秋海棠叶片组织横切面的晕色体分布示意图
图3. 左：一般叶绿体结构示意图；右：秋海棠晕色体超微结构透射电镜照片
FKM（Fluorescence Kinetic Microscope）多光谱荧光动态显微成像系统作为目前功能最为强大全面的植物显微荧光研究仪器，可以说是现在唯一可以完美解决这个问题的仪器系统。它不仅可以进行微藻、单个细胞、单个叶绿体乃至基粒-基质类囊体片段进行Fv/Fm、Kautsky诱导效应、荧光淬灭、OJIP快速荧光响应曲线、QA再氧化等各种叶绿素荧光及MCF多光谱荧光（multicolor fluorescence）成像分析；还能通过激发光源组进行任意荧光激发和荧光释放波段的测量，从而进行GFP、DAPI、DiBAC4、SYTOX、CTC等荧光蛋白、荧光染料以及藻青蛋白、藻红蛋白、藻胆素等藻类特有荧光色素的成像分析；更可以利用光谱仪对各种荧光进行光谱分析，区分各发色团（例如PSI和PSII及各种捕光色素复合体等）并进行深入分析。
Nature官方网站：PLANT SCIENCE：How some plants adapt to shade
英国每日邮报：Mystery of begonia's bizarre BLUE leaves solved: Quantum trick allows the plant to harvest more light
腾讯科技：新的进化：研究称秋海棠神秘蓝叶子可采集更多阳光
科学网：研究称秋海棠神秘蓝叶子可采集更多阳光
生物帮：Nat Plants:英国学者揭示蓝叶子帮助植物在阴暗环境下生长
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易科泰生态技术致力于引进、消化、吸收和创新国际先进生物生态科研技术，提供植物表型分析、作物胁迫敏感性与抗性检测、光养生物反应器／藻类培养与在线监测、生态毒理学检测技术方案和实验服务与合作。旗下的Ecolab实验室目前配备有FluorCam封闭式荧光成像系统、FluorCam封闭式荧光成像系统、FluorCam便携式荧光成像仪、FL3500叶绿素荧光仪、FluorPen手持式叶绿素荧光仪、AquaPen藻类荧光仪、PolyPen手持式植物光谱测量仪、SpectraPen LM500手持式光谱仪、PlantPen手持式光谱仪、FMT150藻类培养与在线监测系统、MC1000 8通道藻类培养与在线监测系统、MicroMac1000全自动营养盐分析监测系统、FMS CO2/O2呼吸测量分析系统等，并与中科院植物所、中科院水生所、中国农科院、陕西师范大学等建立了长期技术合作交流关系。欢迎联系开展实验合作与技术培训。邮箱：eco-lab@eco-tech.com.cn，info@eco-lab.cn; 电话：010-62615899
参考文献：
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，张旸. 2012. 热带雨林低光植物结构色产生机制及生物学功能研究进展. 园艺学报，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.
