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    SpectraPen/PolyPen手持式光譜儀應用—培養(yǎng)光源品質(zhì)檢測

    發(fā)布時間: 2020-09-01  點擊次數(shù): 1524次

    各種類型的光源除了在生活中用于照明,在植物、藻類的科研工作也是廣泛應用的重要工具。所以,對植物/藻類培養(yǎng)實驗中使用的光源品質(zhì)進行鑒定,也是*的。

    在植物/藻類培養(yǎng)實驗中使用的光源,重要的技術參數(shù)是光強和光譜組成。需要注意的是,一般常用的光強參數(shù)有3種:

    l照度,單位Lux。主要用來衡量光源的照明程度,對植物的光合生理沒有明確的相關性。

    l輻照度,單位W·m-2,反映接收到的輻射能量,在農(nóng)學上應用較多。

    l光合有效輻射(PAR),也稱為光量子密度(PPFD),單位µmol·m-2·s-1。由于植物光合系統(tǒng)對光能的利用就是以光量子為小單位的,所以這才是植物光合生理研究真正需要的參數(shù)。

    這3項參數(shù)嚴格來說是不能換算的,這是由于在換算系數(shù)隨光譜變化而不同。到達地面的太陽光波長大約從300~2600nm,其中對光合作用的有效波長在400~700nm之間。由于絕大部分植物的主要光合色素為葉綠素,因此與葉綠素吸收峰對應的425~490nm藍光以及610~700nm紅光對光合作用貢獻率大,而520~610nm綠光被植物吸收的比率很低。

    除了日光外,在植物培養(yǎng)上常用的光源有白熾燈、熒光燈、鹵素燈、LED等。除了光強外,其光譜組成也有很大差異。

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    不同光源光譜圖,上左:太陽光;上中:白熾燈;上右:熒光燈;下左:鹵素燈;下中:冷白光LED;下右:暖白光LED

    為了檢測植物培養(yǎng)光源品質(zhì),波蘭華沙生命科學大學使用SpectraPen手持式光譜儀檢測了晴天、多云、室外、室內(nèi)、溫室等不同條件下的日光光譜,同時檢測熒光燈、白熾燈、高壓鈉燈、汞燈、LED等不同光源及其組合的光譜。

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    檢測結果表明,白熾燈和高壓鈉燈都適用于溫室補光。但LED在精細培養(yǎng)實驗中則具備更高的潛力。一方面LED可以提供各種顏色的光源來進行光質(zhì)培養(yǎng)實驗,這是其他光源都不具備的,比如不同紅光+藍光的配比組合。另一方面,LED的高光強、低產(chǎn)熱、高壽命也是其他光源難以企及的。

    在這項研究中,研究人員還特意計算了一項參數(shù):紅光/遠紅光比率R/FR。700-800nm的遠紅光雖然不參與光合合作,但與植物的光形態(tài)建成密切相關。紅光和遠紅光通過光敏色素調(diào)節(jié)多種不同植物生理反應,包括光周期、種子萌發(fā)、展葉、下胚軸伸長和脫黃化等。遺憾的是,此項研究中使用的LED光源板技術較為落后,沒有配備遠紅LED光源。

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    現(xiàn)在的LED技術,已經(jīng)可以為溫室和培養(yǎng)室提供高性能、低成本的大面積補充光照。北京易科泰公司提供的桿式智能LED光源標配高性能5700K冷白LED光源,可定制藍光、紅光、遠紅光等其他光質(zhì)。既滿足一般培養(yǎng)光照需要,也可同時提供遠紅光對植物光形態(tài)建成進行調(diào)節(jié)。桿式智能LED光源具備高光強(大光強2000µmol•m-2•s-1)和高壽命(50000小時),通過光源控制器或電腦軟件控制給光制度(光強、時間、調(diào)制模式、光譜組成),模塊化設計,可根據(jù)客戶實際需求定制,每一模塊均可單獨調(diào)控。既可用于溫室和培養(yǎng)室,也可配合植物高通量表型分析系統(tǒng)聯(lián)合工作。

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    參考文獻:

    1.閆新房等,2009,LED光源在植物組織培養(yǎng)中的應用,中國農(nóng)學通報,12:42-45

    2.D?browski P, et al. 2015. Measuring light spectrum as a main indicator of artificial sources quality. Journal of Coastal Life Medicine 3(5): 398-404

    3.Jaillais Y, et. al, 2010, Unraveling the paradoxes of plant hormone signaling integration, Nature Structural & Molecular Biology, 17:642–645

    北京易科泰生態(tài)技術公司提供植物表型研究全面技術方案:

    lFluorPen、FluorCam葉綠素熒光/多光譜熒光技術

    lSL3500、FytoScope智能LED光源與生長箱

    lSpectraPen/PolyPen、Specim高光譜測量技術

    lThermo-RGB紅外熱成像技術

    lPlantScreen植物高通量表型成像分析平臺

    lEcoDrone無人機遙感技術方案