利用葉綠素熒光與生物熒光高光譜成像技術進行藥用植物蚊子草在不同生境下的生理生態評估

葉綠素熒光與植物光系統功能、光合電子傳遞鏈緊密相關。同時由于光系統對各種環境脅迫的敏感性，葉綠素熒光檢測技術也廣泛應用于植物逆境脅迫應對、抗逆作物品種選育等研究中。UV-MCF紫外光激發生物熒光高光譜成像分析，同步成像分析葉綠素熒光、藍綠熒光空間異質性分布及生物熒光光譜特征。其中藍綠熒光通常有藍色和綠色兩個峰值，由表皮、葉肉細胞壁和葉脈發出（指示次級代謝產物如多酚、黃酮類、阿魏酸等）；葉綠素熒光有F690紅色和F740遠紅兩個顯著的峰值，反映植物光合生理狀態。一方面UV-MCF可以用來靈敏、特異性地評估植物生理狀態包括受脅迫狀態如干旱、病蟲害、環境污染、氮脅迫等；另一方面由于藥用植物的有效成分往往都是多酚、黃酮類次生代謝物，因此UV-MCF也可用于植物藥用成分含量與分別的快速無損檢測。

蚊子草（Filipendula vulgaris），其中文名正是由于其能克制蚊蟲而得名。中醫認為其具有治療痛風、風濕和癲痛的功效。蚊子草同時也是波蘭、俄羅斯、羅馬尼亞、塞爾維亞等國的傳統藥用植物。

在歐洲，蚊子草有兩種自然分布的生境，分別是干熱草原（xerothermic grasslands，XG）與沼茅草甸（Molinia meadows，MM）。那么在這兩種不同生境下，蚊子草的生理生態狀況有什么不同？這又會對其藥用成分有效性有什么影響？

波蘭克拉科夫師范學院與宜賓學院等單位合作，研究了兩種生境下的長葉蚊子草（Filipendula vulgaris Moench）。研究人員利用FluorCam葉綠素熒光成像系統對兩種生境下的蚊子草進行了動態葉綠素熒光成像測量，測量參數包括最小熒光F₀、最大熒光Fm、PSII最大光化學效率Fv/Fm、非光化學淬滅系數NPQ、熒光衰減指數Rfd（也稱為活力指數）。

生物熒光高光譜技術則用來檢測蚊子草在藍綠光波段（430–650 nm）和紅光–遠紅光波段（650–800 nm）的特征生物熒光光譜。藍綠光波段的生物熒光與植物次數代謝水平有關，在藥用植物中，這往往與藥用有效成分含量密切相關。紅光-遠紅光波段的生物熒光則屬于葉綠素熒光，其光譜變化與葉綠素濃度、PSII和PSI功能活性等相關。

結果表明，生長在沼茅草甸（MM）的蚊子草PSII受到的脅迫損傷要低于生長在干熱草原（XG）的蚊子草。而其與光保護機制相關的NPQ與活力指數Rfd則較低，這可能與其生長在低光環境中有關。生物熒光高光譜結果則表明生長在沼茅草甸（MM）的蚊子草次生代謝水平也要低于生長在干熱草原（XG）的蚊子草，這可能預示著其藥效也較低。

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參考文獻：

1. Barabasz-Krasny B, et al. 2022. Ecophysiological Parameters of Medicinal Plant Filipendula vulgaris in Diverse Habitat Conditions. Biology 11: 1198.

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