基于LED光源的科研级植物培养方案（五）
植物培养是生物实验室最重要的常规基础实验之一。以前的研究中，只要求培养系统能够使种子萌发、基本满足植物的生长即可。但在真正严格的植物生理生态研究中，传统培养箱由于种种原因是远远不能达到要求的。
本文将系统介绍一系列基于LED光源的科研级植物培养方案，包括SL3500植物培养LED光源、FytoScope植物生长箱等。这些培养方案和仪器是由欧洲植物生理科学家直接参与设计的，才能够真正进行精确的科研实验。
发表文献及应用案例
1.拟南芥叶片和植株年龄对光合能力的影响Bielczynski
L W, et. al, 2017,Leaf and plant age affects photosynthetic performance
and photoprotective capacity. Plant Physiology, DOI:
https://doi.org/10.1104/pp.17.00904
Bielczynski为了研究拟南芥叶片和植株年龄对光合能力的影响，使用FytoScope生长箱模拟了长期高光适应培养过程，最高光强1800µmol(photons)/m².s。同时使用FluorCam叶绿素荧光成像系统进行不同生长阶段拟南芥植物与叶片的叶绿素荧光成像测量（图10），从而发现在拟南芥生长过程中，稳态的光合能力在逐渐上升。在高光胁迫下，老叶的适应能力要低于幼叶。
图10. 不同叶片与同一叶片不同年龄的叶绿素荧光成像
2.
拟南芥基因型和表型监测Pavicic M, et. al, 2017,Genomic and Phenomic Screens for
Flower Related RING Type UbiquitinE3 Ligases in Arabidopsis.Frontiers in
Plant Science, doi: 10.3389/fpls.2017.00416
花期调控是结合内生信号和环境信号来促进花的发育。因此在研究相关基因表达过程中，需要对环境条件进行严格控制，在结合Phenotyping表型成像进行相关分析。芬兰赫尔辛基大学的Pavicic在研究拟南芥泛素E3链接酶时就是通过FytoScope生长箱调控严格的昼夜节律培养过程，同时结合PlantScreen高通量表型成像分析系统（图11，图12）对拟南芥的莲座发育表型进行分析。为这一研究，他们通过这两套系统开发出专门的实验流程，可以在一个实验周期里，对近1000株拟南芥进行发育、形态和开花的高通量表型监测。
图11. 芬兰赫尔辛基大学PlantScreen植物表型成像分析系统自动传送版 + FytoScope Walk-in大型生长室
图12. 拟南芥莲座形态参数与生长动态
3.
ABA诱导拟南芥气孔关闭的调控通道Eisenach C, et. al, 2017,ABA-Induced Stomatal Closure
Involves ALMT4, a PhosphorylationDependent Vacuolar Anion Channel of
Arabidopsis. Plant Cell, doi:10.1105/tpc.17.00452
气孔的开闭与光照、温度、湿度等环境因素密切相关，因此在其相关基因与调控的研究中，必须对这些环境因素进行精确控制。在本研究中正是使用了FytoScope生长箱精确模拟了光暗交替的培养周期，从而测量不同光暗条件下气孔对ABA的反应（图13）。
图13. 光暗条件下气孔对ABA的反应
4. 海岸带植物对气候变化的响应机制
Duarte使用FytoScope模拟昼夜变化研究了C3植物Halimioneportulacoides和C4植物海岸米草Spartinamaritima在不同溶解CO2条件下的生理变化，探讨盐沼植物对气候变化的响应。一方面FytoScope可以调控温度、光照及昼夜变化；另一方面FytoScope也能够精确控制CO2浓度（Duarte，2014）。
图14. 不同CO2和光照条件下两种植物氧气的生产和消耗
