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慧諾瑞德（北京）科技有限公司
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光合作用是植物最重要的代謝途徑之一，被稱為地球上最重要的化學反應
光合作用是植物最重要的代謝途徑之一，被稱為地球上最重要的化學反應。隨著人口的持續高速增長，對糧食的需求量越來越大。通過改量光合作用來提高產量是科學家們夢寐以求的目標。近年來，在這方面取得了一些重要進展。
一個非常有意思的實例是，科迪華公司在《美國院刊》上撰文指出，在玉米中增加zmm28基因的表達可以提高產量3-10%，其中很重要的原因是光合作用增加了8-9%。的《Science》雜志還為該研究專門配發了評論文章。
過去光合作用的測量主要在葉片尺度，而實際上，只有冠層尺度的光合測量在作物改良上才有實際應用價值。根據如下圖所示的Monteith等（1977）經典作物產量潛力方程可以看出，提高冠層光合效率和冠層光能利用率，是大幅提高作物產量的重要可行途徑！
為此，慧諾瑞德（北京）科技有限公司（PhenoTrait）隆重推出《冠層光合表型測量方案》。該方案能夠測量冠層光合速率、（小麥、水稻、谷子等）穗光合速率、冠層光合效率和冠層光能利用率等重要光合性狀指標。
1 冠層光合速率測量
冠層光合速率可以通過多通道植物群體光合氣體交換測量系統CAPTS在田間實現無人值守、自動監測。該系統配備2-10個氣體交換測量箱，其中一個用于（沒有植物的）土壤呼吸本底測量，其它用于冠層光合速率測量。
該技術特別適合：
該技術已經在中國上海生命科學研究院、國家雜交水稻工程中心、南京農業大學、東北農業大學、江西省農業、山東省農業、寧夏氣象研究所等單位得到成功應用。
2 穗光合速率測量
穗光合速率可以通過專門為麥穗、稻穗或谷穗等設計的穗光合測量室P-Chamber連接到常規光合儀（如Li-Cor光合儀、CIRAS光合儀等）上進行測量。
穗光合測量室P-Chamber自帶可調節強度的LED光源，既可以在更加均一的飽和光環境下測量光合潛能（兩面照光），又可以研究不同受光面的光合差異（單面照光）。測量室既可以通過自帶的LED光源測量光響應曲線，又可以通過光合儀的CO2注入系統測量CO2響應曲線
3 冠層光合效率和冠層光能利用率測量
葉綠素熒光是測量光合效率和光能利用率的標準技術。在冠層尺度上測量光合效率和光能利用率，有三種葉綠素熒光技術：
3.1 葉綠素熒光成像測量系統PlantExplorer/CropReporter
PlantExplorer系列和CropReporter系列葉綠素熒光成像系統成像面積大（定制成像面積200cm x 200cm），因此可以在冠層尺度上對光合效率和光能利用率進行精準測量，既可以看到全局信息，又可以對局部進行深入分析。該技術不僅僅可以進行光合生理測量，還是國際上眾多高通量植物表型平臺集成的核心技術。功能可以簡單概括為：可見光表型 + 光合生理 + 葉綠素 + 花青素 + NDVI。
該技術在國際植物表型和光合作用領域得到了廣泛應用，例如瓦赫寧根大學、美國丹佛斯植物科學中心、美國Maricopa實驗站、英國洛桑實驗站、英國克蘭菲爾德大學、比利時根特大學、意大利博洛尼亞大學、加拿大薩省大學、中國農業大學、南京農業大學、河南大學、華南農業大學、浙江農科院、北京林業大學等等。
3.2 溫室葉綠素熒光“遙測”系統CropObserver
溫室葉綠素熒光“遙測”系統CropObserver安裝在植物上方1-4m處，可以對數平米的植物進行連續監測，實現冠層尺度的光合效率和光能利用率測量。該技術已經在荷蘭眾多的溫室園藝公司、南京農業大學、江蘇大學、北京農林、黑龍江農科院、華南環保所等等單位得到成功應用。
荷蘭很多的大型溫室園藝公司安裝了CropObserver，用于智能溫室控制。首先通過大量測量獲取這個溫室的理想光合作用響應曲線，然后通過日常測量的實際光合作用響應曲線反饋到溫室控制系統來控制溫室的外遮陽/內遮蔭。通過這種方法，可以在確保不傷害植物的情況下給與植物更多的光照，從而加快植物的生長進程。對于一個生產雪鐵芋（俗稱金錢樹）的溫室公司，在春夏季將生產周期從19周降低到了13周！即使放到全年平均水平來看，在使用該技術的年就使整個溫室的生產效率提高了10%！
3.3 田間冠層光合“遙測”系統LIFT
田間冠層光合“遙測”系統LIFT是一種可以在3m遠處對冠層光合作用進行“遙測”的熒光儀。采用軟件控制的激發光源陣列，通過控制脈沖/直流模式控制光合器官的狀態，同時記錄光系統II中葉綠素天線色素放射出的熒光信號變化過程。測量的熒光瞬變可以使用LIFT軟件進行處理，可用來進行大量生物物理學特征的量化，從而獲取光合作用特征、光合響應和光合性能矩陣。
測量時LIFT發射到植物冠層上一個直徑約15cm的光斑，儀器帶動這個光斑以不超過5.4km/h的速度行進，并連續采集這個寬度15cm的冠層條帶上的光合作用參數。此外，LIFT-REM還配置GPS傳感器，可以自動對記錄的光合表型數據關聯GPS信息。
LIFT既可以在田間進行行走式高通量測量，也可以固定在特定位置程序旋轉云臺進行長期連續監測。而且該技術在美洲、歐洲、澳洲等很多研究單位都得到了非常成功的應用（點擊上圖查看應用案例）。
綜上，冠層光合測量的時代已經到來。無論是氣體交換技術，還是葉綠素熒光技術，無論是定點監測，還是行走式測量，都有了切實可行、可靠的技術來實現，且已在國際上得到了廣泛的驗證和認可。
過去十多年來，我國農業和植物科學領域在國際上發表了大量高水平論文，取得了一系列具有國際影響力的研究成果，其中一個非常重要的原因就是在科研儀器設備方面我國已經趕上了國際潮流甚至在某些領域取得了地位。的儀器設備是科學研究最重要的推動力之一。光合作用的測量已經進入冠層光合的時代，不要猶豫了，趕快迎頭趕上吧。
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