植物病害是指植物在生物或非生物因子的影響下，發(fā)生一系列形態(tài)、生理和生化上的病理變化，阻礙了正常生長發(fā)育的進程。植物在病原物的侵害影響下生理機能失調(diào)、組織結(jié)構(gòu)受到破壞。植物病害是寄主植物和病原物的拮抗性共生，其發(fā)生和流行是寄主植物和病原物相互作用的結(jié)果。植物病害多發(fā)生在植物的葉片，從而影響植物葉片的光合作用。北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司為廣大植物保護、植物病害生理生態(tài)的研究工作者提供了有關(guān)植物病害研究檢測與評估的全面技術(shù)方案。

　　本技術(shù)方案主要包括RGB成像分析、紅外熱成像分析、FluorCam多光譜熒光成像分析技術(shù)。RGB成像分析主要在400-700nm可見光波段對植物葉片或發(fā)育過程中的果實進行形態(tài)測量和顏色分級分析;紅外熱成像則通過對植物溫度動態(tài)分布成像分析以揭示植物病害過程及對氣孔導度動態(tài)的影響等;FluorCam葉綠素熒光成像是植物脅迫的靈敏探針，可以全面反映植物病害侵染過程、脅迫生理及抗性等。

　　RGB成像分析：

　　RGB成像分析技術(shù)是基于可見光植物反射光譜成像對植物形態(tài)、顏色數(shù)據(jù)分析，可得到植物葉片及病斑的面積、長度、寬度、顏色分級、綠度指數(shù)等，可根據(jù)不同顏色進行區(qū)域劃分，并計算各區(qū)域面積及比值等，廣泛應用于植物病理學研究。

　　紅外熱成像分析：

　　紅外熱成像分析可以在線測量每一個像素點的溫度并進行各種點、線、面測量顯示，廣泛應用于植物科學(如植物氣孔導度分析研究、植物脅迫等)、動物科學(如動物能量代謝分析研究、動物體表熱分布測量等)、農(nóng)林科學、生態(tài)學、工業(yè)質(zhì)量控制及無人機遙感等。

　　FluorCam多光譜熒光成像分析：

　　FluorCam多光譜熒光成像系統(tǒng)是FluorCam葉綠素熒光成像系統(tǒng)的擴展版，既可用于葉綠素熒光動態(tài)成像分析，還可用于長波段UV紫外光(320-400nm)對植物葉片激發(fā)多光譜熒光(UV-MCF)進行成像分析。

　　應用案例：

　　西班牙植物生物細胞學與生物化學和分子生物學研究中心2018年2月發(fā)表在《Frontiers in Plant Science》的文章，利用RGB成像、紅外熱成像及FluorCam多光譜熒光成像對感染Dickeya dadantii病菌的甜瓜葉片進行觀察、檢測和分析。

　　在世界范圍內(nèi)，對農(nóng)作物產(chǎn)量造成重大經(jīng)濟損失的罪魁禍首是致病菌D. dadantii。在甜瓜葉中，D. dadantii產(chǎn)生多處壞死斑點，整個感染區(qū)域壞死和周圍組織的萎黃病。這些癥狀的程度，從病癥出現(xiàn)的那天開始，是逐漸增加的。幾種成像技術(shù)(葉綠素熒光、多光譜熒光和熱成像)提供了受感染葉片的氣孔活動以及初級和次級代謝的空間和時間變化信息。利用這些成像技術(shù)提供的數(shù)據(jù)圖像，對病葉進行檢測。通過對葉片感染區(qū)域建立的模型來檢測整個葉片的疾病是一種可靠的方法，該方法尤其適用于植物表型或精細農(nóng)業(yè)的應用。

　　將Dickeya dadantii病菌在三周大植物的第二葉上接種，用1ml注射器將低劑量(LD)或高劑量(HD)細菌懸浮液注入葉子的背面，將4個或6個區(qū)域感染，每個感染區(qū)域都為1 cm2，感染面積占總?cè)~面積的5%。為了進行圖像分析，每個葉片都定義了三個感興趣的區(qū)域：感染區(qū)域(I)，鄰近區(qū)域(N)，以及距離I區(qū)較遠的區(qū)域(D)。接種后3天、7天 (dpi)進行成像測量。

　　如圖1所示，對甜瓜葉進行接種后，在LD或HD中引起的癥狀的變化。對照和病菌感染區(qū)域顯示在RGB和葉片溫度圖像上，以及Fv/Fm和F440/F520比率計算的圖像。從圖中可以看到兩種感染隨著天數(shù)增加程度愈嚴重;相同天數(shù)，HD比LD感染程度嚴重。

　　圖1 感染D. dadantii后葉片的病癥變化

　　葉片溫度在不同程度上受D. dadantii的影響。根據(jù)細菌劑量不同，在3dpi的LD感染葉片中，只有I區(qū)顯示的溫度高于相應的對照;然而，在7 dpi時，整個葉片溫度均高于對照組。在HD感染的情況下，受感染的葉片的平均溫度比對照葉片的平均溫度要高。這種效果在7 dpi時更為嚴重。

　　圖2 各葉片的I、N、D區(qū)域的葉綠素熒光參數(shù)

　　光合作用受D. dadantii感染的影響，由葉綠素熒光動力學參數(shù)所示(圖2)，F(xiàn)v/Fm和NPQ的值相對于對照葉片的相應區(qū)域顯著降低。這一效應在每一個dpi分析的三個區(qū)域都有發(fā)現(xiàn)，并且在HD感染的時候更加嚴重。

　　圖3 各葉片的I、N、D區(qū)域的多光譜熒光參數(shù)

　　MCF分析了次生代謝的活性(圖3)，在HD接種的情況下，整個葉片在3、7 dpi上均有顯著變化。相比之下，F(xiàn)440顯示，相對于對照，3dpi的I區(qū)域和7dpi葉片的其余區(qū)域都有適度增加。在感染LD的情況下，F(xiàn)440(7 dpi)和F520(3和7 dpi)顯示有少量但有統(tǒng)計學意義的增加，但僅限于I區(qū)域。此外，F(xiàn)440/F520只在感染時顯著減少。