《NMT 通讯》第二期
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摘要：
不同波长的光具有不同的生物学效应，对植物的形态结构、光合作用等影响不同，因
此便携式多光谱光照处理仪应用而生，能够提供不同波长的光及固定频率的变化，为实验
提供更丰富的光照条件。本文利用便携式多光谱光照处理仪提供不同波长的光，以拟南芥
（
Arabidopsis thaliana
）幼苗为材料，在红、绿、蓝、白、紫五种色光照射处理拟南芥叶肉细胞，
并使用非损伤微测系统进行叶肉细胞的
H
+
流速的实时检测。结果显示在蓝、白色光下，拟
南芥叶肉细胞的
H
+
的吸收减小，在红、绿色光下
H
+
吸收较强，在紫色光下呈现吸收减弱的
趋势，表明叶肉细胞中的 H+ 流速受到不同色光影响较大。文章的研究为光合作用、以及植
物的形态结构学提供研究依据。
关键词：
拟南芥；
H
+
；流速；非损伤微测技术；便携式多光谱光照处理仪
创新机遇
拟南芥叶肉细胞在不同频率的光照下 H
+
流速变化
收稿日期：
2022-12-23
*
通讯作者
E-mail: xuyue_yebin@126.com
电话：
18501056715
创新机遇
叶斌
1,*
，李磊
2
1 旭月生物功能研究院，北京，中国，100080
2 旭月（北京）科技有限公司，北京，中国，100080
光照对植物来说的作用非常大，在植
物的生长发育上，参与植物光合作用上都起
到很大的作用，所以本次研究也是为了了解
不同频率的光对于植物叶片的生理变化的影
响。
此次实验选取拟南芥作为检测样品，拟
南芥生长周期短，易种植，其基因库的构建、
筛选过程简单快速，因此选用拟南芥作为研
究对象。非损伤微测技术（
NMT
）是一种
检测活体样品的技术，能够实时检测活体样
品的离子 / 分子流速，保证在光照处理的瞬
间得到拟南芥叶片细胞的离子流变化。对于
图一：反射的光的颜色取决于表面反射的颜色和吸收的颜色
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创新机遇
光照频率的选择，选取了便携式多光谱光照
处理仪，能够提供固定频率、固定时间的光
的变化，为实验提供了精准的变量控制。实
验中选取了氢离子作为检测指标，氢离子参
与光合作用，能够检测出不同频率光的变化
对光合作用的影响。
1 材料与方法
1.1 植物材料
选取拟南芥（
Arabidopsis thaliana
）幼
苗进行实验，将拟南芥种子进行春化处理
3d
，春化后对使用
5%
的次氯酸钠溶液将种
子进行消毒处理
1min
后用无菌水清洗
5-6
次，在
1/2 MS
培养基中进行播种，并在光
周期为
16
小时光照，
8
小时黑暗；光强为
300-400μmol cm
-2
s
-1
；光照条件下的温度为
24℃
，相对湿度为
80%
；黑暗条件下的温度
为
20℃
，相对湿度
80%
的环境中培养
7d
。
1.2 不同颜色光处理
便携式多光谱光照处理仪（旭月（北
京）科技有限公司）（图二），型号为
PF-
L-01
，工作电压：
9V1A
。便携式多光谱光
照处理仪提供红、绿、蓝、紫
4
种单色光和
白光共
5
种色光光照，
5
种色光按照红、绿、
蓝、白、紫的顺序以固定频率（
60s/
色光）
进行变化。
利用便携式多光谱光照处理仪对拟南芥
叶肉细胞进行实时循环的光照处理。
1.3 拟南芥叶肉细胞 H
+
流速测定
利用非损伤微测技术（
Non-invasive
Micro-test Technology
，
NMT
），使用非损
伤微测系统第七代产品
NMT
Physiolyzer®
（
NMT
活体生理检测仪，美国扬格公司，
youngerusa.com
）进行流速数据的检测。取
拟南芥待测叶片，确定叶片中的一小块待测
区域，撕去下表皮，暴露出叶肉组织。准
备一只培养皿，加入测试液（
0.1 mM KCl,
0.1 mM CaCl
2
, 0.1 mM MgCl
2
, 0.5 mM NaCl,
0.3 mM MES, 0.2 mM Na
2
SO
4
, pH 6.0
），将
制备好的叶片组织，下表面朝下，让其漂浮
在测试液上，下表面充分接触测试液，静置
15min
后，弃去测试液。小心取出叶片组织，
将叶片组织固定在培养皿中，加入
5ml
新鲜
测试液，上样检测。在显微镜镜下找到目标
检测区域，将
H
+
流速传感器置于距离叶肉
细胞表面约
5μm
处，开始检测（图三）。
每个样品检测
5~10
分钟，期间使用便携式
多光谱光照处理仪进行不同颜色光的处理，
每组检测
5
个重复。通过
imFluxes V2.0
软
件（
YoungerUSA LLC, Amherst, MA 01002,
USA
）直接读取
H
+
流速数据，流速单位是
mol • cm
-2
• s
-1
，正值代表外排，负值代表吸收。
图二：便携式多光谱光照处理仪
（责任编辑：李雪霏）
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图三：便携式多光谱光照处理仪
创新机遇
图四 不同波长光下拟南芥叶肉细胞
H
+
流速
1.4 数据分析
H
+
流速数据使用流速云（
IF100
，卫水
士（北京）科技有限公司，
http://nmtia.org.
cn/imuxes
）软件进行处理及分析。
2 结果与讨论
2.1 不同色光对拟南芥叶肉细胞 H
+
流速的
影响
实验结果显示（图四），按照红、绿、蓝、
白、紫的顺序以固定频率（
60s
/ 色光）进行
处理下，在蓝光、白光下，拟南芥叶肉细胞
的 H+ 的吸收趋势减小，在红光、绿光下
H
+
吸收增大，在紫色光下呈现吸收减弱的趋势。
第二次同波长同频率的循环下，均为此现象。
注：流速的正值代表外排，负值代表吸
收，实验结果中得到的数据为负值，均为吸
收的趋势。
参考文献
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. 不同色光对植物生长的影响 - 光对植物
生长的影响探究（
https://wenku.baidu.com/vi
ew/833ed955112de2bd960590c69ec3d5bbfd0a
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.
[6]
. 使用
Arduino
开发板点亮 RGB 全彩
LED
灯
(https://www.yiboard.com/thread-1013-1-1.
html)
2.2 讨论
文章中所探讨的不同波长光是研究者所
关注的，在本文中植物叶片受到不同波长光
照处理时，
H
+
吸收与光的波长密切相关。
但仅仅是波长的固定变化，还是不能够满足
科研人员的需求，对于光频率的调整，对于
不同波长的顺序，以及更多波长的光等等，
都是科研人员对实验的需求。
便携式多光谱光照处理仪对于光强并没
有做成可调节式的产品，实验中光照强度是
不可或缺的参数之一，便携式多光谱光照处
理仪也在光强的功能上进行完善，期待最新
版本的产品能够帮助科研人员解决更多的问
题。
