在作物發(fā)育的早期階段及時發(fā)現(xiàn)病蟲害、病菌感染或雜草可以在很大程度上降低農(nóng)藥的使用率，但在實際操作中卻困難重重，因為在世界范圍內(nèi)，經(jīng)常會出現(xiàn)一些對農(nóng)藥具有抗性的雜草、病菌或害蟲。因此，如何選擇合適的農(nóng)藥并取得理想的效果同樣是非常困難的。如何應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，亟需使用新的傳感器，在田間條件下快速，準確的檢測早期植物脅迫，指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

　　本文重點介紹了一種基于葉綠素熒光成像測量的傳感器。該傳感器可以通過Fv/Fm量化除草劑和病原體對植物產(chǎn)生的脅迫。葉綠素熒光與熱量構(gòu)成了捕獲光能中損失掉的部分，這部分無效激發(fā)能的比例取決于光系統(tǒng)II的狀態(tài)。在暗處理的葉片中（光系統(tǒng)II*開放），熒光發(fā)射比例約為吸收光的％到10％。1911年，Kautsky和Hirsch就已經(jīng)觀察到了葉綠素熒光強度與光合作用狀態(tài)之間的關(guān)系，因此葉綠素熒光可以作為光合作用的有效探針。在葉綠素熒光測量過程中，葉片突然曝露在強光下，首先會表現(xiàn)為熒光產(chǎn)率快速上升，然后在幾分鐘內(nèi)緩慢下降。1初熒光上升可以反映了PS II反應(yīng)中心從*開放到*關(guān)閉的轉(zhuǎn)變，即從可以進行光化學(xué)反應(yīng)的狀態(tài)到不能進行光化學(xué)反應(yīng)的狀態(tài)。在PS II中，光能捕獲由捕光天線來完成，光驅(qū)動的電荷分離由反應(yīng)中心完成。發(fā)生電荷分離的反應(yīng)中心將電子通過脫鎂葉綠素傳遞至QA，QA是與PS II反應(yīng)中心結(jié)合的質(zhì)體醌分子。在QA?存在的情況下，PS II反應(yīng)中心關(guān)閉，因為它不能利用激發(fā)能進行穩(wěn)定的電荷分離，多余的激發(fā)能由捕光天線，發(fā)射熒光（和熱）。QA通過把電子傳遞給QB被迅速再氧化。非常高的光強度（飽和脈沖）會導(dǎo)致QB被*還原，此時，QA-不能再氧化，也就是說PS II反應(yīng)中心*關(guān)閉熒光發(fā)射和光化學(xué)淬滅激發(fā)能的分配解釋了為什么在黑暗中（即PS II反應(yīng)中心*開放的情況下）測量1小熒光（Fo），而在反應(yīng)中心*關(guān)閉時測量1大熒光（Fm）的原因。Kitajima和Butler在1975年已經(jīng)推導(dǎo)出熒光比率參數(shù)Fv/Fm(其中Fv = Fm - Fo)與PS II的1大光化學(xué)效率有關(guān)。迄今為止，F(xiàn)v/Fm參數(shù)在植物脅迫研究中一直發(fā)揮著重要作用。

　　使用葉綠素熒光技術(shù)分析除草劑對植物脅迫早有報道，也曾引起了業(yè)界的廣泛關(guān)注。因為使用除草劑是常規(guī)農(nóng)業(yè)中1有效，1常用的雜草控制策略。理想的除草劑會選擇性地消滅雜草，但不會傷害農(nóng)作物。然而現(xiàn)實與理想總是有差距的，即便是選擇性*的除草劑也可能會危害作物。除了除草本身以外，不利的天氣條件、施用時機不當、錯誤的頻率、混合物的其他有效成分以及輔助劑的添加等因素也會影響除草劑的選擇性，可能還會造成意想不到的嚴重后果。因此，除草劑的選擇性不足或使用不當，不可避免地會造成作物生物量減少和產(chǎn)量損失。另外，除草劑的選擇性還取決于農(nóng)作物的品種：例如，植物體內(nèi)活性成分排毒能力的提高可以降低除草劑的毒性效應(yīng)。所以，量化除草劑對作物和雜草的脅迫對評估除草劑的有效性至關(guān)重要。

　　回到葉綠素熒光測量，1初，F(xiàn)v/Fm測量于個別專業(yè)能力非常強的實驗室，后來，隨著脈沖振幅調(diào)制熒光儀（PAM）的商業(yè)化，測量Fv/Fm和其他熒光參數(shù)逐漸成為了一種常見的光合作用分析方法。葉綠素熒光測量具有原位，無損等特點被廣泛接受和認可。再后來，為了實現(xiàn)田間葉綠素熒光測量，現(xiàn)場直接檢測植物受到的脅迫，商業(yè)化的PAM熒光儀制造商對現(xiàn)有PAM成像設(shè)備的硬件和軟件進行了升級。本研究的目的旨在介紹PAM成像技術(shù)作為一種快速、非侵入性的工具來分析除草劑和病原菌脅迫，并鑒定田間抗除草劑雜草，為今后作物栽培管理決策提供一種有效的工具。