在生態(tài)毒理學研究領(lǐng)域，準確評估污染物對生物的毒性作用及生態(tài)系統(tǒng)的影響至關(guān)重要。葉綠素熒光技術(shù)作為一種高效、靈敏的研究手段，正發(fā)揮著日益重要的作用。它能夠快速、無損地監(jiān)測植物光合生理狀態(tài)，為探究污染物的毒性機制提供關(guān)鍵信息。通過分析葉綠素熒光參數(shù)的變化，可精準了解污染物對植物光合作用的影響，如確定不同重金屬的毒性順序、評估土壤生態(tài)毒性、揭示塑料衍生化學物質(zhì)對生物光合系統(tǒng)的動態(tài)影響；此外，在污染后的環(huán)境修復研究方面，可用于評估工程藻的生物修復能力，對污染物的去除效果等。北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司基于自身強大的葉綠素熒光技術(shù)研發(fā)能力，致力于為客戶提供藻類培養(yǎng)、植物生長生理監(jiān)測、環(huán)境及生態(tài)毒理學領(lǐng)域的科研設(shè)備和技術(shù)服務(wù)。

污染動態(tài)的生物監(jiān)測研究：

1） 小球藻快速檢測水體重金屬毒性

中國科學院合肥物質(zhì)科學研究院的科研人員發(fā)表的文章《A Sensitive Response Index Selection for Rapid Assessment of Heavy Metals Toxicity to the Photosynthesis of Chlorella pyrenoidosa Based on Rapid Chlorophyll Fluorescence Induction Kinetics》中，利用易科泰AquaPen葉綠素熒光測量儀，通過研究 4 種典型重金屬對小球藻葉綠素熒光參數(shù)的影響，篩選出敏感響應(yīng)指標并比較重金屬毒性，為快速檢測重金屬毒性提供依據(jù)。

圖1、圖2分別展示了Cr (VI)、Cd、Hg、Cu 等水體重金屬污染對小球藻的葉綠素熒光動力學（OJIP）曲線產(chǎn)生的顯著影響，以及各葉綠素熒光參數(shù)對不同污染物的響應(yīng)靈敏度分析。其中重金屬暴露使小球藻 OJIP 曲線熒光產(chǎn)量降低，J-step 和 I-step 變平緩，Fv/Fo減小，且不同重金屬濃度下變化趨勢一致。PIABS對低濃度重金屬響應(yīng)靈敏度高，受相同濃度重金屬影響程度大，其計算的EC10和EC50值顯著低于其他參數(shù)，是更合適的響應(yīng)指標。4 小時內(nèi)短期脅迫下，四種重金屬對小球藻光合作用的毒性順序為Hg > Cu > Cd > Cr(VI)，該研究為快速檢測水體重金屬毒性提供了敏感響應(yīng)指標和重要依據(jù)。

2） 眼蟲屬生物作為土壤生態(tài)毒性生物指標的潛力研究

韓國的科研團隊在文章《Nam S H, Lee J, An Y J. The potential of Euglena species as a bioindicator for soil ecotoxicity assessment[J]. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology, 2023, 267: 109586.》中利用葉綠素成像技術(shù)研究了三種眼蟲屬生物：纖細裸藻（Euglena gracilis）、綠色裸藻（Euglena viridis ）和膝曲裸藻（Euglena geniculata）作為新型土壤測試物種評估土壤毒性的潛力。

文章通過測量葉綠素熒光參數(shù)，繪制眼蟲生長曲線，確定了 E. viridis 和 E. geniculata 的最佳暴露時長為 5 天。同時，以此衡量鎳污染對眼蟲生長的抑制作用，計算出不同眼蟲生長的 5d - EC₅₀值。其中E. gracilis對鎳污染最敏感（淡水和土壤中 EC??分別為 4.8 mg/L 和 95.6 mg/kg），而E. viridis和E. geniculata可作為補充物種以增加測試多樣性。通過紙盤土壤法驗證了眼蟲在土壤毒性評估中的適用性，其光合作用參數(shù)（如 qP 和 Rfd）與生長抑制顯著相關(guān)，為土壤生態(tài)風險評價提供了新方法。

3） 塑料污染對有害藻華物種的影響

塑料污染是水生生態(tài)系統(tǒng)的一個重要問題，尤其是 BPA 和 DEHP 作為增塑劑被廣泛使用，它們的釋放對海洋生物造成危害。突尼斯和法國的科研機構(gòu)在論文《Impact of two plastic-derived chemicals, the Bisphenol A and the di-2ethylhexyl phthalate, exposure on the marine toxic dinoflagellate Alexandrium pacificum》中利用易科泰AquaPen手持式葉綠素熒光儀評估了塑料衍生化學物質(zhì)對有害藻華的潛在影響，并呼吁加強對海洋生態(tài)系統(tǒng)中微塑料及添加劑的監(jiān)測與風險評估。

論文中葉綠素熒光技術(shù)主要用于揭示雙酚A（BPA）和鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）對Alexandrium pacificum光合系統(tǒng)II（PSII）功能的動態(tài)影響。通過監(jiān)測最大光化學量子產(chǎn)量（FV/FM）和光響應(yīng)曲線（rETR-E），發(fā)現(xiàn)污染物暴露初期會顯著抑制PSII的光化學效率（FV/FM下降至對照組的60%以下），表明PSII反應(yīng)中心受損或電子傳遞受阻。然而，隨著時間推移，FV/FM逐漸恢復至接近或略高于對照水平，暗示細胞可能通過調(diào)整光合機構(gòu)（如增加捕光色素或修復PSII損傷）或污染物降解適應(yīng)脅迫。光響應(yīng)曲線進一步顯示，高濃度DEHP和混合處理導致光飽和點降低和光抑制增強，而BPA單獨處理對光適應(yīng)能力影響較小。熒光數(shù)據(jù)表明污染物通過干擾PSII功能抑制光合活性，但細胞通過生理調(diào)節(jié)實現(xiàn)部分恢復。綜合而言A. pacificum對 BPA 和 DEHP 的敏感性高于其他浮游植物物種（如硅藻和綠藻），即使在低濃度下也表現(xiàn)出生長抑制，因此可以用A. pacificum作為塑料污染的前期預警和檢測手段之一。

污染環(huán)境的生物修復研究：

4） 工程藍藻對重金屬的耐受性和生物修復能力評估

天津大學的科研人員在文章《Engineered Cyanobacteria-Based Living Materials for Bioremediation of Heavy Metals Both In Vitro and In Vivo》中利用葉綠素熒光測量儀AquaPen評估人工處理的工程藍藻對重金屬的耐受性和生物修復能力。在不同濃度Cd 2+（0、10、15、25 μM ）處理下，PM/6803 在干重、Fv/Fm、葉綠素 a 和類胡蘿卜素含量、吸收光譜等方面表現(xiàn)出比 Ctr/6803 更好的穩(wěn)定性。通過比較不同濃度Cd 2+ 處理下野生型 Ctr/6803 和工程菌株 PM/6803 的Fv/Fm 比值（光系統(tǒng) II 最大量子產(chǎn)量），發(fā)現(xiàn) PM/6803 在較高濃度Cd 2+ 下，Fv/Fm 仍能維持一定水平，而 Ctr/6803 的Fv/Fm 則急劇下降至接近零，表明 PM/6803 對Cd 2+ 的耐受性更強，其光合系統(tǒng)受Cd 2+ 影響較小。同時利用葉綠素熒光設(shè)備觀察 PM/6803 在被海藻酸鈉水凝膠包封形成 PM/6803@SA 活體材料后的生長和活力情況：隨著培養(yǎng)時間延長，PM/6803@SA 中藍藻的葉綠素自發(fā)熒光增強，這表明包封后的藍藻能夠存活且生長狀況良好，為評估該活體材料在實際應(yīng)用中的可行性提供了依據(jù)。

5） 藻-菌共生體對富營養(yǎng)化和重金屬污染的去除效果研究

杭州師范大學在文章《Supplementation of strigolactone analog for enhancing the removal of nutrient and heavy metal by microalgae-fungi symbionts》中，研究通過向小球藻 - 綠粘帚霉共生系統(tǒng)中外源添加不同濃度 GR24，探究其對共生體生長、光合作用及去除污水中營養(yǎng)物質(zhì)和重金屬效果的影響，為微藻 - 真菌共生體在污水處理中的應(yīng)用提供依據(jù)。如上圖所示，通過使用Aquapen（AP-C 100）測量微藻—真菌共生體的光合性能參數(shù)，對比不同 GR24 濃度處理下的光合性能參數(shù)，發(fā)現(xiàn)隨著 GR24 濃度增加，這些參數(shù)呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。這說明 GR24 能促進微藻對光的吸收，提高電子傳遞效率和最大電子傳遞產(chǎn)量，進而提升光合作用效率。外源添加 GR24 可以顯著提高小球藻 - 綠粘帚霉共生體的光合作用和生物量，增強對污水中營養(yǎng)物質(zhì)和重金屬的去除效果。

易科泰技術(shù)與產(chǎn)品

易科泰光養(yǎng)生物反應(yīng)器技術(shù)：

藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測，包括 OD、葉綠素熒光、溶解氧、pH、營養(yǎng)鹽等，及藻類呼吸與

光合作用、碳通量等在線監(jiān)測；

葉綠素熒光在線監(jiān)測技術(shù)，高靈敏度監(jiān)測藻類培養(yǎng)生理狀態(tài)、光合效率；

實驗室多通道管式培養(yǎng)、立柱式培養(yǎng)、平板式培養(yǎng)等不同培養(yǎng)模式、不同容積大小；

智能調(diào)制多通道 LED 光源培養(yǎng)，不同顏色不同波段、0-100%調(diào)制、晝夜節(jié)律自動調(diào)制、

不同光配方，可客戶定制多通道智能 LED 藻類培養(yǎng)臺架；

環(huán)境調(diào)控，溫度、pH、CO2 等調(diào)控，恒濁培養(yǎng)、恒化培養(yǎng)；

易科泰葉綠素熒光（成像）技術(shù)：

葉綠素熒光被稱為植物光合作用的靈敏探針，易科泰葉綠素熒光成像技術(shù)產(chǎn)品為智慧農(nóng)業(yè)、植物工廠、光合作用研究、表型組學研究、遺傳育種等農(nóng)業(yè)研究測量檢測提供了高靈敏度、高通量、非接觸、非損傷、可視化、數(shù)字化解決方案：

易科泰多光譜熒光成像技術(shù)：

多光譜熒光成像為葉綠素熒光成像的升級產(chǎn)品，既可對葉綠素熒光成像分析，還可同時對脅迫誘導次級代謝產(chǎn)物熒光（藍綠熒光）成像，并與葉綠素熒光（紅色和遠紅熒光）成像綜合分析，從而高靈敏度、全面利用植物熒光現(xiàn)象檢測植物生理狀態(tài)、受脅迫狀況或健康狀況，早期如苗期出現(xiàn)癥狀前即可通過成像“看到"植物病蟲害，如作物或中藥材根系是否受蟲害或病害侵襲等，從而及時采取補苗等措施，還可以檢測農(nóng)藥效果、使用閾值，從而少用農(nóng)藥，達到環(huán)保和綠色健康食品生產(chǎn)的雙重目的。

易科泰Thermo-RGB成像技術(shù)：

Thermo-RGB成像采用易科泰自主研發(fā)的紅外熱成像與RGB成像融合分析技術(shù)，有效融合了紅外熱成像的熱輻射信息/溫度信息和RGB成像的顏色信息和高分辨率優(yōu)勢，克服了紅外熱成像分辨率低、不清晰、難以進行目標提取/圖像分割等缺點，可以方便地進行圖像分割處理、提取清晰的圖像信息，并進一步精準運行ROI選區(qū)分析，能夠同時檢測形態(tài)、顏色及溫度分布等，可用于植物表型分析、生物（病蟲害）或非生物（如干旱、鹽堿等）脅迫或敏感性檢測；還可用于動物體型非接觸遙測、體表溫度成圖分析等表型檢測。

易科泰多功能高光譜技術(shù)：

北京易科泰多功能高光譜技術(shù)同時具備（反射光）高光譜成像分析、葉綠素熒光高光譜成像分析、UV激發(fā)生物熒光（UV-MCF）高光譜成像分析功能，還可選配不同激發(fā)光生物活體熒光（如GFP、YFP等熒光蛋白成像等）成像功能；特色的高光譜分辨率熒光成像分析功能，可靈敏區(qū)分不同波段生物熒光現(xiàn)象。目前已經(jīng)應(yīng)用于包括植物表型成像分析、遺傳育種、種子資源檢測鑒定、高通量種苗健康檢測、采后生物學實驗研究、中草藥研究檢測等方向，還可用于活體檢測分析植物黃酮指數(shù)、花青素指數(shù)及葉綠素指數(shù)等。

1. Gan T, Yin G, Zhao N, et al. A sensitive response index selection for rapid assessment of heavy metals toxicity to the photosynthesis of Chlorella pyrenoidosa based on rapid chlorophyll fluorescence induction kinetics[J]. Toxics, 2023, 11(5): 468.

2. Nam S H, Lee J, An Y J. The potential of Euglena species as a bioindicator for soil ecotoxicity assessment[J]. Comparative Biochemistry and Physiology Part C: Toxicology & Pharmacology, 2023, 267: 109586.

3. M'Rabet C, Pringault O, Zmerli-Triki H, et al. Impact of two plastic-derived chemicals, the Bisphenol A and the di-2-ethylhexyl phthalate, exposure on the marine toxic dinoflagellate Alexandrium pacificum[J]. Marine Pollution Bulletin, 2018, 126: 241-249.

4. Sun T, Huo H, Zhang Y, et al. Engineered cyanobacteria-based living materials for bioremediation of heavy metals both in vitro and in vivo[J]. ACS nano, 2024, 18(27): 17694-17706.

5. Zhao C, Wang Z, Yang H, et al. Supplementation of strigolactone analog for enhancing the removal of nutrient and heavy metal by microalgae-fungi symbionts[J]. Journal of Water Process Engineering, 2023, 56: 104456.