在生態(tài)毒理學(xué)研究領(lǐng)域，準(zhǔn)確評(píng)估污染物對(duì)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?zé)晒饧夹g(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(cè)植物光合生理狀態(tài)，為探究污染物的毒性機(jī)制提供關(guān)鍵信息。通過分析葉綠素?zé)晒鈪?shù)的變化，可精準(zhǔn)了解污染物對(duì)植物光合作用的影響，如確定不同重金屬的毒性順序、評(píng)估土壤生態(tài)毒性、揭示塑料衍生化學(xué)物質(zhì)對(duì)生物光合系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)影響；此外，在污染后的環(huán)境修復(fù)研究方面，可用于評(píng)估工程藻的生物修復(fù)能力，對(duì)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(qiáng)大的葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)研發(fā)能力，致力于為客戶提供藻類培養(yǎng)、植物生長(zhǎng)生理監(jiān)測(cè)、環(huán)境及生態(tài)毒理學(xué)領(lǐng)域的科研設(shè)備和技術(shù)服務(wù)。

污染動(dòng)態(tài)的生物監(jiān)測(cè)研究：

1） 小球藻快速檢測(cè)水體重金屬毒性

中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)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?zé)晒鉁y(cè)量?jī)x，通過研究 4 種典型重金屬對(duì)小球藻葉綠素?zé)晒鈪?shù)的影響，篩選出敏感響應(yīng)指標(biāo)并比較重金屬毒性，為快速檢測(cè)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(duì)小球藻的葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)（OJIP）曲線產(chǎn)生的顯著影響，以及各葉綠素?zé)晒鈪?shù)對(duì)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(shì)一致。PIABS對(duì)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(jì)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(biāo)。4 小時(shí)內(nèi)短期脅迫下，四種重金屬對(duì)小球藻光合作用的毒性順序?yàn)?/span>Hg > Cu > Cd > Cr(VI)，該研究為快速檢測(cè)水體重金屬毒性提供了敏感響應(yīng)指標(biāo)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(biāo)的潛力研究

韓國(guó)的科研團(tuán)隊(duì)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(xì)裸藻（Euglena gracilis）、綠色裸藻（Euglena viridis ）和膝曲裸藻（Euglena geniculata）作為新型土壤測(cè)試物種評(píng)估土壤毒性的潛力。

文章通過測(cè)量葉綠素?zé)晒鈪?shù)，繪制眼蟲生長(zhǎng)曲線，確定了 E. viridis 和 E. geniculata 的最佳暴露時(shí)長(zhǎng)為 5 天。同時(shí)，以此衡量鎳污染對(duì)眼蟲生長(zhǎng)的抑制作用，計(jì)算出不同眼蟲生長(zhǎng)的 5d - EC₅₀值。其中E. gracilis對(duì)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(bǔ)充物種以增加測(cè)試多樣性。通過紙盤土壤法驗(yàn)證了眼蟲在土壤毒性評(píng)估中的適用性，其光合作用參數(shù)（如 qP 和 Rfd）與生長(zhǎng)抑制顯著相關(guān)，為土壤生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供了新方法。

3） 塑料污染對(duì)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(gè)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(duì)海洋生物造成危害。突尼斯和法國(guó)的科研機(jī)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?zé)晒鈨x評(píng)估了塑料衍生化學(xué)物質(zhì)對(duì)有害藻華的潛在影響，并呼吁加強(qiáng)對(duì)海洋生態(tài)系統(tǒng)中微塑料及添加劑的監(jiān)測(cè)與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

論文中葉綠素?zé)晒饧夹g(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(duì)Alexandrium pacificum光合系統(tǒng)II（PSII）功能的動(dòng)態(tài)影響。通過監(jiān)測(cè)最大光化學(xué)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(huì)顯著抑制PSII的光化學(xué)效率（FV/FM下降至對(duì)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(shí)間推移，FV/FM逐漸恢復(fù)至接近或略高于對(duì)照水平，暗示細(xì)胞可能通過調(diào)整光合機(jī)構(gòu)（如增加捕光色素或修復(fù)PSII損傷）或污染物降解適應(yīng)脅迫。光響應(yīng)曲線進(jìn)一步顯示，高濃度DEHP和混合處理導(dǎo)致光飽和點(diǎn)降低和光抑制增強(qiáng)，而BPA單獨(dú)處理對(duì)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(xì)胞通過生理調(diào)節(jié)實(shí)現(xiàn)部分恢復(fù)。綜合而言A. pacificum對(duì) 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(zhǎng)抑制，因此可以用A. pacificum作為塑料污染的前期預(yù)警和檢測(cè)手段之一。

污染環(huán)境的生物修復(fù)研究：

4） 工程藍(lán)藻對(duì)重金屬的耐受性和生物修復(fù)能力評(píng)估

天津大學(xué)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?zé)晒鉁y(cè)量?jī)xAquaPen評(píng)估人工處理的工程藍(lán)藻對(duì)重金屬的耐受性和生物修復(fù)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(duì)Cd 2+ 的耐受性更強(qiáng)，其光合系統(tǒng)受Cd 2+ 影響較小。同時(shí)利用葉綠素?zé)晒庠O(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(zhǎng)和活力情況：隨著培養(yǎng)時(shí)間延長(zhǎng)，PM/6803@SA 中藍(lán)藻的葉綠素自發(fā)熒光增強(qiáng)，這表明包封后的藍(lán)藻能夠存活且生長(zhǎng)狀況良好，為評(píng)估該活體材料在實(shí)際應(yīng)用中的可行性提供了依據(jù)。

5） 藻-菌共生體對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化和重金屬污染的去除效果研究

杭州師范大學(xué)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(duì)共生體生長(zhǎng)、光合作用及去除污水中營(yíng)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(cè)量微藻—真菌共生體的光合性能參數(shù)，對(duì)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(shì)。這說明 GR24 能促進(jìn)微藻對(duì)光的吸收，提高電子傳遞效率和最大電子傳遞產(chǎn)量，進(jìn)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(qiáng)對(duì)污水中營(yíng)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(cè)，包括 OD、葉綠素?zé)晒?、溶解氧、pH、營(yíng)養(yǎng)鹽等，及藻類呼吸與

光合作用、碳通量等在線監(jiān)測(cè)；

葉綠素?zé)晒庠诰€監(jiān)測(cè)技術(shù)，高靈敏度監(jiān)測(cè)藻類培養(yǎng)生理狀態(tài)、光合效率；

實(shí)驗(yàn)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(dòng)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(tái)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?zé)晒猓ǔ上瘢┘夹g(shù)：

葉綠素?zé)晒獗环Q為植物光合作用的靈敏探針，易科泰葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(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(xué)研究、遺傳育種等農(nóng)業(yè)研究測(cè)量檢測(cè)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?zé)晒獬上竦纳?jí)產(chǎn)品，既可對(duì)葉綠素?zé)晒獬上穹治?，還可同時(shí)對(duì)脅迫誘導(dǎo)次級(jí)代謝產(chǎn)物熒光（藍(lán)綠熒光）成像，并與葉綠素?zé)晒猓t色和遠(yuǎn)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(cè)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(shí)采取補(bǔ)苗等措施，還可以檢測(cè)農(nóng)藥效果、使用閾值，從而少用農(nóng)藥，達(dá)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(shì)，克服了紅外熱成像分辨率低、不清晰、難以進(jìn)行目標(biāo)提取/圖像分割等缺點(diǎn)，可以方便地進(jìn)行圖像分割處理、提取清晰的圖像信息，并進(jìn)一步精準(zhǔn)運(yùn)行ROI選區(qū)分析，能夠同時(shí)檢測(cè)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(cè)；還可用于動(dòng)物體型非接觸遙測(cè)、體表溫度成圖分析等表型檢測(cè)。

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(shí)具備（反射光）高光譜成像分析、葉綠素?zé)晒飧吖庾V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(cè)鑒定、高通量種苗健康檢測(cè)、采后生物學(xué)實(shí)驗(yàn)研究、中草藥研究檢測(cè)等方向，還可用于活體檢測(cè)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.