MultispeQ：田间植物病害与光合表型的高通量无损检测技术及应用

作为专业的植物表型分析工具，MultispeQ 的 “硬件配置" 与 “检测能力" 双双在线：

1. 硬核配置，精准捕捉信号

主电路板搭载 4 枚 LED（峰值发射波长 530、605、650、940 纳米），搭配对 700-1160 纳米波长敏感的光电二极管探测器，可精准检测叶绿素荧光及近红外吸光度变化；

附加电路板额外配备 4 枚 LED（650、730、850、940 纳米），并搭载带 BG18 带通滤光片的探测器，进一步提升检测精度。

2. 检测范围，覆盖 “环境 + 植物" 双维度

无需复杂操作，MultispeQ 一键即可测量：

环境参数：光照强度与光谱质量、温度、湿度、CO₂水平、地理位置、时间；

植物表型参数：叶片色素含量（叶绿素、花青素等）、光合关键参数（光系统 II 量子产量 ΦII、非光化学激子猝灭 NPQ、线性电子传递速率 LEF 等）、相对叶绿素含量（SPAD 值）。

3. 高效便捷，田间操作无压力

单次测量仅需 15 秒，设备自动记录位置信息与各项数据，无需专业人员值守，大幅降低田间作业门槛。测量数据可同步至 PhotosynQ 云分析平台，实现快速处理与可视化呈现。

（一）田间病害诊断与空间分布分析

以大豆镰孢菌侵染病害监测为研究对象，采用 MultispeQ 对大豆冠层 3 个不同高度（V1：下部、V3：中部、V5：上部）进行多次重复检测，通过 PhotosynQ 云分析平台将检测标记自动叠加于卫星图像，基于 SPAD 值绘制田间植物特性空间变异图，如图1。

从等高线图（图2）可看出，田间SPAD 值存在明显变异，地图右下角区域植株SPAD较低，c-e图显示，各冠层高度存在类似差异，且SPAD低值区域大致相同。

通过对每组数据中LEF与对应的拟合分析，可得到光合作用的光饱和曲线:PAR达到 500 μmol electrons m⁻² s⁻¹ 时，LEF达到其最大值的一半(半饱和点)。进一步对比不同冠层位置的数据，可发现关键特征:

💥在弱光区间(PAR＜200 μmol photons m⁻² s⁻¹)，各冠层叶片的散点几乎重合，表明本试验中不同叶龄和叶位的叶片 PSII 最大量子效率较为一致；

💥而在高光强条件下，不同冠层叶片的拟合曲线出现明显偏离，体现出叶位差异对光合电子传递的影响。

MultispeQ 凭借其高通量、无损化、集成化的技术优势，在植物科学研究与农业生产实践中具有广泛的应用前景：在科研领域，可为植物遗传学、分子育种学、植物生理学等学科提供精准的田间表型数据，加速抗逆高产作物品种的筛选与培育进程；在农业生产领域，可实现作物病害早期诊断、生长状态实时监测、环境胁迫响应评估，为精准施肥、精准灌溉、精准防控等精细化农业管理措施的制定提供数据支撑，进而降低农业生产成本、提升作物产量与品质；在生态环境领域，可用于评估植物对全球气候变化及环境胁迫的响应机制，为生态系统保护与修复提供科学依据。