대豆 수확량 감소 위험의 조기 감지: SIF 기술은 안정적인 수확량 관리를 지원합니다.

이전 글에서는 일광 유도 엽록소 형광(SIF)의 기본 원리와 삼림, 습지 등 생태계에서의 광범위한 응용을 소개했다.

이번 호에서 우리는 콩이라는 중요한 작물에 초점을 맞추어 SIF 기술이 어떻게 조기 모니터링 환경 협박 (예: 고온, 가뭄 등) 을 통해 최종 감산 위험을 경보하고 안정적 생산 관리를 보장하는 핵심 도구가 될 수 있는지 탐구할 것이다.

이전 기사에서 태양 유발 클로로필 형광 (SIF)의 기본 원칙과 숲과 습지와 같은 생태계에서 광범위한 응용 프로그램을 소개했습니다.

이 문제는 중요한 대豆 작물에 초점을 맞추고 SIF 기술이 어떻게 잠재적 인 수확량 손실에 대해 경고하기 위해 환경 스트레스 (예: 고온, 가열) 을 조기 모니터링하여 안정적인 수확량 관리를 보장하는 주요 도구로서 역할할 수 있는지 탐구합니다.

SIF와 콩의 광합성 관계 / Relationship Between SIF and Soybean Photosynthesis

SIF는 식물이 태양광을 흡수하면 엽록소 분자가 다시 발사하는 작은 부분의 광에너지다.이는 광합성 초급 생산력 (GPP) 과 밀접한 관련이 있으며 GPP를 평가하는 효과적인 대체 지표로 여겨진다.

SIF 신호의 발생은 광합성 시스템 II (PSII) 의 광화학 반응에서 비롯되며, 그 강도는 조명 강도, 엽록소 함량 및 광에너지 분배 경로의 동적 조절을 받는다.연구에 따르면 SIF와 GPP 사이에는 현저한 선형 또는 비선형 관계가 존재하며, 이는 SIF가 식생 광합성을 모니터링하는 중요한 수단이 된다.

SIF는 광합성 과정과 직접적으로 관련되어 있기 때문에 콩이 환경 협박을 받으면 그 광합성 기구가 영향을 받아 SIF 신호의 변화를 일으킬 수 있으며, 이는 SIF를 이용하여 콩의 환경 협박을 모니터링하는 데 이론적 기초를 제공한다.

SIF는 식물이 태양광을 흡수한 후 클로로필 분자에 의해 재방출되는 광에너지의 작은 부분입니다.그것은 총 일차 생산 (GPP)과 밀접하게 관련되어 있으며 GPP를 평가하는 데 효과적인 프록시로 간주됩니다.

SIF 신호의 생성은 Photosystem II(PSII)의 광화학 반응에서 발생합니다.그들의 강도는 빛의 강도, 클로로필 함량 및 빛 에너지 할당의 경로 (광화학, 비 광화학 quenching 및 형광) 에 의해 동적으로 조절됩니다.연구는 SIF와 GPP 사이의 중요한 선형 또는 비선형 관계를 보여주며, SIF를 식물 광합성을 모니터링하는 중요한 수단으로 만듭니다.

SIF는 광합성 과정과 직접 연결되어 있기 때문에 대豆이 환경 스트레스를 겪을 때 광합성 장치가 영향을 받으며 SIF 신호의 변화로 이어집니다.이것은 대豆의 환경 스트레스를 모니터링하기 위해 SIF를 사용하는 이론적 기초를 제공합니다.

그림: 아이보에너지 무인기 적재 일광 유도 엽록소 형광 모니터링 시스템,ABN-SIF-UAV。이 시스템은 일광 유도 엽록소 형광 (SIF) 을 탐지하여 넓은 범위의 농경지에 대한 무손실 모니터링을 실현할 수 있으며, 작물의 작황을 정확하게 평가하여 병충해와 물비료의 협박에 대한 조기 경보에 핵심 데이터를 제공할 수 있다.

ABN-SIF-UAV 무인 항공 차량 태양 유도 클로로필 형광 모니터링 시스템 by Exponentsci.이 시스템은 태양 유발 클로로필 형광 (SIF)을 감지하여 대규모 농지의 비파괴적 인 모니터링을 가능하게 하고 작물 성장 상태를 정확하게 평가하고 해충, 질병 및 물 / 비료 스트레스의 조기 경고를 위해 중요한 데이터를 제공합니다.

2. 콩 환경 협박 탐지에 SIF 적용 / Application of SIF in Detecting Environmental Stress in Soybeans

고온 협박:고온과 그에 수반되는 고수기압차는 일반적으로 식물에 영향을 주지만 뚜렷한 관층구조변화나 스펙트럼특징변화를 일으키지 않는다.SIF는 광합성과의 연관성 때문에 이 협박을 더 잘 감지할 수 있다.예를 들어 온도자유공기제어증강(T-FACE) 실험을 통해 SIF를 이용해 고온이 콩의 관층 광합성에 미치는 영향을 계량화한 연구가 있다.콩은 고열 조건에서 잎보다 무겁고 기공 밀도, 광합성 작용과 엽록소 형광 파라미터에 영향을 줄 수 있다.

고온 스트레스:높은 온도와 함께 높은 증기 압력 적자는 종종 카노피 구조나 분광 특성에 명백한 변화를 일으키지 않고 식물에 영향을 미칩니다.광합성과 연결되어 있기 때문에 SIF는 이러한 스트레스를 더 잘 감지할 수 있습니다.예를 들어, 한 연구는 온도 자유 공기 제어 향상 (T-FACE) 실험을 사용하여 SIF를 사용하여 대豆 카노피 광합성에 대한 고온의 영향을 양화했습니다.고온 조건에서 대고고豆은 특정 고고열 고고온 조건에서 특정 고고열 특정 고고열 고열 고고고고열 조건에서 특정 고고고고열 조건에서 대대豆은 특정 고열 고열 조건에서 특정 고열 고열

일광유도엽록소형광(SIF), SIF 산액, 흡수성 광합성 유효복사(APAR), 전관층 APAR 흡수비율(fAPAR) 및 광합성 유효복사(PAR)와 관층 온도 사이의 상관계수(r).

태양 유도 클로로필 형광 (SIF), SIF 수확량, 흡수된 광합성 활성 방사선 (APAR), 전체 카노피 APAR (fAPAR) 의 분수 및 카노피 온도에 대한 PAR 사이의 상관 계수 (r).

오존 협박:고농도 오존은 콩 관층 SIF760을 현저하게 감소시킬 수 있으며, 특히 성장 후기에 더 큰 폭으로 감소(36%)할 수 있어 SIF가 오존이 콩 관층 구조와 노화 가속화에 미치는 영향을 효과적으로 포착할 수 있음을 보여준다.오존협박은 또 복사감소와 시너지효과를 일으켜 콩의 엽록소형광특성과 생산량에 영향을 준다.

오존 스트레스:높은 오존 농도는 특히 나중 성장 단계 (최대 36% 감소) 동안 대豆 카노피 SIF760의 상당한 감소를 초래합니다.이것은 SIF가 카노피 구조에 대한 오존의 영향을 효과적으로 이이이루고 대이이이이이이것은 대이이이이이이이것은 SIF가 대이이이이이이것은 대이이이이이이라이라는 것을 나타오존 스트레스는 또한 감소된 방사선과 상호 작용하여 대豆 클로로필 형광 특성과 수확량에 영향을 미칩니다.

콩 성장기 내내 관측된 관층 상단 SIF760(A), 광합성 유효방사 PAR(B), 녹색 식생 광합성 유효방사 흡수비율 FPARgreen(C) 및 표관 SIF 생산률(D)의 측정 결과는 각각 환경 오존 농도(흰색 막대)와 오존 농도(회색 막대)가 높아지는 조건에서 자란 콩에 대응한다.* 현저한 차이(P<0.05)를 나타냅니다.

환경 O 하에서 재배되는 대豆의 성장 계절 동안 SIF760 (A), PAR (B), FPARgreen (C) 및 명백한 SIF 수확량 (D)을 측정₃ (백색 막대기) 및 높은 O₃ (회색 바). * 각 측정 날짜에 치료 사이의 중요한 차이를 나타냅니다 (P < 0.05).

기타 협박 / Other Stresses:

물이 부족하면 기공이 닫혀 광합성 작용과 증발 작용을 억제할 수 있다.이 과정은 비광화학 급멸과 광합성 전자 전달의 변화를 일으키며 SIF 신호는 이러한 작은 변화에 매우 민감합니다.

비스페놀A (BPA) 는 환경 내 분비 방해물로서 콩 새싹의 성장, 광합성 작용 및 엽록소 형광 매개변수 (예: 초기 형광, 최대 광화학 효율, PSII 유효 양자 생산율 및 광합성 전자 전달 속도) 에 현저한 영향을 미치며 SIF 기술은 이러한 변화를 감지 할 수 있습니다.

물 부족: 물 부족은 입 폐쇄를 강제로 하므로 광합성 및 물물물 물물물결함을 억제합니다.이 과정은 SIF 신호가 매우 민감한 비광화학적 이 이 이 이 전자 전송과 광합성 전자 전송의 변화를 유발합니다.

비스페놀 A (BPA): 환경 내분泌 방해제로서 BPA는 대비비비비비비비비스페놀 A (BPA)은 대豆 비비비스페놀 A (BPA)의 성장, 광합성 및 클로로로로필 형광 매개 변수 (초기 형광, 최대 광화학 효율성, 최대 광화학 효율성, PSII의 효과적인 양자 수확량 및 광합성 전자 전SIF 기술은 이러한 변화를 감지할 수 있습니다.

일광 유도 엽록소 형광(SIF) 기술은 광합성 기능과 직접 관련된 광신호를 포착함으로써 콩의 환경 협박 모니터링에 직접적이고 비침입적인 방법을 제공한다.이 기술을 이용하여 우리는 작물의 건강 상태를 더욱 적시에 파악할 수 있으며, 정확한 농업 관리와 작물의 안정적인 생산을 보장하는 데 중요한 기술적 지탱을 제공할 수 있다.

태양 유도 클로로필 형광 (SIF) 기술은 광합성 메커니즘과 직접 연결된 빛 신호를 캡처함으로써 대豆의 환경 스트레스를 모니터링하는 직접적이고 비침입적인 방법을 제공합니다.이 기술을 활용하면 작물 건강에 대한 더 적시적인 평가가 가능하며, 정밀 농업 관리에 대한 중요한 기술 지원을 제공하고 안정적인 작물 수확량을 보장합니다.

사례 자료 / Sources:

1. 대豆 카노피 광합성에 대한 KQuantifying 고온 스트레스: 태양 유발 클로로필 형광의 독특한 역할. (2021)

2. 온도 자유 공기 통제 증진 (T-얼굴) 실험에서 카노피 광합성에 대한 고온 스트레스를 정량화: 식물 생리학적 스트레스를 포착하는 태양으로 인한 클로로필 형광의 독특한 역할입니다. (2020)

3. 태양 유도 된 클로로필 형광은 대3 3 3 3 3. 대3 3 3 3. 태양 유도된 클로로로로필 형광은 대3 3 3 3 3. (2023)

4. 대豆 심자의 지상 기관에 있는 성장, 광합성 및 클로로필 형광에 비스페놀 A의 영향. (2013)