通过大规模热成像筛选鉴定向日葵（Helianthus annuus）中植物蒸腾作用的新调控因子

本方案利用热成像技术鉴定能够调控植物蒸腾作用的新化合物。该技术在可测试的植物种类、化合物性质以及成像类型方面均具有良好的适用性。在准备植物培养时，首先在标准的10英寸×20英寸无孔种植托盘中加入一层4厘米厚的细蛭石，并将种子载体以2厘米间隔放置于托盘中。

将蛭石填入种子培养皿中，将向日葵种子尖端朝下放入每个培养皿，使种子的一半仍暴露在外。所有种子接种完毕后，再覆盖约2厘米厚的细蛭石，并从上方喷水雾润湿。一小时后，用盖子盖住培养皿，并将培养皿置于温室中的生长室中。

搭建水培系统时，使用适合水培植物生长的适当大小的容器，装入蒸馏水，并按照生产商说明添加通用水培肥料。然后使用空气泵和水泵对配制好的水培溶液进行充氧，保持持续流动。准备水培浮板时，将一张厚度为2厘米的可发性聚苯乙烯泡沫板裁剪成与容器相匹配的尺寸，并使用电烙铁在泡沫板上打出直径1至2厘米的孔。

然后将漂浮板放入水培系统中。播种后5天，轻轻将幼苗从蛭石中取出，立即放入盛有水的容器中浸泡30分钟，以去除多余的蛭石并软化残留的果皮。

当初生根明显可见时，根据需要手动去除果皮。将种子托架内的幼苗转移至水培系统中已准备好的聚苯乙烯泡沫浮板上。在水培条件下培养植株两天。

将小分子化合物文库中的化学物质在室温下解冻。准备六个无盖的2毫升微量离心管，用于阴性对照处理；三个管用于脱落酸（ABA）处理；其余60个管用于三复孔分析20种目标化学物质的作用。向每根测试管中分别加入10微升对应的化学物质；向三个ABA处理管中各加入10微升10毫摩尔的ABA和二甲基亚砜；向六个对照管中各加入10微升二甲基亚砜。

然后小心地将 990 微升 10 毫摩尔的 MES 氢氧化钾加入每个试管中。将试管放入试管架中，使阳性对照、阴性对照和实验组试管在试管架中均匀分布，以消除位置相关偏差。设置热成像相机时，首先将相机安装在拷贝架上，并将所有电缆连接至笔记本电脑。

在打开笔记本电脑之前先开启相机，并启动热成像分析软件。要调整录制参数，请将鼠标悬停在“录制”按钮上，以显示录制设置下方的扳手图标，然后选择适当的录制模式和选项。处理幼苗时，小心提起种子 holder，迅速将根部浸入盛有水的浅皿中。

在水下将每株幼苗的主根从种子夹最基部末端下方0.8至1厘米处切断，以防止气穴现象，然后将 freshly cut 的植株插入装有化学试剂的试管中。当所有幼苗转移完毕后，将植株置于热成像相机下，并确认所有植株均位于相机视野范围内。为使相机聚焦于子叶表面，按下 Control Alt A，然后点击“Record a Movie”。

将打开一个新窗口，确认录制开始。一到两个小时后，停止录制。进行数据分析时，打开相应的 seq 文件并暂停视频。

单击“添加测量光标区域（3×3像素）”图标，将鼠标移至第一株植物子叶的中心位置。在图像上单击左键以标记该子叶。用相同方法标记第一株植物的第二个子叶。

当所有植物均用两个光标标记完成后，单击“编辑感兴趣区域”图标，然后按住鼠标左键并滚动以选中所有感兴趣区域。接下来，将鼠标悬停在“统计查看器”图标上，选择“时序图”，此时将打开一个新窗口。

播放视频，图表将随之填充数据。随后在图表窗口中，点击双箭头以打开新菜单，再点击保存图标以保存数据。使用红色染料赤藓红B可证明化学物质在10分钟内通过切根被明显吸收并进入向日葵幼苗的子叶中。

当植物用 ABA 处理时，向日葵子叶在 30 分钟内即可检测到叶片温度升高，这与气孔开度和气孔导度的降低相关。此外，在施用 10 微摩尔 ABA 后 15 分钟以及施用 5 微摩尔 ABA 后 20 分钟均观察到叶片温度升高，表明通过热成像法测量叶片温度是评估气孔开度和导度的良好替代指标。在此代表性实验中，基于标准分数的统计分析方法可用于鉴定促进气孔关闭或开放的化学物质。

为了测量化合物对蒸腾作用的影响，必须在适宜的光照、湿度和温度条件下培养植物。该方案适用于大多数双子叶植物，也可用于评估新化合物对光合作用性能的影响，例如通过测量叶绿素荧光。