叶绿素荧光成像技术下的柑橘黄龙病快速诊断

来源：农业工程学报杂志2020年第12期北京时间：

作者：翁海勇,何城城,许金钗,刘浪,青家兴,万亮,叶大鹏,

摘要：柑橘黄龙病被称为柑橘的"癌症"，具有极强的传染性，造成柑橘产业巨大的经济损失。为探究病原菌对宿主光合作用进程中对光能吸收、分配和利用的影响，并实现柑橘黄龙病的快速诊断，该研究利用叶绿素荧光成像技术对感染黄龙病不同程度柑橘叶片的叶绿素荧光特性和相应淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量进行研究，分析了叶片的叶绿素荧光图像与淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量之间的关系，并构建了柑橘黄龙病快速诊断模型。结果表明，染病叶片中的淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖出现异常累积，糖代谢异常与病原菌的侵染有关；宿主的叶绿体光系统II（Photosystem II, PSII）反应中心遭受破坏，导致最小荧光产量上升，PSII的最大光量子效率下降及PSII中有活性的光反应中心数量减少，染病叶片的光化学反应的能力降低，激发能被转换成不可调制荧光淬灭的比例上升；叶绿素荧光参数能够精确地反演出叶片的淀粉、蔗糖、葡萄糖和果糖含量，两者具有很强的相关性。利用叶绿素荧光参数构建的随机森林模型对柑橘黄龙病诊断的总体识别正确率为97.50%。采用叶绿素荧光成像技术能够实现柑橘黄龙病快速无损检测，可为柑橘黄龙病的早期预警提供新方法。

关键词：光谱, 随机森林算法, 叶绿素, 荧光, 柑橘, 黄龙病, 光合作用