通过自制生长架及对IMAGING - PAM的简单升级实现的波动光照实验与半自动化植物表型分析

摘要： 背景：近年来，多个植物科学实验室开始采用波动光照条件来更精准地模拟自然光照环境。许多植物突变体在波动光下会呈现可量化的表型差异——这些突变体在标准恒定光照条件下与野生型无异，但其细微表型特征会在波动光中显著放大，从而便于深入研究。这一发现引发了光合作用研究领域的范式转变，越来越多学者开始关注波动光照培养体系。然而商业可控LED设备的昂贵安装成本及配套表型分析仪器的高额费用，使得小型学术团队难以涉足这一新兴领域。 结果：我们展示了一种简易的DIY波动光照实验方案。通过使用已发表的对波动光敏感突变体stn7和pgr5进行验证，证实该低成本装置能获得与高端商业光照系统同等可靠的结果。此外，我们还优化了全球多实验室配备的Walz IMAGING-PAM仪器的检测通量。开发了基于Python和R的开源工具包，实现样本分割与数据分析的半自动化处理，有效缓解大规模实验数据处理的瓶颈问题。我们提供了各装置搭建流程及功能测试的详细说明。 结论：整套波动光照培养架（含恒定光照对照架）的材料成本可控制在1000美元以内。这使得更多科研人员能开展接近自然光照条件的实验，推动该新兴领域研究发展。对IMAGING-PAM硬件的简易改造不仅能提升样本检测通量，更可实现自动化数据分析的大规模植物表型研究。