一种红外热像仪监测香蕉枯萎病的技术方法及应用技术

香蕉枯萎病由土传病菌尖孢镰刀菌侵染引起，本研究利用红外热像仪监测香蕉叶片随病原菌侵染过程叶片温度的动态变化。结果表明：（1）病原菌侵染后，叶片温度相对未侵染植株显著升高；（2）进一步分析叶片具体温度变化，发现病原菌侵染4d之后，最低温度、最高温度、平均温度以及最大温差都显著高于对照植株；（3）侵染植株温度分布较为分散；（4）病原菌侵染之后植株水分散失量显著降低；（5）病原菌侵染之后，植株根系活力，叶片和假茎相对含水量显著降低。尖孢镰刀菌侵染使得植株膜系统受到破坏，植株蒸腾速率下降，根系活力降低，最终植株水分失衡导致发病萎蔫，应用红外热像仪可提前预测预报枯萎病害的发生。

A technique and application of an infrared thermograph to monitor Banana Fusarium Wilt

Banana Fusarium wilt caused by soil borne Fusarium oxysporum infection. In this study, infrared thermography was used to monitor the dynamic change of leaf temperature in banana leaves infected with pathogens. The results showed that: (1) after infection of the pathogen, leaf temperature relatively uninfested plants increased significantly; (2) further analysis of leaf specific temperature change, after the discovery of 4D infection of pathogenic bacteria, minimum temperature, maximum temperature, average temperature and maximum temperature were significantly higher than the control plants; (3) infected plant temperature distribution is more dispersed; (4) after infection of the pathogen plant water loss amount decreased significantly; (5) after infection of the pathogen, the root activity, relative water content of leaves and stems decreased significantly. The infection of Fusarium oxysporum causes the damage of plant membrane system, the decrease of plant transpiration rate and the decrease of root activity, and the final plant water imbalance leads to wilting. The application of infrared thermal imager can predict the occurrence of Fusarium wilt ahead of time.

【技术实现步骤摘要】
一种红外热像仪监测香蕉枯萎病的技术方法及应用
涉及一种红外热像仪在监测香蕉枯萎病中的方法

技术介绍
香蕉枯萎病又称巴拿马病、黄叶病，是香蕉的一种毁灭性维管束病害。这种土传病害蔓延迅速，迄今为止没有有效的办法控制病害的发生。该病害的致病菌基于对不同香蕉栽培种的致病性差异被分为4个生理小种，其中4号生理小种致病性最强，几乎能侵染所有的香蕉种类。尖孢镰刀菌在土壤中以厚垣孢子的形式存在，在没有寄主的情况下存活几年到十几年。香蕉枯萎病的初始病症是叶片出现水渍状，接下来出现叶片自下往上的程序性失绿萎蔫，在香蕉假茎横切面可以观察到维管束呈红棕色褐变。病原菌为了入侵寄主植物，必须改变其形态、生理以及代谢等，从而适应不利的寄主环境。在维管束中，尖孢镰刀菌以菌丝形态扩增繁殖，并产生大量小型分生孢子随植物蒸腾流向上蔓延。在病原菌侵染过程中，寄主植物作出一系列抗性反应，例如产生大量胶质、胼胝质和侵填体等。病原菌定殖于植物过程中，会产生对植物有害的植物毒素，这些病原菌次生代谢产物能在低浓度下降低寄主植物细胞活性，引起细胞死亡。目前，大量的分子生物学技术及化学技术都可以用来提前预测预报各种生物胁迫和非生物胁迫的发生，但大多费时费力，无法得到广泛的普及和应用。红外热像仪是一种可以将物体表面发出的不可见红光能量转变为可见的热图像，通过不同颜色代表被测物体的温度，可以无损监测植株叶片温度变化，对提前预测预报枯萎病害的发生，及早采取防控措施和减少病害发生对产量和品质造成的影响具有重要意义。针对香蕉枯萎病，国内外很少有研究阐明尖孢镰刀菌侵染植株后植株水分生理的变化。为进一步揭示病原菌侵染后对香蕉植株体内水分生理特性的影响，本研究采用温室水培试验的方法，通过红外热像仪监测病原菌侵染之后香蕉叶片温度变化，同时研究不同发病程度下香蕉植株体内的水分变化，探讨病原菌侵染对植株水分吸收和运输之间的内在联系，揭示香蕉枯萎病发生的水分生理过程及香蕉叶片萎蔫的相互关系，以期为香蕉田间水分管理提供依据。
技术实现思路
：香蕉枯萎病由土传病菌尖孢镰刀菌侵染引起，为监测病原菌侵染过程中香蕉叶片的响应，本研究利用红外热像仪监测香蕉叶片随病原菌侵染过程叶片温度的动态变化。结果表明：（1）病原菌侵染后，叶片温度相对未侵染植株显著升高，对照植株在整个测定期间温度较稳定；（2）进一步分析叶片具体温度变化，发现病原菌侵染4d之后，最低温度、最高温度、平均温度以及最大温差都显著高于对照植株；（3）叶片温度频率分布在未侵染植株中较为集中，多数分布在23-25℃这个温度范围，而侵染植株温度分布较为分散,随着病原菌侵染过程的延续，温度范围分布逐渐变大，并且多数集中在25-28℃这个高温区域，高温区域最高能达到30℃；（4）叶片温度与蒸腾速率存在显著性的负相关线性关系，病原菌侵染之后植株水分散失量显著降低；（5）病原菌侵染之后，植株根系活力，叶片和假茎相对含水量显著降低，叶片和根系相对电导率显著增加,发病等级为I级时，与对照相比，叶片和根系相对电导率分别增加了1倍。上述结果表明：尖孢镰刀菌侵染使得植株膜系统受到破坏，植株蒸腾速率下降，根系活力降低，最终植株水分失衡导致发病萎蔫，应用红外热像仪可提前预测预报枯萎病害的发生。具体实施方法1.1供试材料香蕉品种：巴西香牙蕉，由南京农业大学海南试验基地提供。香蕉枯萎病病原菌：尖孢镰刀菌古巴专化型4号生理小种，来自南京农业大学植物营养与施肥系菌种保存室。试验设计与处理组培香蕉苗栽培在无菌石英砂中，待组培苗长至2叶1心时移栽至2.5L塑料桶里，每个塑料桶里培养4株，移苗后每4d换一次营养液，采用Hoagland营养液配方，培养温度为28℃，相对湿度为70%±10%，每天光照时间为14h。待香蕉幼苗长至5—6叶期时，随机选取30株幼苗在浓度为1×106的尖孢镰刀菌悬浮液中浸根2h，另选取30株幼苗在无菌水中浸根相同时间。试验共计2个处理，即对照和接种病原菌处理。测定指标与方法1.3.1病原菌侵染植株病情分级待香蕉幼苗接种病原菌16d后，根据病情严重程度将病害分为三个等级：NI：未侵染植株，作为空白对照；I：轻病株，接种病原菌之后，有1-3片下位叶表现失绿病症；II：重病株，接种病原菌之后，有4-5片下位叶表现失绿病症。红外热像仪测定叶片温度叶片温度通过红外热像仪测定，其参数设置如下：红外波长测量范围为7.5-13µm，空间分辨率为0.65mrad；探测器为非制冷640×480像素红外探测器；视场角/最小聚焦距离为24°×18°/0.3m；热灵敏度为0.065℃（环境温度为30℃时）。红外照片通过ThermaCAMResearcherProfessional2.9（FLIRSystems）软件分析后，可获得叶片的平均温度、最低温度和最高温度。最大温差为某一区域最高温度与最低温度的差值，温度频率分布为叶片区域各个范围阶段温度的百分比。接种病原菌之后，于4、8、12和16d用红外热像仪测定叶片表面温度。蒸腾速率的测定接种病原菌后，使用光合仪（Li-Cor6400）测定香蕉植株新完全展开叶的净光合速率（Pn）、气孔导度（gs）、细胞间隙CO2浓度（Ci）和蒸腾速率（Tr）。测定期间使得叶片温度和相对湿度分别保持在28℃和50%，光量子通量强度设置为1000µmolphotonsm-2s-1，等待10min数值稳定之后记录数据。植株水分散失量的测定将植株移栽至250ml塑料杯里，散失的水分采用称重差减法计算。每隔一段时间测定塑料杯与植株的总重量，减少的重量即为水分散失量。植株根系活力的测定根系活力的测定采用TTC法。植株叶片和根系电导率的测定叶片电导率：选取新完全展开叶，用打孔器打取9mm直径的叶圆片，打孔时注意避开大的叶脉。将叶圆片用自来水清洗后，再用去离子水清洗3次，然后放入干净的含去离子水的试管中，用真空泵抽气20min左右，以抽出细胞间隙的空气。抽气结束后，在室温下放置30min，间隔几分钟振荡一次，用电导率仪测定溶液的初始电导率值。测定完后，将试管放入沸水中煮沸20min，取出冷却至室温，再测定此时的电导率值。相对电导率=（处理电导率－空白对照电导率）/（煮沸电导率－空白对照电导率）×100%。根系电导率：选取香蕉植株整个根系用于测定，测定方法同上。植株叶片和假茎含水量的测定从桶中取出植株，先用自来水冲洗，再用蒸馏水将鲜样洗净，用吸水纸吸干表面水分，称量得到鲜重（FW），然后在105℃杀青15min后于75℃烘干至恒重，称得干重（DW）。植株含水量计算依据公式：含水量（%）=（鲜重－干重）/鲜重×100。数据处理与统计分析试验数据用MicrosoftExcel和SAS9.0软件进行数据的处理、统计分析和显著性水平检验，数据均为“平均数±标准差”格式。2结果与分析2.1病原菌侵染之后植株叶片温度变化植株叶片红外照片结果表明，病原菌侵染后，叶片温度相对未侵染植株显著升高，对照植株在整个测定期间温度较稳定，图1是病原菌侵染过程中叶片温度动态变化图，上半部分为未侵染植株，下半部分为病原菌侵染植株，数码照片和红外照片拍摄于接菌后4天，8天，12天和16天。进一步分析叶片具体温度变化，发现病原菌侵染4d之后，最低温度、最高温度、平均温度以及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种红外热像仪监测香蕉枯萎病的技术方法，其特征是在于利用红外热像仪监测香蕉叶片随病原菌侵染过程叶片温度的动态变化。

【技术特征摘要】
1.一种红外热像仪监测香蕉枯萎病的技术方法，其特征是在于利用红外热像仪监测香蕉叶片随病原菌侵染过程叶片温度的动态变化。2.根据权利要求1的方法，其特征是：（1）病原菌侵染后，叶片温度相对未侵染植株显著升高，对照植株在整个测定期间温度较稳定；（2）进一步分析叶片具体温度变化，发现病原菌侵染4d之后，最低温度、最高温度、平均温度以及最大温差都显著高于对照植株；（3）叶片温度频率分布在未侵染植株中较为集中，多数分布在23-25℃这个温度范围，而侵染植株温度分布较为分散，随着病原菌侵染过程的延续，温度范围分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：董鲜，徐福荣，郭世伟，王敏，古今，李维蛟，李文春，
申请(专利权)人：云南中医学院，
类型：发明
国别省市：云南,53