经历高温炙烤时，植物会“喊热”吗？

遭遇病虫害时，它们会“呼救”吗？

缺乏营养时，它们又是否会“张口求援”？

对于这些问题

很多人可能会给出否定答案

但科研人员发现

植物的“喜怒哀乐”藏在

叶片发出的荧光信号中

而叶绿素荧光检测仪器

就是解读这份“荧光密码”的“翻译官”

此前，我国在该领域的高端设备一直依赖进口，但不久前，江南大学自动化与智能科学学院郭亚教授团队历经多年攻关，实现了系列高性能叶绿素荧光检测仪器的研发和量产。

植物的“求救信号”

是光合作用的“副产品”

作为一个专业词汇，“叶绿素荧光”听起来“高大上”，实则只是植物光合作用过程中的“副产品”。“叶绿体是维持植物光合作用的场所。”郭亚解释说。存在于叶绿体中的叶绿素分子就像光能转换器，接收到阳光时，“转换器”便被“激发”，产生高能电子。这些电子经历一系列传递与氧化还原反应，其携带的能量被用于生成活跃的化学能，进而驱动植物将二氧化碳和水分子转化、合成为植物生长所需的物质。不过，这一过程的转化效率并非100%，部分能量会以热能或荧光的形式释放出来，这种荧光便是所谓的“叶绿素荧光”。

健康植物的光合作用效率较高，叶绿素吸收的光能大多被有效利用，仅少量以荧光形式散失；而当植物面临干旱、病虫害、营养匮乏等逆境时，光合作用效率会显著下降，能量分配机制随之调整。初期，大量多余能量以荧光形式释放，导致荧光信号增强；随着植物启动“热耗散”保护机制，过剩能量更多以热能形式散发，荧光释放比例则相对降低。

“这种荧光的动态变化，正是植物的‘应激密码’。”郭亚教授指出，植物在光照条件下，其荧光信号会随时间形成动态曲线，曲线的变化规律及衍生的特征参数，构成了植物独特的生理“指纹”。一旦植物健康状态受损，这一“指纹”便会发生改变，通过解析这些变化，可精准判断植物的生长状态与健康程度。

叶绿素荧光现象于1834年被首次发现，百余年来，科研界对其展开深入研究，并研发出多种解读仪器。但长期以来，我国所用的高端检测仪器均依赖进口，存在购置成本高、功能集成度低等问题，难以满足农业科研领域多参数、高通量的测量需求。

国产仪器的突破

从“简单对话”到和植物“深度交流”

研发高性能国产叶绿素荧光检测仪器，是郭亚教授二十年前确立的目标。彼时，他在美国密苏里大学攻读生物工程博士学位。学成归国后，郭亚教授带领团队潜心研发，逐一攻克核心技术难题，成功研制出国产叶绿素荧光检测仪器。但团队并未止步于此，而是针对传统仪器的缺陷持续攻关。

传统仪器仅能获取简单“窄带信号”激励的叶绿素荧光，虽便于人工解读与统计分析，但信息丰富度有限，如同单一维度的探测，难以全面掌握植物生理状态。随着人工智能技术的发展，团队找到了突破方向：为仪器配备了“全频麦克风”和“智能大脑”，研发的系列仪器不仅可测量基础荧光数据，还能发出复杂的“宽带激励信号”。这一突破相当于实现了从“单一探测”到“深度解析”的跨越，能够捕捉蕴含更丰富生理信息的荧光信号。

依托丰富的荧光数据，结合机器学习技术，科研人员可从海量信号中提炼关键信息，解锁植物生长的深层规律，为现代作物育种、精准农业生产及生态环境监测提供重要支撑。目前，团队已成功研发出多款高性能设备，包括手持式宽带激励叶绿素荧光仪、无线传感器网络版叶绿素荧光仪、叶绿素荧光成像仪等，可适配不同应用场景。

仪器检测的价值

科研与农业的双重需求

对于干旱、病虫害等农作物常见问题，只要稍有常识，便可凭借肉眼观察发现。但在科研中，科学仪器能建立荧光信号与植物生理代谢过程，乃至基因变化之间的关系，揭示深层机制；在实际种植中，它也能更早预警病虫害与环境变化，推动精准农业。因此，该类设备具有很强的“科学设备”属性。

事实上，相关设备的产业化探索，始终伴随着郭亚的技术研发过程。早在2019年，为推动叶绿素荧光检测技术的产业化应用，郭亚教授团队与产业界人士合作，在无锡共同推动成立了绿视芯科技（无锡）有限公司，专门从事相关设备及技术的研发。

在郭亚教授看来，高校教师推动科研成果尤其是科学仪器的产业化，必须兼具情怀与坚守。“科学仪器研发周期长，技术要求高。研发科学仪器并实现产业化的过程是艰辛的，既有现行学术评价体系不完善带来的掣肘，也会面临创业的高风险。”他表示，一个好的成果需要甘坐数年冷板凳来打磨。

“在这一过程中，你有造福社会与行业的科研情怀，才能有发自内心的动力，在研发和产业化的道路上坚持下去。只有这样做，你最终才能‘做出真正的东西和提供有价值的服务’。”这一信念，既是郭亚教授的坚守，也是团队攻克技术难关的底气。

如今，国产高性能叶绿素荧光检测仪器的问世，不仅打破了进口依赖，更实现了植物生理信号的精准解读。未来，随着这类设备的广泛应用，将进一步推动农业生产的精准化、高效化，提升生态环境监测的科学性——这既是科研创新的力量，也是科研情怀赋予的价值传承。