57-浮萍生长抑制试验的测量参数

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浮萍生长抑制试验的观测参数

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浮萍颜色

对于植物活力的测定试验（通常以浮萍为实验材料），植物颜色与叶数、叶面积和叶片形状等参数同等

重要。植物试验中，叶面积和叶数的减少往往会伴随萎黄、坏死或者褪绿区域的出现，这表明测试物质

对光系统产生了直接或者间接的负影响。但是在某些时候诸如使用低浓度三嗪类除草剂处理后，叶片绿

色反而加深，这表明植物可能通过合成更多的叶绿素来抵消三嗪类除草剂的毒性效应。如果不使用成像

分析方法进行活力试验，那就需要使用以下三种方法对植物活力进行梯度颜色分类：

1) 测定提取的叶绿素含量

试验后期，需要使用乙醇研磨浮萍叶片，放置过夜以提取叶绿素，次日通过分光光度法测出叶绿素含量。

这种方法不仅需要另外的实验准备，还需要娴熟的操作技术。如果所有试验条件保持一致，那么试验结

果中会出现一个明显的的毒性终点，并且毒性终点的测定具备可重复性。但是，这种方法对实验材料是

破坏性的，因此无法对同一材料进行多次测定和分析，也无法获得此材料的生长曲线。通过叶绿素提取

液颜色较深判断出其生物量较大，这种判断仅仅通过观测整株叶面积大小就可以获得。

2) 人工记录

根据人工记录的试验指导，每次测定都应该注明每个生物的所有变化，这种方法获得的结果具有高度主

观性并且非常耗时。然而，这些数据无法获得毒性终点。另外，因为这种方法获得的叶片分类具有人为

主观性，所以同一试验在后续的分析与测定很难重复进行。

3) 叶片可视化分类

为了避免健康叶片、受伤叶片、凋亡叶片无法区分，ASTM 与 OPPTS 分类标准定义叶片萎黄面积小于

50%的叶片为活性叶片。但是，这样一方面增加了活性叶片的计数，另一方面大大延长了测定时间，试

验结果也明显受到主观意识的影响。

LemnaTec 分析系统—用于彩色图像分析的理想工具

在测定重复性和颜色定量分析等方面，图像分析系统远远优于人眼。更为重要的是，该系统能够把每个

图像像素点转换成生态毒理试验的相关信息。图像处理软件能够提供 4 种方法来对浮萍颜色进行分类和

定量分析。

1) 整株叶色分类

为了测定叶片活力，所有像素的颜色可以归类为四种颜色，分别对应健康（绿色），轻微受伤（淡绿），

萎黄（黄色）和坏死（灰/褐）。不需要另外的处理步骤，仅仅通过这种方法就可以对试验材料的萎黄与

坏死部分进行客观、标准化的测定。



图 1：重铬酸钾浓度升高引起叶色比例的变化

2) 活力分类和叶片大小分类

LemnaTec 分析系统能够对叶片大小进行分类，同时也能够对其颜色进行分类。经过处理获得的结果与活

力分类和叶片大小分类有关。如果幼叶或功能叶受伤严重，那么其受伤程度也能够通过图像处理得以客

观与明显的呈现出来。最终的试验结果都是来自非常科学的方法。图 2 显示了原始图像、活力分类图（以

四种颜色来分类）与叶片大小分类图（同时以颜色显示活力分类）。从图中可以看出：幼叶和最大叶因

萎黄与坏死而受伤严重。

图 2：原始图像，活力分类图像与叶片大小分类图。褐色表示萎黄或坏死。

3) 叶片活性分类



LemnaTec 分析系统可以鉴定出符合 ASTM 标准的活性叶片与凋亡叶片。使用该系统进行叶片活性鉴定，

只需要通过调整颜色分类的比例即可。同样不需要其它处理，仅仅通过图像分析就可以进行叶片的活性

鉴定，进而计算出叶片的生长抑制程度与死亡率。

图 3：活性叶片和凋亡叶片的颜色鉴定（萎黄或坏死比例超过 50%即认定为凋亡叶）

4) 特定绿值

按照标准步骤操作获得的图像，再通过颜色分析获得的一个参数与叶绿素含量有很好的相关性，我们把

这个参数命名为“图像分析绿值”。绿值大小与叶绿素含量非常接近，绿值的测定也不需要其它处理，

更重要的是获得此值的过程没有破坏叶片，并可以在动力学研究中找到灵敏的毒性终点。绿值像叶绿素

含量一样，纳入了毒理试验的活力参数。

结论

颜色是一个用于评估浮萍在生态毒理学研究中活力的重要参数。LemnaTec 分析系统提供了符合国际标准

的颜色数据。颜色定量分析与叶面积、叶数分析一起可以作为全面、客观、快速评估毒理试验的参考资

料。




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