銅是植物必需的微量元素，但過(guò)量時(shí)會(huì)引發(fā)氧化脅迫和生長(zhǎng)抑制。棉花具有較高的銅耐受性和地上部富集能力，被視為土壤銅污染修復(fù)的潛力物種。然而，銅離子在棉花根、莖、葉中的空間分布模式一直缺乏直觀證據(jù)，傳統(tǒng)消解測(cè)定無(wú)法回答“銅到底富集在中柱還是皮層”這一關(guān)鍵問(wèn)題。

“科辰星飛”植物活體成像系統(tǒng)搭配銅離子特異性熒光探針，實(shí)現(xiàn)了棉花根系橫切面的活體銅信號(hào)成像。從根尖分生區(qū)到伸長(zhǎng)區(qū)，從皮層薄壁細(xì)胞到中柱木質(zhì)部，每一類(lèi)組織的銅積累差異都清晰可辨。研究人員無(wú)需固定、包埋和切片，直接對(duì)活體根段進(jìn)行成像即可獲得亞器官級(jí)別的空間分辨率。

在一項(xiàng)棉花銅富集實(shí)驗(yàn)中，科研人員用“科辰星飛”比較了高積累和低積累兩種基因型的根尖銅分布。高積累型在根尖區(qū)顯示出強(qiáng)烈的熒光信號(hào)，且信號(hào)集中在內(nèi)皮層和中柱，暗示其可能存在更高效的木質(zhì)部裝載機(jī)制；而低積累型的信號(hào)較弱且主要分布在外皮層。這一差異在傳統(tǒng)消解數(shù)據(jù)中被平均化而無(wú)法區(qū)分，只有“科辰星飛”的空間成像能力才讓這一機(jī)制浮出水面。

對(duì)于從事植物修復(fù)、重金屬耐受機(jī)制及環(huán)境安全研究的學(xué)者而言，“科辰星飛”提供了一種高通量、非破壞、空間可視化的全新研究范式。