Volume 19, Number 7, 1999
Page(s) 543 - 578
Agronomie 19 (1999) 543-578
DOI: 10.1051/agro:19990701

Ultraviolet-induced fluorescence for plant monitoring: present state and prospects

Zoran G. Cerovica, Guy Samsonb, Fermín Moralesc, Nicolas Tremblayd and Ismaël Moyaa

a  Groupe photosynthèse et télédétection. LURE/CNRS, Bât 203, centre universitaire Paris-Sud, B.P. 34, 91898 Orsay cedex, France
b  Centre de recherche en horticulture, pavillon de l'envirotron, université Laval, Québec G1K 7P4, Canada
c  Department of Plant Nutrition, Experimental Station of Aula Dei, Apartado 202, 50080 Zaragoza, Spain
d  Centre de recherche et développement en horticulture, 430 Gouin, St-Jean-sur-Richelieu, Québec J3B 3E6, Canada

Abstract - UV excitation of green leaves induces two distinct, fundamentally different, but still complementary types of fluorescence: a blue-green fluorescence in the 400-630 nm range and the chlorophyll a fluorescence in the red to far-red region (630-800 nm) of the spectrum. The relative intensities of these two types of fluorescence are highly sensitive to intrinsic leaf properties and environmental factors. Therefore, fluorescence emission spectra induced by UV radiation can be considered as a complex fluorescence signature that can reveal much about the physiological state of the plant. UV-induced fluorescence of leaves provides us with information on photosynthesis, primary photochemical reactions and chlorophyll content, and also on the presence and accumulation of the product of the secondary metabolism and the redox state of the cell. In this review we pay particular attention to the present and potential application of these signals to active remote sensing of vegetation, i.e. fluorosensing. (© 1999 Inra/Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS.)

Résumé - Fluorescence induite par le rayonnement ultraviolet pour le suivi de la végétation : état actuel et perspectives. L'excitation de feuilles vertes dans l'ultraviolet induit deux types de fluorescence distinctes, fondamentalement différentes, mais complémentaires : la fluorescence bleu-verte dans la région 400-630 nm et la fluorescence chlorophyllienne dans la partie rouge-infra-rouge du spectre. Les intensités relatives de ces deux types de fluorescence sont très sensibles aux propriétés intrinsèques des feuilles et aux facteurs de l'environnement. Par conséquent, les spectres d'émission de fluorescence induite par le rayonnement ultraviolet peuvent être considérés comme des signatures complexes qui renseignent sur l'état physiologique de la plante. La fluorescence des feuille induite par l'UV nous informe sur la photosynthèse, les réactions primaires photochimiques et la teneur en chlorophylle, et aussi sur l'accumulation des produits du métabolisme secondaire ainsi que sur l'état rédox de la cellule. Dans cet article, nous nous sommes particulièrement intéressés à l'application de ces signaux à la télédétection active de la végétation, le « fluorosensing ». (© 1999 Inra/Éditions scientifiques et médicales Elsevier SAS.)

Key words: chlorophyll fluorescence / blue-green fluorescence / ultraviolet radiation / fluorescence lidar / remote sensing

Mots clés : fluorescence chlorophyllienne / fluorescence bleu-verte / rayonnement ultraviolet / lidar de fluorescence / télédétection

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