北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司
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聯(lián)系我時(shí)，請告知來(lái)自 紡織服裝機械網(wǎng)FluorCam臺式植物多光譜熒光成像系統
FluorCam臺式植物多光譜熒光成像系統
——植物表型與生理生態(tài)實(shí)驗研究應用的儀器技術(shù)
PSI公司科學(xué)家Nedbal教授與公司總裁Trtilek博士等將PAM葉綠素熒光技術(shù)與CCD技術(shù)結合在一起，于1996年在世界上成功研制生產(chǎn)出FluorCam葉綠素熒光成像系統（Heck等，1999；Nedbal等，2000；Govindjee and Nedbal, 2000）。FluorCam葉綠素熒光成像技術(shù)成為上世紀90年代葉綠素熒光技術(shù)的重要突破，使科學(xué)家們對光合作用與葉綠素熒光的研究一下子進(jìn)入二維世界和顯微世界。目前PSI公司已成為、使用、種類(lèi)面、發(fā)表論文最多的葉綠素熒光成像專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠(chǎng)商
上左圖為上世紀90年代Nedbal等設計的FluorCam葉綠素熒光成像技術(shù)（Photosynthesis Research, 66: 3-12, 2000），右圖為檸檬彩色圖及葉綠素熒光成像圖（Photosynthetica, 38: 571-579, 2000）
FluorCam臺式植物多光譜熒光成像系統是一款高度集成、高度創(chuàng )新、使用方便、應用廣泛的植物活體成像技術(shù)設備，高靈敏度CCD鏡頭、4個(gè)固定的LED光源板及控制系統等集成于一個(gè)暗適應操作箱內（還可根據需求選配第五個(gè)光源板置于頂部），植物樣品放置在暗適應操作箱內的隔板上，隔板7級高度可調；光源由高穩定性供電單元提供電源，4個(gè)高能、高穩定性L(fǎng)ED光源板均一性照在植物樣品上，成像面積可達13×13 cm；控制系統通過(guò)USB與計算機相聯(lián)，并通過(guò)FluorCam軟件程序控制和采集分析數據。適用于植物葉片及果實(shí)等其它植物組織、整株植物或培養的多株植物、苔蘚地衣等低等植物、藻類(lèi)等，廣泛應用于植物包括藻類(lèi)光合生理生態(tài)、植物逆境脅迫生理與易感性、氣孔功能、植物環(huán)境如土壤重金屬污染響應與生物檢測、植物抗性檢測與篩選、作物育種、Phenotyping等研究。
主要功能特點(diǎn):
· 系統集成于暗適應操作箱內，操作簡(jiǎn)便、便于移動(dòng)，既可在實(shí)驗室內也可在室外進(jìn)行暗適應成像測量分析
· 高靈敏度CCD鏡頭，時(shí)間分辨率達50張每秒，快速捕捉葉綠素熒光瞬變，成像面積達13x13cm
· 是世界上可進(jìn)行OJIP快速熒光動(dòng)力學(xué)成像分析的葉綠素熒光技術(shù)設備，可得到OJIP快速葉綠素熒光動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)及Mo（OJIP曲線(xiàn)初始斜率）、OJIP固定面積、Sm（對關(guān)閉所有光反應中心所需能量的量度）、QY、PI（Performance Index）等20多個(gè)參數
· 是世界上可進(jìn)行QA再氧化動(dòng)力學(xué)成像分析的葉綠素熒光技術(shù)設備，可運行單周轉飽和光閃（STF）葉綠素熒光誘導動(dòng)態(tài)，光強在100µs內可達到120,000 µmol(photons)/m2.s
· 具備功能的、可編輯的葉綠素熒光實(shí)驗程序（Protocols），包括快照模式、Fv/Fm、Kautsky誘導效應、2個(gè)葉綠素熒光淬滅分析（NPQ）protocolas（2套定制給光方案）、LC光響應曲線(xiàn)、PAR吸收與NDVI成像分析、QA再氧化動(dòng)力學(xué)分析（選配）、OJIP快速熒光動(dòng)力學(xué)分析（選配）及GFP綠色熒光蛋白成像（選配）等
· 可進(jìn)行自動(dòng)重復成像測量分析，預設一個(gè)實(shí)驗程序（Protocols）、測量次數及間隔，系統將自動(dòng)循環(huán)運行成像測量，并自動(dòng)將數據按時(shí)間日期存入計算機（帶時(shí)間戳）；還可預設兩個(gè)實(shí)驗程序（Protocols）；比如使系統白天自動(dòng)運行Fv/Fm，夜間自動(dòng)運行NPQ分析等
· 具備雙色光化學(xué)光激發(fā)光源，標準配置為紅色和白色，可選配紅色與藍色等雙波段光化學(xué)光，雙色光化學(xué)光可按不同比例搭配使用，以便實(shí)驗不同光質(zhì)對作物／植物的光合效益。
左圖A為100％紅色光源條件下黃瓜葉片的Fv/Fm，左圖B為30%藍色光源條件下黃瓜葉片的Fv/Fm；右上圖為光合作用強度隨光照強度（不同比例藍色光）的關(guān)系，右下圖為氣孔導度隨光照強度（不同比例藍色光）的關(guān)系
· 
可運行葉綠素熒光成像、多光譜熒光成像、GFP穩態(tài)熒光成像
· 可選配TetraCam彩色成像模塊，成像面積20x25cm，用于葉片或植物形態(tài)成像分析和葉綠素熒光成像對比分析
· 可選配高光譜成像單元和紅外熱成像單元，植物性狀數字化、可視化，全面測量分析植物形態(tài)、光合效率、生化性狀、氣孔導度、脅迫與抗性等
· 可選配大型版移動(dòng)式植物成像分析系統，成像面積35x35cm，可運行葉綠素熒光成像、紅外熱成像及RGB成像分析
應用案例：
Hendrik Kupper與Zuzana Benedikty等，在2019年2月出版的《Plant Physiology》，發(fā)表了Analysis of OJIP Chlorophyll Fluorescence Kinetics and QA Reoxidation Kinetics by Direct Fast Imaging，該研究采用超高速成像傳感器FluorCam臺式植物葉綠素熒光成像系統與FKM多光譜顯微熒光成像系統，成像速度可達4000fps@640x512，QA再氧化葉綠素熒光動(dòng)力學(xué)成像測量單脈沖飽和光閃達150,000 μmol/m2.s1。
附：OJIP快速熒光動(dòng)力學(xué)測定分析參數包括：
a) Fo：初始熒光或稱(chēng)最小熒光，50μs時(shí)的熒光
b) Fj：2ms時(shí)的熒光
c) Fi：60ms時(shí)的熒光
d) P或Fm：熒光
e) Vj＝(Fj-Fo)/(Fm-Fo):j階熒光相對變量
f) Vi＝(Fi-Fo)/(Fm-Fo)：i階熒光相對變量
g) Mo＝TRo/RC-ETo/RC=4(F300-Fo)/(Fm-Fo)：熒光瞬變初始斜率，或稱(chēng)OJIP曲線(xiàn)初始斜率
h) Area：OJIP曲線(xiàn)與Fm之間的面積，可稱(chēng)為補償面積（complementary area）為了對不同樣品進(jìn)行比較，Area需要標準化為：Sm＝Area/(Fm-Fo)，Sm是對關(guān)閉所有光反應中心所需能量的量度
i) Fix Area：OJIP固定面積，OJIP曲線(xiàn)40微妙時(shí)的F值至1秒時(shí)的F值下面的面積
j) Sm：標準化OJIP補償面積，反映QA還原多次周轉
k) Ss＝Vj/Mo：標準化OJ相補償面積，反映單周轉QA還原
l) N=Sm/Ss=Sm Mo(1/Vj)：OJIP QA還原周轉數量（between 0 and tFm）
m) Phi---_Po＝QY＝φpo＝TRo/ABS＝Fv/Fm，光量子產(chǎn)量，吸收光量子通量反應中心初始捕獲比率
n) Psi_o＝ψo＝ETo/TRo＝1-Vj，捕獲光量子通量中電子傳遞光量子通量比率
o) Phi_Eo＝φEo=ETo/ABS=(1-(Fo/Fm))(1-Vj)，吸收光量子通量中電子傳遞光量子通量比率，或稱(chēng)電子傳遞光量子產(chǎn)量（quantum yield of electron transport at t=0）
p) Phi_Do＝φDo＝1-φpo＝Fo/Fm，能量散失光量子產(chǎn)量（t＝0）
q) Phi_pav＝φpav＝φpo（Sm/tFm），平均光量子產(chǎn)量，tFm為達到Fm所需時(shí)間（ms）
r) ABS/RC＝Mo(1/Vj)(1/QY)：為單位反應中心的吸收光量子通量，這兒的反應中心僅指the active (QA to QA– reducing) centers（下同）。QY=TRo/ABS=Fv/Fm
s) TRo/RC＝Mo(1/Vj)：?jiǎn)挝环磻行某跏迹ɑ蚍Q(chēng)）捕獲光量子通量（導致QA的還原，也即反應中心關(guān)閉比率B的增加）
t) ETo/RC＝Mo(1/Vj)（1-Vj）：?jiǎn)挝环磻行某跏茧娮觽鬟f光量子通量
u) DIo/RC＝（ABS/RC）－（TRo/RC）：?jiǎn)挝环磻行哪芰可⑹?/span>
v) ABS/CS：?jiǎn)挝粯悠方孛娴奈展饬孔油浚?/span>CS stands for the excited cross-section of the tested sample（下同）。ABS/CSo＝Fo，ABS/CSm＝Fm，TRo/CSx＝QY(ABS/CSx)——單位截面捕獲能量或光量子通量
w) TRo/CSo＝QY.Fo；ETo/CSo＝φEo.Fo ＝QY.(1-Vj).Fo
x) RC/CSx：反應中心密度，RC / CS0 (active RCs per excited cross-section)
y) PIABS＝(RC/ABS)(φpo/φDo)(ψo/Vj)：基于吸收光量子通量的“性能"指數或稱(chēng)生存指數
z) PIcs＝(RC/CSx)(φpo/φDo)(ψo/Vj)：基于截面的“性能"指數或稱(chēng)生存指數
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