FluorCamStołowy system obrazowania fluorescencyjnego wielospektralnego roślin

Najszerzej stosowana technika przyrządowa w badaniach eksperymentalnych fenotypowych i fizjologicznych roślin

PSIProfesor Nedbal, główny naukowiec firmy i dr Trtilek, prezes firmy po raz pierwszy połączyli technologię fluorescencji chlorofilowej PAM z technologią CCD, aby pomyślnie opracować i produkować system obrazowania fluorescencyjnego chlorofilowego FluorCam na świecie w 1996 roku (Heck et al., 1999; Nedbal i in., 2000; Govindjee and Nedbal, 2000）。 Technologia fluorescencji chlorofilowej FluorCam stała się ważnym przełomem w technologii fluorescencji chlorofilowej w latach 90. ubiegłego wieku, pozwalając naukowcom na badania fotosyntezy i fluorescencji chlorofilowej na raz wejść w świat dwuwymiarowy i świat mikroskopy. Obecnie firma PSI stała się najbardziej autorytatywnym, najczęściej używanym, najbardziej wszechstronnym i najbardziej opublikowanym producentem profesjonalnego obrazowania fluorescencyjnego chlorofilowego na świecie.

Na lewym górnym zdjęciu przedstawiono fluorescencyjną technologię fluorescencyjną FluorCam opracowaną przez Nedbala i innych w latach 90. ubiegłego wieku (Photosynthesis Research, 66: 3-12, 2000), a na prawym zdjęciu cytryna i fluorescencja fluorescencyjna (Photosynthetica, 38: 571-579, 2000).

FluorCamSystem obrazowania fluorescencyjnego wielospektralnego stołowego roślin jest wysoce zintegrowanym, wysoce innowacyjnym, łatwym w użyciu i szeroko stosowanym urządzeniem technologicznym do obrazowania żywych roślin wysokiej klasy, obiektywem CCD o wysokiej wrażliwości, 4 stałymi płytami źródła światła LED i systemem sterowania zintegrowanymi w jednym skrzyniu operacyjnym ciemnej adaptacji (można również wybrać piątą płytę źródła światła na górze w zależności od potrzeb), próbki roślin umieszczone są na przegrodzie w skrzyniu operacyjnym ciemnej adaptacji, przegroda 7 poziomu regulowanej wysokości; Źródło światła zasilane jest wysoko stabilnym zasilaniem, 4 wysokoenergetyczne, wysoko stabilne płyty światła LED jednorodnie świecą na próbkach roślin, powierzchnia obrazowania do 13×12 cmSystem sterowania jest połączony z komputerem za pośrednictwem USB oraz kontroluje i zbiera dane analityczne za pośrednictwem programu oprogramowania FluorCam. Nadaje się do innych tkanek roślinnych, takich jak liście roślin i owoce, całe rośliny lub wielokrotne rośliny uprawiane, płaszczyzny mechu i inne rośliny, glony itp., Szeroko stosowane w roślinach, w tym fotofizjologii glonów, fizjologii i wrażliwości na przymusu przeciwności roślin, funkcji porów, środowisku roślinnego, takiego jak reakcja na zanieczyszczenie gleby metalami ciężkimi i badania biologiczne, wykrywanie i przesiewanie odporności roślin, hodowla roślin, fenotypowanie i inne badania.

Główne cechy:

· System zintegrowany w skrzynce operacyjnej adaptacji ciemnej umożliwia łatwą obsługę i przenośność pomiarów obrazowania adaptacji ciemnej zarówno w laboratorium, jak i na zewnątrz

· Wysoka czułość obiektywu CCD, rozdzielczość czasowa do 50 zdjęć na sekundę, szybkie uchwycenie przejściowych fluorescencji chlorofilowej, powierzchnia obrazowania do 13x13cm

· Jest jedynym na świecie urządzeniem wysokiej klasy chlorofluorescji, które może przeprowadzać analizę obrazowania dynamicznego szybkiej fluorescencji OJIP. Może uzyskać dynamiczną krzywą fluorescencji szybkiej fluorescencji OJIP oraz ponad 20 parametrów Mo (początkowy nachylenie krzywej OJIP), obszar stały OJIP, Sm (miara energii potrzebnej do zamknięcia wszystkich centrów reakcji światła), QY, PI (Indeks wydajności) itp.

· Jest to jedyny na świecie wysokiej klasy chlorofilowe urządzenie fluorescencyjne, które może przeprowadzać QA ponownego utleniania dynamicznej analizy obrazowania, może działać w jednym obwodzie nasycony błysk światła (STF) chlorofilowe fluorescencji indukowanej dynamiki, intensywność światła w100 µsDo 120 000 µmol (fotonów) / m².s

· Najbardziej funkcjonalne i edytowalne protokoły fluorescencji chlorofilowej, w tym tryb snapshot, Fv/Fm, efekt indukowany Kautskym, 2 protokoły analizy fluorescencji chlorofilowej (NPQ) (2 zestawy dostosowane do schematów światła), krzywe odpowiedzi światła LC, analiza absorpcji PAR i obrazowania NDVI, analiza dynamiki ponownego utleniania QA (opcjonalnie), analiza szybkiej dynamiki fluorescencji OJIP (opcjonalnie) i obrazowanie zielonego białka fluorescencyjnego GFP (opcjonalnie) itp.

· Można przeprowadzić automatyczną analizę powtarzalnych pomiarów obrazowych, ustawić program eksperymentalny (protokoły), liczbę pomiarów i odstępy, system automatycznie uruchomi pomiary obrazowe w cyklu i automatycznie zapisuje dane na komputerze według daty czasowej (z pieczęcią czasową); Można również ustawić dwa protokoły eksperymentalne; Na przykład automatyczne uruchamianie systemu Fv/Fm w ciągu dnia, automatyczne uruchamianie analizy NPQ w nocy itp.

· Wyposażony w dwukolorowe źródło światła fotochemiczne, standardowo skonfigurowane w czerwonym i białym, można opcjonalnie wyposażyć w światło optochemiczne dwupasmowe, takie jak czerwony i niebieski, dwukolorowe światło optochemiczne może być używane w różnych proporcjach, aby eksperymentować z różnymi jakościami światła na korzyści fotosyntezy upraw / roślin.

Lewy rysunek A to Fv / Fm liści ogórka w warunkach 100% czerwonego źródła światła, a lewy rysunek B to Fv / Fm liści ogórka w warunkach 30% niebieskiego źródła światła; Wykres w górnej prawej części pokazuje stosunek między intensywnością fotosyntezy a intensywnością światła (różne proporcje niebieskiego światła), a w dolnej prawej części pokazuje stosunek między przewodnością otworu powietrznego a intensywnością światła (różne proporcje niebieskiego światła).

· Wykonawalne obrazowanie fluorescencyjne chlorofilowe, obrazowanie fluorescencyjne wielospektralne, obrazowanie fluorescencyjne GFP

· Opcjonalny moduł obrazowania kolorowego TetraCam o maksymalnej powierzchni obrazowania 20x25 cm do analizy obrazowania morfologicznego liści lub roślin oraz analizy kontrastowej obrazowania fluorescencyjnego chlorofilowego

· Opcjonalne urządzenie do obrazowania wysokiego spektrum i urządzenie do obrazowania cieplnego pod czerwienią, cyfrowanie, wizualizacja właściwości roślin, kompleksowa analiza pomiarów i analizy morfologii roślin, wydajności fotosyntezy, właściwości biochemicznych, przewodności otworów, nacisku i odporności itp.

· Opcjonalnie z dużą wersją mobilnego systemu analizy obrazowania roślin o powierzchni obrazowania 35x35 cm, do wykonywania obrazowania fluorescencyjnego chlorofilowego, termoobrazowania podczerwonego i analizy obrazowania RGB

Najnowsze zastosowania:

Hendrika KupperaZ Zuzaną Benedikty i innymi, opublikowana w lutym 2019 roku w książce Plant Physiology. Analysis of OJIP Chlorophyll Fluorescence Kinetics and QA Reoxidation Kinetics by Direct Fast Imaging， W badaniu po raz pierwszy zastosowano ultraszybki czujnik obrazowania FluorCam stacjonarny system obrazowania fluorescencyjnego chlorofilowego roślin oraz wielospektralny system obrazowania mikrofluorescencyjnego FKM, który zapewnia osiągnięcie prędkości obrazowania. 4000fps@640x512 ， QA ponownego utleniania chlorofylu fluorescencyjnego dynamicznego obrazowania pomiaru jednego pulsu nasyconego światła flash150,000mmol / m2z.1- Nie. Nie.

Parametry analizy szybkiego pomiaru dynamiki fluorescencyjnej OJIP obejmują:

a)FoPoczątkowa fluorescencja lub minimalna fluorescencja, fluorescencja przy 50 μs

b)FjFluorescencja w 2ms

c)FiFluorescencja w 60 ms

d)PFm: maksymalna fluorescencja

e)Vj= (Fj-Fo)/(Fm-Fo): zmienna względna fluorescencji klasy j

f)Wii= (Fi-Fo)/(Fm-Fo): zmienna względna fluorescencji klasy i

g)Mo= TRo/RC-ETo/RC=4(F300-Fo)/(Fm-Fo): Początkowy nachylenie przejściowego fluorescencji lub początkowy nachylenie krzywej OJIP

h)ObszarPowierzchnia pomiędzy krzywą OJIP a Fm, może być nazywana obszarem komplementarnym Aby porównać różne próbki, Powierzchnia musi być znormalizowana na: Sm = Powierzchnia / (Fm-Fo), Sm jest miarą energii potrzebnej do zamknięcia wszystkich centrów reakcji światła.

(i)Obszar naprawy: Obszar stały OJIP, obszar poniżej wartości F, gdy krywa OJIP 40 jest delikatna do 1 sekundy

(j)SmStandardyzacja obszaru kompensacji OJIP odzwierciedlająca wielokrotne obroty redukcji QA

k)Ss= Vj / Mo: standaryzowana powierzchnia kompensacji fazowej OJ, odzwierciedlająca redukcję QA pojedynczego obrotu

(l)N = Sm / Ss = Sm Mo (1 / Vj)OJIP QA redukuje liczbę obrotów (między 0 a t)_Fm）

m)Phi­Po＝QY＝φpo＝TRo/ABS＝Fv/Fm， Maksymalna wydajność światła kwantowego, początkowy współczynnik przechwytywania w centrum reakcji przepływu światła kwantowego

(n)Psi_o＝ψo＝ETo/TRo＝1-Vj， Wskaźnik przepływu kwantowego światła przekazującego elektrony w przechwytywaniu przepływu kwantowego światła

o)Phi_Eo＝φ_Eo=ETo/ABS=(1-(Fo/Fm))(1-Vj)， Kwantowa wydajność transportu elektronów przy t = 0 (Quantum yield of electron transport at t = 0)

p)Phi_Do＝φ_Zrób＝1-φpo＝Fo/Fm， Wydajność kwantowa rozproszenia energii (t = 0)

q)Phi_pav= φpav = φpo (Sm/t)_Fmśrednia wydajność światła, t_FmCzas potrzebny do osiągnięcia Fm (ms)

r)ABS / RCMo(1/Vj)(1/QY): jednostka przepływu kwantowego pochłaniania światła w centrum reakcji, gdzie centrum reakcji odnosi się tylko doaktywne (QA do QA – redukujące) centrum(poniżej). QY=TRo/ABS=Fv/Fm

s)TRo / RCMo(1/Vj): Początkowy (lub maksymalny) przepływ kwantowy przechwytywania światła w centrum reakcji (powodujący redukcję QA, tj. zwiększenie współczynnika zamknięcia centrum reakcji B)

t)ETo / RCMo(1/Vj) (1-Vj): jednostkowy przepływ kwantowy światła przekazujący początkowy elektron w centrum reakcji

u)DIo / RC= (ABS/RC) - (TRo/RC): Jednostka rozproszenia energii w centrum reakcji

w)ABS / CS: przepływ kuantowy pochłaniania światła jednostkowego przekroju próbki,CS oznacza wzbudzony przekroj poprzeczny przetestowanej próbki(poniżej). ABS/CSo = Fo, ABS/CSm = Fm, TRo/CSx = QY (ABS/CSx) – jednostka przecięcia przechwytywania energii lub przepływu kwantowego światła

w)TRo / CSo= QY. Eto / CSo = φ_EoFo = QY. (1-Vj). Fo

x)RC / CSxGęstość centrum reakcji,RC / CS0 (aktywne RC na podniesiony przekroj)

y)PI_ABS= (RC / ABS) (φpo / φ)_Zrób(ψo/Vj): wskaźnik „wydajności” lub wskaźnik przetrwania oparty na przepływie kuantowym pochłaniania światła

z)PIC= (RC / CSx) (φpo / φ)_Zrób(ψo/Vj): wskaźnik „wydajności” lub wskaźnik przetrwania oparty na sekcji