FluorCamStolní multispektrální fluorescenční zobrazovací systém pro rostliny

Nejrozšířenější přístrojové technologie pro výzkum rostlinných fenotypů a fyzioekologie

PSIHlavní vědec společnosti, profesor Nedbal a prezident společnosti, Dr. Trtilek, poprvé spojili fluorescenční technologii chlorofylu PAM s technologií CCD a úspěšně vyvinuli fluorescenční zobrazovací systém FluorCam na světě v roce 1996 (Heck et al., 1999; Nedbal a další, 2000; Govindjee and Nedbal, 2000）。 FluorCam fluorescenční zobrazovací technologie se stala důležitým průlomem v chlorofluorescenci v 90. letech minulého století, což umožnilo vědcům zkoumat fotosyntézu a fluorescenci chlorofluorescence najednou do dvojrozměrného a mikroskopického světa. V současné době se společnost PSI stala nejautoritativnějším, nejpoužívanějším, nejkomplexnějším a nejpublikovanějším výrobcem fluorescenčního zobrazování chlorofylu na světě.

Nahoře vlevo je fluorescenční zobrazovací technika FluorCam navržená Nedbalem a dalšími v 90. letech minulého století (Photosynthesis Research, 66: 3-12, 2000) a vpravo citronová barva a fluorescenční zobrazovací technika chlorofylu (Photosynthetica, 38: 571-579, 2000).

FluorCamStolní multi-spektrální fluorescenční zobrazovací systém pro rostliny je vysoce integrovaný, vysoce inovativní, snadno použitelný a široce používaný high-end zařízení pro živé zobrazování rostlin, CCD čočky s vysokou citlivostí, 4 pevné LED světelné desky a řídicí systém integrované do jedné tmavé adaptační operační krabice (může být také vybrána pátá světelná deska na vrcholu podle potřeby), vzorky rostlin jsou umístěny na oddělení v tmavé adaptační operační krabice, oddělení 7 úrovně nastavitelné výšky; Světelný zdroj je napájen vysoce stabilní napájecí jednotkou, 4 vysoce energetické a vysoce stabilní LED světelné panely jsou jednotně osvětleny na vzorky rostlin, zobrazovací plocha může být až 13×13 cmOvládací systém je připojen k počítači přes USB a řídí a shromažďuje analytická data prostřednictvím softwarového programu FluorCam. Použitelné pro ostatní rostlinné tkáně, jako jsou rostlinné listy a ovoce, celé rostliny nebo pěstované mnoho rostlin, mechové pokrytí a další nízké rostliny, řasy atd., Široko používané v rostlinách včetně fotosyntézy řas, fyziologie a citlivosti na potíže rostlin, funkce pórů, rostlinné prostředí, jako je reakce na znečištění půdy těžkými kovy a biologická detekce, detekce a screening odolnosti rostlin, pěstování plodin, fenotypování a další výzkum.

Hlavní funkce:

· Systém je integrován do operační skříně pro přizpůsobení temnotě a umožňuje snadné ovládání a přenosnost pro měření zobrazení přizpůsobení temnoty v laboratoři i venku

· Vysoce citlivý CCD objektiv s časovým rozlišením až 50 snímků za sekundu, rychlé zachycení fluorescenčních přechodů chlorofylu, zobrazovací plocha až 13x13cm

· Jedná se o jediné vysoce špičkové chlorofluorescenční zařízení na světě, které umožňuje rychlou fluorescenční dynamickou zobrazovací analýzu OJIP, získat dynamickou křivku rychlé chlorofluorescence OJIP a více než 20 parametrů Mo (počáteční sklon křivky OJIP), pevnou plochu OJIP, Sm (měření energie potřebné k vypnutí všech center světelné reakce), QY, PI (Performance Index) a další.

· Jedná se o jediné zařízení na světě s vysoce špičkovou chlorofluorescenční technologií, které umožňuje analýzu QA reoxidační dynamiky zobrazování a provozuje jednooběhový nasycený světelný blesk (STF) chlorofluorescenční indukovanou dynamiku s intenzitou světla v100 µs120 000 µmol (fotonů) / m².s

· Nejfunkčnější a upravitelné protokoly pro fluorescenci chlorofylu, včetně režimu snímku, Fv/Fm, Kautskyho indukovaného efektu, dvou protokolů pro analýzu fluorescence chlorofylu (NPQ) (2 sady pro světelné schématy), křivky odpovědi LC, analýzy absorpce PAR a NDVI, analýzy oxidační dynamiky QA (volitelně), analýzy rychlé fluorescenční dynamiky OJIP (volitelně) a zobrazování zeleného fluorescenčního proteinu GFP (volitelně) a další

· Můžete provádět automatickou opakovanou analýzu zobrazovacích měření s přednastaveným experimentálním postupem (protokoly), počtem a intervaly měření, systém automaticky cyklicky spustí zobrazovací měření a automaticky uloží data do počítače podle časového datu (s časovým razítkem); Existují dva experimentální protokoly (protocols). Například automatické spuštění Fv/Fm během dne, automatické spuštění NPQ analýzy v noci atd.

· S dvoubarevným fotochemickým světelným zdrojem, standardně konfigurovaným v červené a bílé barvě, lze volitelně kombinovat s dvoupasmovým fotochemickým světlem, jako je červená a modrá, dvoubarevné fotochemické světlo může být použito v různých poměrech, aby bylo možné experimentovat s fotosyntézou různých kvalit světla pro plodiny / rostliny.

Na levém obrázku A je Fv / Fm okurkového listu za podmínek 100% červeného světla a na levém obrázku B je Fv / Fm okurkového listu za podmínek 30% modrého světla; Nahoře vpravo je vztah mezi intenzitou fotosyntézy a intenzitou světla (různé poměry modrého světla), dole vpravo je vztah mezi vodivostí vzduchu a intenzitou světla (různé poměry modrého světla).

· Spustitelné fluorescenční zobrazení chlorofylu, multispektrální fluorescenční zobrazení, GFP stabilní fluorescenční zobrazení

· Volitelný barevný zobrazovací modul TetraCam s maximální zobrazovací plochou 20x25 cm pro analýzu morphologického zobrazování listů nebo rostlin a kontrastní analýzu fluorescenčního zobrazování chlorofylu

· Volitelné vysoce spektrální zobrazovací jednotky a infračervené tepelné zobrazovací jednotky pro digitalizaci, vizualizaci rostlinných vlastností, komplexní měření a analýzu rostlinné formy, účinnosti fotosyntézy, biochemických vlastností, vodivosti vzduchu, tlaku a odolnosti atd.

· Volitelné s velkým mobilním systémem pro analýzu obrazu rostlin s obrazovou plochou 35x35 cm pro fluorescenční zobrazování chlorofylu, infračervené tepelné zobrazování a RGB zobrazovací analýzu

Nejnovější aplikace:

Hendrika KupperaSpolečně s Zuzanou Benedikty a dalšími publikovali v únoru 2019 knihu Plant Physiology. Analysis of OJIP Chlorophyll Fluorescence Kinetics and QA Reoxidation Kinetics by Direct Fast Imaging， Studie poprvé využívá ultrarychlý snímač FluorCam stolní fluorescenční zobrazovací systém pro rostliny a multispektrální mikrofluorescenční zobrazovací systém FKM 4000fps@640x512 ， QA reoxidovaný chlorofyl fluorescenční kinetické zobrazování měření jednopulsového nasyceného světla blesk150,000μMol / m2s.1To je.

Parametry analýzy rychlého fluorescenčního měření OJIP zahrnují:

a)FoPočáteční fluorescence nebo minimální fluorescence při 50 μs

b)FjFluorescence při 2ms

c)FiFluorescence při 60 ms

d)PFm: maximální fluorescence

e)Vj=(Fj-Fo)/(Fm-Fo): relativní proměnná fluorescence třídy j

f)Vy= (Fi-Fo)/(Fm-Fo): relativní proměnná fluorescence třídy i

g)Mo= TRo/RC-ETo/RC=4(F300-Fo)/(Fm-Fo): počáteční sklon fluorescenčního přechodu nebo počáteční sklon křivky OJIP

(h)OblastPlocha mezi křivkou OJIP a Fm, může být označena jako komplementární plocha Pro srovnání různých vzorků musí být plocha standardizována na: Sm = plocha / (Fm-Fo), Sm je měřítko energie potřebné k uzavření všech center světelné reakce.

(i)Oprava oblasti: pevná plocha OJIP, OJIP křivka 40 při jemné hodnotě F na 1 sekundu při oblasti pod hodnotou F

(j)SmStandardizovaná plocha kompenzace OJIP odrážející QA redukce více obratů

k)Ss= Vj / Mo: standardizovaná plocha kompenzace fáze OJ, odrážející redukci QA jednoho obvodu

l)N = Sm / Ss = Sm Mo (1 / Vj)OJIP QA redukuje počet obratů (mezi 0 a t)_Fm）

m)Phi­Po＝QY＝φpo＝TRo/ABS＝Fv/Fm， Maximální světelný kvantový výkon, počáteční zachycení absorpce světelného kvantového toku

(n)Psi_o＝ψo＝ETo/TRo＝1-Vj， Poměr kvantového toku světla přenášejícího elektrony při zachycení kvantového toku světla

o)Phi_Eo＝φ_Eo=ETo/ABS=(1-(Fo/Fm))(1-Vj)， Kvantový výnos elektronové přepravy světla při t = 0 (Quantum yield of electron transport at t = 0)

p)Phi_Do＝φ_Dělat＝1-φpo＝Fo/Fm， Kvantový výstup rozptýleného světla (t = 0)

q)Phi_pav= φpav = φpo (Sm/t)_Fmprůměrná kvantová produkce světla, t_FmDoba potřebná k dosažení Fm (ms)

r)ABS a RCMo(1/Vj)(1/QY): kvantový tok absorbovaného světla v jednotce reaktivního centra.aktivní (QA na QA – redukující) centra(níže). QY=TRo/ABS=Fv/Fm

s)TRo / RCMo(1/Vj): Počáteční (nebo maximální) kvantový tok zachycení světla v jednotce reaktivního centra (což vede k redukci QA, tj. zvýšení poměru uzavření reaktivního centra B)

t)ETo / RCMo(1/Vj) (1-Vj): Počáteční kvantový tok světla přenášejícího elektrony v jednom reaktivním centru

u)DIo / RC(ABS/RC) - (TRo/RC): jednotka rozptýlení energie v reakcním centru

v)ABS a CS: kvantový tok absorpce světla v jednotce vzorkového průřezu,CS znamená vzrušený průřez zkoušeného vzorku(níže). ABS/CSo = Fo, ABS/CSm = Fm, TRo/CSx = QY (ABS/CSx) – jednotka průřezu zachycující energii nebo kvantový tok světla

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

x)RC a CSxhustota reaktivního centra,RC / CS0 (aktivní RC na vzrušený průřez)

a)PI_ABS= (RC/ABS) (φpo/φ)_Dělat(ψo/Vj): Index „výkonu“ nebo přežití založený na kvantovém proudu absorbovaného světla

z)PIC=(RC/CSx)(φpo/φ)_Dělat(ψo/Vj): Index „výkonu“ nebo přežití založený na průřezu