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PSI公司**科學(xué)家Nedbal教授與Trtilek博士等**將PAM葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)與CCD技術(shù)結(jié)合在一起,于1996年在世界上成功研制生產(chǎn)出FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)(Heck等,1999;Nedbal等,2000;Govindjee and Nedbal, 2000)。FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)成為上世紀(jì)90年代葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)的重要突破,使科學(xué)家們對光合作用與葉綠素?zé)晒獾难芯恳幌伦舆M(jìn)入二維世界和顯微世界。目前PSI公司已成為世界上*權(quán)威、使用*廣、種類*全面、發(fā)表論文*多的葉綠素?zé)晒獬上駥I(yè)生產(chǎn)廠商。
上上圖為上世紀(jì)90年代Nedbal等設(shè)計(jì)的FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)(Photosynthesis Research, 66: 3-12, 2000),上圖為檸檬彩色圖及葉綠素?zé)晒獬上駡D(Photosynthetica, 38: 571-579, 2000)
FluorCam封閉式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)是一款高度集成、高度創(chuàng)新、使用方便、應(yīng)用廣泛的高端葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)設(shè)備,高靈敏度CCD鏡頭、4個固定的LED光源板及控制系統(tǒng)等集成于一個暗適應(yīng)操作箱內(nèi),植物樣品放置在暗適應(yīng)操作箱內(nèi)的隔板上,隔板7級高度可調(diào);光源由高穩(wěn)定性供電單元提供電源,4個高能、高穩(wěn)定性LED光源板均一性照在植物樣品上,成像面積可達(dá)13×13 cm;控制系統(tǒng)通過USB與計(jì)算機(jī)相聯(lián),并通過FluorCam軟件程序控制和采集分析數(shù)據(jù)。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(yǎng)的多株植物、苔蘚地衣等低等植物、藻類等,廣泛應(yīng)用于植物包括藻類光合生理生態(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(yīng)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(tǒng)集成于暗適應(yīng)操作箱內(nèi),操作簡便、便于移動,既可在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)也可在室外進(jìn)行暗適應(yīng)成像測量分析
• 高靈敏度CCD鏡頭,時間分辨率達(dá)50張每秒,快速捕捉葉綠素?zé)晒馑沧?,成像面積達(dá)13x13cm
• 是世界上可進(jìn)行OJIP快速熒光動力學(xué)成像分析的高端葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)設(shè)備,可得到OJIP快速葉綠素?zé)晒鈩討B(tài)曲線及Mo(OJIP曲線初始斜率)、OJIP固定面積、Sm(對關(guān)閉所有光反應(yīng)中心所需能量的量度)、QY、PI(Performance Index)等26個參數(shù)
• 是世界上可進(jìn)行QA再氧化動力學(xué)成像分析的高端葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)設(shè)備,可運(yùn)行單周轉(zhuǎn)飽和光閃(STF)葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動態(tài),光強(qiáng)在100μs內(nèi)可達(dá)到120,000 μmol(photons)/m2.s
• 具備功能*全的、可編輯的葉綠素?zé)晒鈱?shí)驗(yàn)程序(Protocols),包括快照模式、Fv/Fm、Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng)、2個葉綠素?zé)晒獯銣绶治觯∟PQ)protocolas(2套定制給光方案)、LC光響應(yīng)曲線、PAR吸收與NDVI成像分析、QA再氧化動力學(xué)分析、OJIP快速熒光動力學(xué)分析及GFP綠色熒光蛋白成像等
• 可進(jìn)行自動重復(fù)成像測量分析,預(yù)設(shè)一個實(shí)驗(yàn)程序(Protocols)、測量次數(shù)及間隔,系統(tǒng)將自動循環(huán)運(yùn)行成像測量,并自動將數(shù)據(jù)按時間日期存入計(jì)算機(jī)(帶時間戳);還可預(yù)設(shè)兩個實(shí)驗(yàn)程序(Protocols);比如使系統(tǒng)白天自動運(yùn)行Fv/Fm,夜間自動運(yùn)行NPQ分析等
• 具備雙色光化學(xué)光激發(fā)光源,標(biāo)準(zhǔn)配置為紅色和白色,可選配紅色與藍(lán)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(yàn)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(lán)色光源條件下黃瓜葉片的Fv/Fm;右上圖為光合作用強(qiáng)度隨光照強(qiáng)度(不同比例藍(lán)色光)的關(guān)系,右下圖為氣孔導(dǎo)度隨光照強(qiáng)度(不同比例藍(lán)色光)的關(guān)系
• 可選配TetraCam彩色成像模塊,**成像面積20×25cm,用于葉片或植物形態(tài)成像分析和葉綠素?zé)晒獬上駥Ρ确治?/span>
技術(shù)參數(shù):
• 測量光為617nm可調(diào)制紅光,由2個陣列144個LEDs組成,持續(xù)時間10μs–100μs可調(diào);
• 雙色光化光,標(biāo)配為2紅光+2白光,可選配2紅光+2藍(lán)光或其它波長光源組合, Actinic1光強(qiáng)300μmol(photons)/m2.s,Actinic2光強(qiáng)2000μmol(photons)/m2.s;**光化學(xué)光可升級至3000μmol(photons)/m2.s。雙色光化學(xué)光可按不同比例搭配使用,以便實(shí)驗(yàn)不同光質(zhì)對作物/植物的光合效益
• 飽和光光強(qiáng)可達(dá)4000μmol(photons)/m2.s,可升級至6000 μmol(photons)/m2.s,QA再氧化分析單周轉(zhuǎn)飽和光閃STF可達(dá)120000μmol(photons)/m2.s
• 光化學(xué)光及飽和光閃由2對高強(qiáng)度高穩(wěn)定性LED光源板組成,每個光源板由8×9 LEDs陣列組成,另外還具備一個頂部雙色光源(740nm紅外光源和660nm紅色光源)用于PAR吸收和NDVI成像測量;高強(qiáng)度高穩(wěn)定性LED提供持續(xù)、穩(wěn)定、均一的光源,不會因?yàn)橛么罅抗鈴?qiáng)弱的LEDs(比如幾百個)造成光源不穩(wěn)定、壽命短等問題(使用大量弱光LED用于彌補(bǔ)每個LED的不足,會造成系統(tǒng)出錯率的提高,任何一個LED出現(xiàn)問題都會造成系統(tǒng)的不穩(wěn)定甚至不能使用)
• 測量參數(shù):Fo, Fo’, Fs, Fm, Fm’, Fp, FtDn, FtLn, Fv, Fv'/ Fm',F(xiàn)v/ Fm ,F(xiàn)v',F(xiàn)t,ΦPSII, NPQ_Dn, NPQ_Ln, Qp_Dn, Qp_Ln, qN, qP,QY, QY_Ln, Rfd, ETR等50多個葉綠素?zé)晒鈪?shù)及PAR吸收和NDVI植物光譜反射指數(shù),每個參數(shù)均可顯示2維熒光彩色圖像
• 具備完備的自動測量程序(protocol),可自由對自動測量程序進(jìn)行編輯
a) Fv/Fm:測量參數(shù)包括Fo,F(xiàn)m,F(xiàn)v,QY等
b) Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng):Fo,F(xiàn)p,F(xiàn)v,F(xiàn)t_Lss,QY,Rfd等熒光參數(shù)
c) 熒光淬滅分析:Fo,F(xiàn)m,F(xiàn)p,F(xiàn)s,F(xiàn)v,QY,ΦII,NPQ,Qp,Rfd,qL等50多個參數(shù)
d) 光響應(yīng)曲線LC:Fo,F(xiàn)m,QY,QY_Ln,ETR等熒光參數(shù)
e) PAR吸收與NDVI(選配)
f) QA再氧化動力學(xué)(選配)
g) GFP等靜態(tài)熒光成像測量(選配)
h) OJIP快速熒光動力學(xué)分析(選配):Mo(OJIP曲線初始斜率)、OJIP固定面積、Sm(對關(guān)閉所有光反應(yīng)中心所需能量的量度)、QY、PI等26個參數(shù)
• 高靈敏度TOMI-1 CCD傳感器:
a) 圖像分辨率:720×560像素
b) 時間分辨率:每秒50幀
c) A/D 轉(zhuǎn)換分辨率:12位(4096灰度色階)
d) 像元尺寸:8.6μm×8.3μm
e) 通訊模式:千兆以太網(wǎng)
? 高分辨率TOMI-2 CCD傳感器(選配)
a) 逐行掃描CCD
b) **圖像分辨率:1360×1024像素
c) 時間分辨率:在**圖像分辨率下可達(dá)每秒20幀
d) A/D 轉(zhuǎn)換分辨率:16位(65536灰度色階)
e) 像元尺寸:6.45μm×6.45μm
f) 運(yùn)行模式:1)動態(tài)視頻模式,用于葉綠素?zé)晒鈪?shù)測量;2)快照模式,用于GFP等熒光蛋白和熒光染料測量
g) 通訊模式:千兆以太網(wǎng)
• 成像面積:13×13cm,可對植物葉片、植物組織、藻類、苔蘚、地衣、整株植物或多株植物、96孔板、384孔板等進(jìn)行成像分析
• 7位濾波輪及葉綠素?zé)晒鉃V波器、PAR吸收與NDVI成像測量濾波器,可根據(jù)需要選配其它濾波器(選配)
• QA再氧化動力學(xué)成像分析(選配):可進(jìn)行STF熒光動力學(xué)分析測量,單周轉(zhuǎn)光閃(STF)光強(qiáng)達(dá)120000 μmol(photons)/m2.s in 100μs
• OJIP快速熒光動力學(xué)模塊(選配):時間分辨率達(dá)1μs,可測定分析OJIP曲線與二十幾項(xiàng)相關(guān)參數(shù)包括:Fo、Fj、Fi、P或Fm、Vj、Vi、Mo、Area 、Fix Area、Sm 、Ss 、N(QA還原周轉(zhuǎn)數(shù)量)、Phi???_Po 、Psi_o 、Phi_Eo、Phi_Do、Phi_pav、ABS/RC(單位反應(yīng)中心的吸收光量子通量)、TRo/RC(單位反應(yīng)中心初始捕獲光量子通量)、ETo/RC(單位反應(yīng)中心初始電子傳遞光量子通量)、DIo/RC(單位反應(yīng)中心能量散失)、ABS/CS(單位樣品截面的吸收光量子通量)、TRo/CSo、RC/CSx(反應(yīng)中心密度)、PIABS(基于吸收光量子通量的“性能”指數(shù)或稱生存指數(shù))、PIcs(基于截面的“性能”指數(shù)或稱生存指數(shù))
• FluorCam葉綠素?zé)晒獬上穹治鲕浖δ埽壕週ive(實(shí)況測試)、Protocols(實(shí)驗(yàn)程序選擇定制)、Pre–processing(成像預(yù)處理)、Result(成像分析結(jié)果)等功能菜單
• 客戶定制實(shí)驗(yàn)程序協(xié)議(protocols):可設(shè)定時間(如測量光持續(xù)時間、光化學(xué)光持續(xù)時間、測量時間等)、光強(qiáng)(如不同光質(zhì)光化學(xué)光強(qiáng)度、飽和光閃強(qiáng)度、調(diào)制測量光等),具備專用實(shí)驗(yàn)程序語言和腳本,用戶也可利用Protocol菜單中的向?qū)С绦蚰0孀杂蓜?chuàng)建新的實(shí)驗(yàn)程序
• 自動測量分析功能:可設(shè)置一個實(shí)驗(yàn)程序(Protocol)自動無人值守循環(huán)成像測量,重復(fù)次數(shù)及間隔時間客戶自定義,成像測量數(shù)據(jù)自動按時間日期存入計(jì)算機(jī)(帶時間戳)
• 快照(snapshot)模式:通過快照成像模式,可以自由調(diào)節(jié)光強(qiáng)、快門時間及靈敏度得到清晰突出的植物樣本穩(wěn)態(tài)熒光和瞬時熒光圖片
• 成像預(yù)處理:程序軟件可自動識別多個植物樣品或多個區(qū)域,也可手動選擇區(qū)域(Region of interest,ROI)。手動選區(qū)的形狀可以是方形、圓形、任意多邊形或扇形。軟件可自動測量分析每個樣品和選定區(qū)域的熒光動力學(xué)曲線及相應(yīng)參數(shù),樣品或區(qū)域數(shù)量不受限制(>1000)
• 數(shù)據(jù)分析模式:具備“信號計(jì)算再平均”模式(算數(shù)平均值)和“信號平均再計(jì)算”模式,在高信噪比的情況下選用“信號計(jì)算再平均”模式,在低信噪比的情況下選擇“信號平均再計(jì)算”模式以過濾掉噪音帶來的誤差
• 輸出結(jié)果:高時間解析度熒光動態(tài)圖、熒光動態(tài)變化視頻、熒光參數(shù)Excel文件、直方圖、不同參數(shù)成像圖、不同ROI的熒光參數(shù)列表等
• 暗適應(yīng)操作箱,內(nèi)置光源、CCD鏡頭、濾波輪及濾波器、控制單元、散熱裝置等,方便暗適應(yīng)操作,樣品平臺36x30cm,高度7級可調(diào),樣品(整株植物)**高度可達(dá)12cm
• 給光制式:靜態(tài)或動態(tài)
• Bios:固件可升級
• 尺寸:471 mm(W)×473 mm (D)×512 mm (H)
• 重量:Appr. 40 kg
• 電源輸入:Appr. 1100 W
• 供電電壓:90–240 V
配置組成:
1. 主機(jī)系統(tǒng),包括暗適應(yīng)操作箱,內(nèi)置LEDs光源、綠波輪及濾波器、CCD鏡頭、控制單元、高度可調(diào)樣品隔板、散熱裝置等
2. 高穩(wěn)定性電源轉(zhuǎn)換器
3. FluorCam系統(tǒng)控制與數(shù)據(jù)分析軟件
4. 筆記本電腦
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