FluorCamSistem de imagini fluorescente multi-spectrale pentru plante de birou

Tehnologiile instrumentale cele mai utilizate pentru cercetarea experimentală a fenotipelor vegetale și a fizioecologiei

PSIProfesorul Nedbal, cercetătorul șef al companiei, și Dr. Trtilek, președintele companiei, au combinat pentru prima dată tehnologia de fluorescență cu clorofilă PAM cu tehnologia CCD pentru a dezvolta și produce cu succes sistemul de imagini cu fluorescență cu clorofilă FluorCam în lume în 1996 (Heck et al., 1999; Nedbal et al., 2000; Govindjee and Nedbal, 2000）。 Tehnologia de imagistică fluorescentă cu clorofilă FluorCam a devenit o descoperire importantă în tehnologia fluorescenței cu clorofilă din anii 1990, permițând cercetărilor de fotosinteză și fluorescență cu clorofilă să intre dintr-o dată în lumea bidimensională și în lumea microscopiei. În prezent, PSI a devenit cel mai autorizat, cel mai utilizat, cel mai cuprinzător și cel mai publicat producător de imagini fluorescente cu clorofil din lume.

Fotografia din stânga sus reprezintă imaginile fluorescente cu clorofilă FluorCam proiectate de Nedbal și alții în anii 1990 (Photosynthesis Research, 66: 3-12, 2000), iar din dreapta imaginile colorate cu lămâie și fluorescență cu clorofilă (Photosynthetica, 38: 571-579, 2000).

FluorCamSistemul de imagini fluorescente multi-spectrale de plante de birou este un echipament de tehnologie de imagini vii de plante de înaltă calitate foarte integrat, foarte inovator, ușor de utilizat și aplicat pe scară largă, lentile CCD de înaltă sensibilitate, 4 plăci de sursă de lumină LED fixe și sistemul de control etc. sunt integrate într-o cutie de operare de adaptare întunecată (de asemenea, o a cincea sursă de lumină poate fi selectată în funcție de cerere în partea de sus), eșantioanele de plante sunt plasate pe divizorul din interiorul cutiei de operare de adaptare întunecată, divizorul de nivel 7 este reglabil în în Sursa de lumină este alimentată de o unitate de alimentare de înaltă stabilitate, 4 plăci de sursă de lumină cu LED-uri de înaltă energie și stabilitate sunt iluminate uniform pe probele de plante, cu o suprafață de imagini de până la 13×10 cmSistemul de control este conectat la calculator prin intermediul USB și controlează și colectează datele analitice prin programul software FluorCam. Se aplică la alte țesuturi vegetale, cum ar fi frunzele plantelor și fructele, plante întregi sau plante multiple cultivate, mâșchi și alte plante, alge și altele, sunt utilizate pe scară largă în plante, inclusiv fotofiziologia algelor, fiziologia și sensibilitatea la forța de adversitate a plantelor, funcția poroasă, mediul vegetal, cum ar fi răspunsul la poluarea solului cu metale grele și detectarea biologică, detectarea și screening al rezistenței plantelor, creșterea culturilor, fenotipirea și altele.

Caracteristici principale:

· Sistemul este integrat în cutia de operare Dark Adaptive pentru operare ușoară și mobilitate ușoară, pentru măsurarea imaginilor Dark Adaptive atât în laborator, cât și în aer liber

· Obiectiv CCD de înaltă sensibilitate, cu o rezoluție de timp de până la 50 de imagini pe secundă, captură rapidă a fluorescenței clorofilice, suprafață de imagini de până la 13x13cm

· Este singurul echipament tehnologic de fluorescență de înaltă calitate din lume care poate efectua analize de imagini dinamice cu fluorescență rapidă OJIP, care poate obține curba dinamică cu fluorescență rapidă OJIP și Mo (inclinația inițială a curbei OJIP), zona fixă OJIP, Sm (măsurarea energiei necesare pentru închiderea tuturor centrelor de reacție luminoasă), QY, PI (Indexul de performanță) și mai mult de 20 de parametri.

· Este singurul echipament de tehnologie de fluorescență clorofilă de înaltă calitate din lume care poate efectua analize de imagini dinamice oxidative QA, care poate funcționa în dinamică inducită de fluorescență clorofilă cu un singur ciclu de lumină saturată (STF), cu intensitatea luminii în100 μsPână la 120.000 μmol (fotoni) / m².s

· Cel mai complet și editabil protocol de fluorescență cu clorofilă, inclusiv modul instantaneu, Fv/Fm, efectul inducut de Kautsky, 2 protocoale de analiză a fluorescenței cu clorofilă (NPQ) (2 seturi de scheme personalizate pentru lumină), curba răspunsului la lumină LC, analiza imaginii PAR și NDVI, analiza dinamicii oxidației QA (opțională), analiza dinamicii fluorescenței rapide OJIP (opțională) și imaginii GFP (opțională)

· Poate fi efectuată o analiză automată a măsurărilor de imagini repetate, cu o procedură experimentală (Protocole), numărul de măsurări și intervalul, sistemul va rula automat măsurările de imagini în ciclu și va depozita automat datele în calculator după data și ora (cu ștampilă de timp); De asemenea, pot fi prevăzute două protocole experimentale; De exemplu, sistemul funcționează automat Fv / Fm în timpul zilei, iar analiza NPQ în timpul nopții etc.

· Cu sursa de lumină de excitare fotochimică bicoloră, configurată standard ca roșu și alb, poate fi combinată cu lumină fotochimică de bandă dublă, cum ar fi roșu și albastru, lumina fotochimică bicoloră poate fi utilizată în proporții diferite pentru a experimenta beneficiile fotosintezei diferitelor calități ale luminii pentru culturi / plante.

Figura din stânga A este Fv / Fm pentru frunzele de castravete în condiții de 100% sursă de lumină roșie, iar figura din stânga B este Fv / Fm pentru frunzele de castravete în condiții de 30% sursă de lumină albastră; Figura din dreapta sus arată relația dintre intensitatea fotosintezei și intensitatea luminii (proporții diferite de lumină albastră), iar figura din dreapta jos arată relația dintre conductivitatea porelor cu intensitatea luminii (proporții diferite de lumină albastră).

· Fluorescenţă clorofilă operabilă, fluorescenţă multispectrală, fluorescenţă GFP în stare stabilă

· Opțional cu modul de imagistică color TetraCam, suprafața maximă de imagistică 20x25cm pentru analiza imagistică morfologică a frunzelor sau a plantelor și analiza contrastantă a imagisticii fluorescente cu clorofil

· Opțional cu unitate de imagini spectrale înalte și unitate de imagini termice infraroșii, digitalizarea și vizualizarea caracteristicilor plantei, analiza completă a morfologiei plantei, eficiența fotosintezei, caracteristicile biochimice, conductivitatea porelor, forța și rezistența etc.

· Opțional cu o versiune mare de sistem mobil de analiză a imaginilor plantelor, cu o suprafață de imagini de 35x35cm, care poate funcționa cu imagini fluorescente cu clorofil, imagini termice cu infraroșu și imagini RGB

Ultimele aplicații:

lui Hendrik KupperCu Zuzana Benedikty et al., în Plant Physiology, publicată în februarie 2019. Analysis of OJIP Chlorophyll Fluorescence Kinetics and QA Reoxidation Kinetics by Direct Fast Imaging， Studiul utilizează pentru prima dată senzorul de imagini de mare viteză FluorCam, sistemul de imagini cu fluorescență de clorofilă vegetală de birou, împreună cu sistemul de imagini cu microfluorescență multispectrală FKM, pentru viteze de imagini de până la 4000fps@640x512 ， QA re-oxidare clorofilă fluorescentă imagistică de măsurare a unui singur puls de lumină saturată flash150,000pe μmol / m2s.1Şi.

Parametrii analitici de determinare a dinamicii fluorescente rapide OJIP includ:

(a)lui FoFluorescență inițială sau fluorescență minimă, la 50 μs

b)din FjFluorescentă la 2ms

c)FiFluorescentă la 60 ms

d)PFm: fluorescență maximă

e)Vj=(Fj-Fo)/(Fm-Fo): variabilă relativă de fluorescență de ordine j

f)vi=(Fi-Fo)/(Fm-Fo): variabilă relativă a fluorescenței de clasă i

g)MoTRo/RC-ETo/RC=4(F300-Fo)/(Fm-Fo): Inclinația inițială a curbei OJIP

h)ZonăSuprafața dintre curba OJIP și Fm poate fi numită suprafață complementară pentru a compara diferitele eșantioane, suprafața trebuie standardizată ca: Sm = suprafață / (Fm-Fo), Sm este măsura energiei necesare pentru închiderea tuturor centrelor de reacție luminoasă.

(i)Fix zonă: OJIP zona fixă, curba OJIP 40 atunci când valoarea F este subtilă la 1 secundă atunci când valoarea F este sub zona

j)SmSuprafața de compensare OJIP standardizată, care reflectă reducerea QA a mai multor turnuri

k)Ss= Vj / Mo: suprafața de compensare a fazei OJ standardizată, care reflectă reducerea QA-ului cu o singură rotație

l)N = Sm / Ss = Sm Mo (1 / Vj)OJIP QA (între 0 și t)_Fm）

m)Phi­Po＝QY＝φpo＝TRo/ABS＝Fv/Fm， Producția cuantică maximă de lumină, rata de captură inițială a centrului de reacție a fluxului cuantic de absorbție a luminii

n)Psi_o＝ψo＝ETo/TRo＝1-Vj， Rata fluxului cuantic de lumină transmisă de electroni în fluxul cuantic de captură a luminii

(o)Phi_Eo＝φ_Eo=ETo/ABS=(1-(Fo/Fm))(1-Vj)， Raportul de flux cuantic al transmiterii electronilor de lumină în fluxul cuantic de absorbție a luminii (randamentul cuantic al transportului electronilor la t = 0)

p)Phi_Do＝φ_Fă＝1-φpo＝Fo/Fm， Producția cuantică a luminii pierdute de energie (t = 0)

q)Phi_pav= φpav = φpo (Sm/t)_Fmproducția cuantică medie de lumină, t_FmTimp necesar pentru a ajunge la Fm (ms)

r)ABS / RCMo(1/Vj)(1/QY): fluxul cuantic de absorbție a luminii pentru centrul de reacție.centrele active (QA la QA – reducere)(în continuare). QY=TRo/ABS=Fv/Fm

s)TRo / RCMo(1/Vj): unitatea de captare a fluxului cuantic de lumină inițial (sau maxim) al centrului de reacție (care duce la reducerea QA, adică la creșterea ratei de închidere a centrului de reacție B)

t)ETo / RCMo(1/Vj) (1-Vj): fluxul cuantic de lumină care transmite electronii inițiali în centrul de reacție

(u)DIo / RC= (ABS/RC)-(TRo/RC): pierderea unității de energie din centrul de reacție

v)ABS / CS: fluxul cuantic de absorbție a luminii pentru secțiunea unității de eșantion,CS înseamnă secțiunea transversală excitată a eșantionului testat(în continuare). ABS/CSo = Fo, ABS/CSm = Fm, TRo/CSx = QY (ABS/CSx) – unitatea de secțiune captează energia sau fluxul cuantic de lumină

w)TRo / CSoși QY. Fo; ETo/CSo = φ_EoFo = QY. (1-Vj). lui Fo

x)RC / CSxDensitatea centrului de reacţie,RC / CS0 (RC active pe secțiune transversală excitată)

y)PI_{din ABS}= (RC/ABS) (φpo/φ)_Fă(ψo/Vj): indice de „performanță” sau indice de supraviețuire bazat pe fluxul cuantic de absorbție a luminii

(z)PIC-uri=(RC/CSx)(φpo/φ)_Fă(ψo/Vj): indice de „performanță” sau indice de supraviețuire bazat pe secțiune