FluorCamSistema di imaging fluorescente multispettrale per piante da tavolo

Tecnologia strumentale più ampiamente utilizzata per la ricerca di fenotipi vegetali e esperimenti fisioecologici

PSIIl capo scienziato dell'azienda, il professor Nedbal, e il presidente dell'azienda, il dottor Trtilek, hanno combinato per la prima volta la tecnologia di fluorescenza clorofilica PAM con la tecnologia CCD per sviluppare con successo il sistema di imaging a fluorescenza clorofilica FluorCam nel mondo nel 1996 (Heck et al., 1999; Nedbal et al., 2000; Govindjee and Nedbal, 2000）。 La tecnologia di imaging a fluorescenza a clorofile FluorCam è diventata un'importante svolta nella tecnologia di fluorescenza a clorofile negli anni '90, che ha permesso agli scienziati di studiare la fotosintesi e la fluorescenza a clorofile in un attimo nel mondo bidimensionale e nel mondo della microscopia. Attualmente PSI è diventato il produttore professionale di immagini fluorescenti clorofiliche più autorevole, più utilizzato, più completo e più pubblicato al mondo.

La foto in alto a sinistra è la tecnologia di fluorescenza fluorescente FluorCam progettata dagli anni '90 da Nedbal e altri (Photosynthesis Research, 66: 3-12, 2000), la foto a destra è la foto a colori di limone e fluorescenza fluorescente fluorescente (Photosynthetica, 38: 571-579, 2000).

FluorCamIl sistema di imaging fluorescente multispettrale di piante desktop è un'attrezzatura altamente integrata, altamente innovativa, facile da usare e ampiamente applicata per la tecnologia di imaging di piante di alta gamma, lenti CCD ad alta sensibilità, 4 schede di sorgente luminosa a LED fisse e sistemi di controllo integrati in una scatola di adattamento scuro (può anche essere scelta in base alle esigenze per la quinta scheda di sorgente luminosa nella parte superiore), campioni di piante collocati sul divisorio all'interno della scatola di adattamento scuro, il divisorio di livello 7 è regolabile in altezza; La fonte di luce è alimentata da un'unità di alimentazione ad alta stabilità, con 4 pannelli LED ad alta energia e ad alta stabilità che illuminano uniformemente i campioni di piante, con un'area di imaging fino a 13×13 cmIl sistema di controllo è collegato al computer tramite USB e controlla e acquisisce dati analitici tramite il programma software FluorCam. Applicabile ad altri tessuti vegetali come foglie vegetali e frutti, piante intere o piante multiple coltivate, piante basse come il mantello di muschio, alghe, ecc., Ampiamente utilizzato nelle piante, tra cui fotofisiologia delle alghe, fisiologia e sensibilità alla forza dell'avversità delle piante, funzione dei porosi, ambiente vegetale come la risposta all'inquinamento del suolo con metalli pesanti e la rilevazione biologica, rilevazione e screening della resistenza delle piante, allevamento delle colture, fenotipo e altri studi.

Caratteristiche principali:

· Il sistema è integrato all'interno della cassetta di manovra per l'adattamento al buio, facile da usare e da spostare per l'analisi dell'immagine dell'adattamento al buio sia in laboratorio che all'aperto

· Obiettivo CCD ad alta sensibilità, risoluzione temporale fino a 50 fotogrammi al secondo, cattura rapida di transienti fluorescenti clorofilici, area di immagine fino a 13x13cm

· È l'unico dispositivo tecnologico di fluorescenza di alta gamma al mondo in grado di eseguire analisi di imaging dinamica di fluorescenza rapida OJIP, che può ottenere la curva dinamica di fluorescenza di fluorescenza rapida OJIP e oltre 20 parametri come Mo (inclinazione iniziale della curva OJIP), area fissa OJIP, Sm (misura dell'energia necessaria per chiudere tutti i centri di reazione ottica), QY, PI (Performance Index) e altri.

· È l'unico dispositivo al mondo in grado di eseguire analisi di imaging dinamica di riossidamento QA con tecnologia di fluorescenza di alta gamma, in grado di eseguire una dinamica di fluorescenza indotta da clorofilo a flash saturato a singolo giro (STF), con intensità luminosa in100 μsFino a 120.000 µmol (fotoni) / m².s

· Protocolli più funzionali e modificabili per la fluorescenza clorofilica, tra cui modalità istantanea, Fv/Fm, effetto indotto da Kautsky, 2 protocolli per l'analisi della fluorescenza clorofilica (NPQ) (2 schemi personalizzati per la luce), curve di risposta alla luce LC, analisi dell'assorbimento PAR e dell'immagine NDVI, analisi della dinamica dell'ossidazione QA (opzionale), analisi della dinamica della fluorescenza rapida OJIP (opzionale) e immagine della proteina fluorescente verde GFP (opzionale) e altro ancora

· Possibilità di eseguire l'analisi automatica delle misurazioni di imaging ripetute con un protocollo, il numero di misurazioni e l'intervallo predefiniti, il sistema esegue automaticamente le misurazioni di imaging in cicli e memorizza automaticamente i dati nel computer in base alla data oraria (con timbro orario); Possono essere impostati anche due protocolli sperimentali; Per esempio, il sistema esegue automaticamente Fv / Fm durante il giorno e l'analisi NPQ di notte.

· Dotato di sorgente di luce fotochimica bicolore, configurazione standard in rosso e bianco, opzionale con luce fotochimica a doppia banda, come rosso e blu, la luce fotochimica bicolore può essere utilizzata in diverse proporzioni per sperimentare diversi benefici di fotosintesi per le colture / piante.

La figura A a sinistra è Fv / Fm delle foglie di cetriolo in condizioni di luce rossa al 100%, la figura B a sinistra è Fv / Fm delle foglie di cetriolo in condizioni di luce blu al 30%; Il grafico in alto a destra mostra la relazione tra l'intensità della fotosintesi e l'intensità della luce (diverse proporzioni di luce blu), il grafico in basso a destra mostra la relazione tra la conduttività del foro dell'aria e l'intensità della luce (diverse proporzioni di luce blu)

· Fluorescenza clorofilica eseguibile, fluorescenza multispettrale, fluorescenza a stato fisso GFP

· Modulo di imaging a colori TetraCam opzionale con una superficie massima di imaging di 20x25 cm per l'analisi dell'imaging morphologica delle foglie o delle piante e l'analisi comparativa dell'imaging fluorescente clorofilica

· Disponibile con unità di imaging ad alto spettro e termoimaging a infrarossi, digitalizzazione, visualizzazione delle caratteristiche delle piante, analisi completa della morfologia delle piante, efficienza della fotosintesi, proprietà biochimiche, conduttività dei porosi, forza e resistenza, ecc.

· Opzionale con sistema di analisi dell'immagine vegetale mobile di grande dimensione, 35x35 cm, per eseguire l'immagine fluorescente clorofilica, l'immagine termica infrarossa e l'analisi dell'immagine RGB

Ultimi casi di applicazione:

Hendrik KupperCon Zuzana Benedikty et al., in Plant Physiology, pubblicato nel febbraio 2019. Analysis of OJIP Chlorophyll Fluorescence Kinetics and QA Reoxidation Kinetics by Direct Fast Imaging， Lo studio utilizza per la prima volta il sensore di imaging ad alta velocità FluorCam, un sistema di imaging a fluorescenza per piante da tavolo, e il sistema di imaging a microfluorescenza multispettrale FKM, con velocità di imaging raggiungibili 4000fps@640x512 ， QA riossidamento clorofila fluorodinamica imaging misurazione singolo impulso saturazione flash di luce150,000μmolare/m2.s1- Ma.

I parametri analitici di misurazione dinamica fluorescente rapida OJIP includono:

a)FoFluorescenza iniziale o fluorescenza minima, 50 μs

b)FjFluorescenza a 2 ms

c)FiFluorescenza a 60 ms

d)PFm: massima fluorescenza

e)Vj=(Fj-Fo)/(Fm-Fo): variabile relativa di fluorescenza di ordine j

f)Vi=(Fi-Fo)/(Fm-Fo): variabile relativa di fluorescenza di ordine i

g)Mo= TRo/RC-ETo/RC=4(F300-Fo)/(Fm-Fo): Inclinazione iniziale del transiente fluorescente o inclinazione iniziale della curva OJIP

h)AreaL'area tra la curva OJIP e Fm può essere chiamata area complementare. Per confrontare i campioni diversi, l'area deve essere standardizzata come: Sm = Area/(Fm-Fo), Sm è la misura dell'energia necessaria per chiudere tutti i centri di reazione luminosa.

i)Fix Area: OJIP area fissa, la curva OJIP 40 quando il valore F è sottile a 1 secondo quando l'area sotto il valore F

j)SmStandardizzazione dell'area di compensazione OJIP per riflettere la riduzione QA più volte

(k)Ss= Vj / Mo: area di compensazione di fase OJ standardizzata, che riflette la riduzione QA di un singolo giro

l)N = Sm / Ss = Sm Mo (1 / Vj)OJIP QA riduce il numero di rotazioni (tra 0 e t)_Fm）

(m)Phi­­_Po＝QY＝φpo＝TRo/ABS＝Fv/Fm， Massimo rendimento quantistico di luce, assorbimento del rapporto di cattura iniziale del centro di reazione del flusso quantistico di luce

n)Psi_o＝ψo＝ETo/TRo＝1-Vj， Rapporto di flusso quantistico di luce trasmessa da elettroni nella cattura del flusso quantistico di luce

o)Phi_Eo＝φ_Eo=ETo/ABS=(1-(Fo/Fm))(1-Vj)， Quantum yield of electron transport at t=0 (rendimento quantistico del trasporto di elettroni a t=0)

p)Phi_Do＝φ_Fare＝1-φpo＝Fo/Fm， Produzione quantistica di luce dispersa di energia (t = 0)

q)Phi_pav= φpav = φpo (Sm/t)_Fmla produzione quantistica media di luce, t_FmTempo necessario per raggiungere Fm (ms)

r)ABS / RCMo(1/Vj)(1/QY): flusso quantistico di assorbimento della luce per unità di centro di reazione, dove il centro di reazione si riferisce soloi centri attivi (QA a QA – riducendo)(sotto lo stesso). QY=TRo/ABS=Fv/Fm

s)TRo / RCMo(1/Vj): flusso quantistico iniziale (o massimo) di cattura del centro di reazione unitario (che porta alla riduzione della QA, cioè all'aumento del rapporto di chiusura del centro di reazione B)

(t)ETo / RCMo(1/Vj) (1-Vj): flusso quantistico di luce che trasmette elettroni iniziali al centro di reazione unitario

(u)DIo/RC= (ABS/RC)-(TRo/RC): unità di dispersione dell'energia del centro di reazione

(v)ABS / CS: flusso quantistico di assorbimento della luce della sezione del campione unitario,CS significa la sezione trasversale eccitata del campione testato(sotto lo stesso). ABS/CSo = Fo, ABS/CSm = Fm, TRo/CSx = QY (ABS/CSx) - unità di sezione che cattura energia o flusso quantistico di luce

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

di x)RC/CSxdensità del centro di reazione,RC / CS0 (RC attivi per sezione trasversale eccitata)

e)PI_ABS= (RC/ABS) (φpo/φ)_Fare(ψo/Vj): indice di "prestazione" o indice di sopravvivenza basato sul flusso quantistico di assorbimento della luce

(z)PIC=(RC/CSx)(φpo/φ)_Fare(ψo/Vj): indice di "prestazione" o indice di sopravvivenza basato sulla sezione