生理反应测试仪

1 引言植物的生存环境并不总是适宜的，常会遭受到高低温、冻害、光照、水分、营养元素、CO2、化学元素、大气污染、除草剂和杀虫剂等各种环境因子复杂多变的逆境胁迫。植物对环境胁迫的最直观反应表现在形态上，但往往滞后于生理反应，一旦伤害已经造成，则难以恢复。通过研究植物对环境胁迫的生理反应，不但有助于揭示植物适应逆境的生理机制，更有助于生产上采取切实可行的技术措施，提高植物的抗逆性或保护植物免受伤害，为植物的生长创造有利条件。20 世纪 80 年代以来，便携式光合作用测定系统和叶绿素荧光仪等生理生态测试仪器的问世，为研究植物逆境生理及其响应提供了新的研究手段，产生了大量的研究成果。但另一方面，它们又都有各自的局限性。当气孔不均匀关闭现象出现时，叶片气体交换测量系统计算得到的Ci 会被高估；另外，不同生境之间叶片光合速率大小比较没有直接的意义，而且比较费时费力。叶绿素荧光虽然容易测定，但如果实验设计不够好，结果将很难解释。 2 观测系统设计 2.1 目标植物逆境生理研究需要测量的指标首选叶绿素荧光参数，叶绿素荧光反应是植物光化学反应的指示物，与物种、季节、环境、样品情况和其它影响植物生理作用的因素有关。因此，可测定叶绿素荧光的变化来反映植物对环境胁迫的反应。植物生长区域的降水、光照、气温、土壤水分等环境因子指标与植物逆境生理胁迫水平密切相关，对其进行实时观测，有利于精确反映环境因子的变化对植物逆境生理状态的动态影响。 同步测定活体叶片气体交换和叶绿素荧光对阐述植物对环境因子逆境胁迫的响应，结合环境因子的同步测量可提供更有意义的结果。AZ-B0300植物逆境生理观测系统能同时测量植物的气体交换参数、荧光参数和环境因子，可用于植物多种类型环境因子的逆境胁迫研究。 2.2 植物逆境种类及荧光参数测量方法 胁迫类型研究方法和测量参数水分胁迫测量净光合速率、气孔导度和水分利用效率等气体交换参数；测量加热处理（39℃）前后的Yield； C4植物测量ETR/A；C3、C4和CAM植物的中度水分胁迫，测量Fs/Fo & Fo；OJIP曲线和K-Step荧光动力学曲线参数。光胁迫测量净光合速率、气孔导度和水分利用效率等气体交换参数；荧光淬灭和淬灭弛豫测量---研究光保护机制下类囊体膜⊿ph变化的最好方法；OJIP参数比Fv/Fm对光胁迫更敏感（Thach 2007）。高温胁迫测量净光合速率、气孔导度和水分利用效率等气体交换参数；荧光淬灭和淬灭弛豫测量---适于研究中度高温胁迫（≥35℃）；光响应曲线Fv/Fm，Yield，OJIP参数（Dascaliuc A.， Ralea t.， Cuza P.，2007) (Schreiber U. 2004) (Strasser 2004)低温胁迫测量净光合速率、气孔导度和水分利用效率等气体交换参数；ETR/CO2同化率；Yield；Fv/Fm；ETR；荧光淬灭及弛豫参数（NPQ， qN， qP， qL， qE， qT， qI，Y(NPQ)， Y(NO)），光响应曲线(Cavender-Bares J.， Bazzaz F.， 2004) (Krause 1994) (Adams1994， 1995)冻害胁迫Yield；Fv/Fm；ETR；荧光淬灭及弛豫参数（NPQ， qN， qP， qL， qE， qT， qI，Y(NPQ)， Y(NO).）(Ball 1994，1995)， (Krause 1994)， (Adams1994， 1995)CO2胁迫测量净光合速率、气孔导度和水分利用效率等气体交换参数；FV/Fm，OJIP参数对CO2胁迫很敏感；qP能很好的反映出水分、光照和CO2复合胁迫情况；Yield和NPQ参数对CO2胁迫不敏感(Siffel & Braunova 1999)。大气污染（O3）胁迫Yield，Fv/Fm，qP，NPQ等参数均对O3胁迫很敏感(Calatayud，Pomares，Barreno 2006)除草剂胁迫VJ-OJIP对于多种农药胁迫敏感；Yield & NPQ；NPQ对于DDT和DCMU胁迫敏感。(Christiansen， Teicher and Streibig 2003) (Percival 2005)化学元素胁迫铝、镉、钴、铜、锌、镍元素等……营养元素胁迫氮素、硫元素、硼元素、钙元素、氯元素、铁元素等…… 2.3 观测内容 荧光指标：FRFexd360/FRFecx440（主要用于测量氮胁迫。这是区分氮胁迫和硫胁迫的重要测量方法）Kramer Lake模型荧光淬灭参数：Y（II），qL ，Y（NPQ），Y（NO）Kughammer简化Lake模型荧光淬灭参数：Y（II），Y（NPQ），Y（NO），NPQPuddle模型荧光淬灭参数：qP，qN，NPQ，qE（光保护机制导致的非光化学淬灭），qT（稳态跃迁过程导致的非光化学淬灭），qI（光抑制和光破坏机制导致的非光化学淬灭）其它常规荧光参数:Y、Fv/Fm、ETR、PAR、叶片温度、Fo、Fm、Fv、Ft、Fod、Fms、Fs、OJIP曲线光合参数：光合速率、蒸腾速率、气孔导度等环境参数：温湿度、辐射、土壤水分温度、土壤元素2.4 系统组成和技术指标 AZ-B0300植物逆境生理观测系统可测量、存储光合、荧光和环境因子参数。 光合测量单元： 测量范围：CO2 0-3000ppm，分辨率1ppm，H2O 0-75 mbar，分辨率0.1mbar， PAR 0-3000μmol m-2 s-1，余弦校正；可控条件： CO2控制最高2000ppm；H2O控制可高于或低于环境条件；温度由微型peltier元件控制，可高于或低于环境10℃； PAR控制由高效、低热 红/蓝LED阵列单元控制，最高2000μmol m-2 s-1；叶绿素荧光测量单元： 测量模式：Fv/Fm,Yield常规测量模式、Lake和Puddle模型荧光淬灭测量模式、Kinetic荧光动力学测量模式、OJIP测量模式、多次饱和光闪测量模式。多功能PAR叶夹：通常情况下，如果植物受到了氮素胁迫，则植物表皮会积聚一种对紫外光吸收能力强的物质，FRFex360/FRFex440多功能PAR叶夹即是通过测量这种情况下的紫外光和蓝光激发的红外荧光值比率来判断植物的氮素胁迫水平。a双光源饱和脉冲：690nm卤素灯与双通道660nm 和450nm可调 LED。卤光灯最大光强0-15,000μmolm-2s-1，LED 0-4,500μmolm-2s-1。光化学光：LED光源0-3,000 μmolm-2s-1，卤素灯光源0-6,000μmolm-2s-1。远红外光源：735nmLED(用来测定Fod)，强度可调。数据存储：1Gb的内存容量，能存储上万组数据，可扩展SD卡。 环境因子： 总辐射0-2000 Wm-2，分辨率1 Wm-2；降雨量0.005mm~250mm，分辨率0.005mm；光合有效辐射0~500Wm-2，分辨率1 Wm-2，采样频率6次/min，滑动平均值作为结果；空气温度-30℃~+70℃，分辨率0.1℃，采样频率6次/min，滑动平均值作为结果；空气相对湿度0-100%，分辨率1%，采样频率6次/min，滑动平均值作为结果；地表温度-30℃~+50℃，分辨率0.1℃，采样频率6次/min，滑动平均值作为结果；土壤温度-30℃~+100℃，分辨率0.1℃，采样频率6次/min，滑动平均值作为结果；降雨形态数据采集器：有16 个可编程、多功能通道，每个通道自由编程，可扩展。测量范围 40mV 至25V，每个通道可赋予数学计算。操作软件：包含有系统设置软件和数据报告软件。系统设置软件用于设置系统的各通道及计算公式，数值平均方法，数据文件命名方式，WEB 页设置，Ethernet 口设置。数据报告软件提供滑动平均值（sliding average），矢量平均和分级平均。 土壤水分：水分0-100%，精度±2%；温度-15℃~+50℃，精度±0.2℃。测管长度0.6m, 1m，1.5m, 2m，2.5m, 3m可选。采用掌上电脑和蓝牙无线通讯。土壤元素3 数据处理　　　利用AZ-B0300植物逆境生理测量系统所获得的气体交换参数和荧光参数测量结果，与各环境因子或人工处理条件的测量数据之间进行相关分析或主成分分析。从而分析各环境因子对植物逆境胁迫的影响机理和贡献率。4 应用案例4.1 植物水分胁迫/轻度干旱胁迫测量的新方法(John Burke 2010) 用荧光仪测量C3和C4植物的水分胁迫和轻度干旱胁迫一直是个难题。早在2007年，美国德克萨斯州植物胁迫研究实验室的John Burke教授以棉花为研究对象，提供了一个新方法，利用美国OPTIC公司的调制式荧光仪测量40℃加热处理前后叶片样品的暗适应参数Fv/Fm’ （△F/Fm’）或光适应参数Yield测量结果，发现该测量值能很好的反映植物水分胁迫和轻度干旱胁迫状况。　　2010年5月份，John Burke教授再次发表了新的研究成果，进一步验证了这一新方法的可行性和科学性。　　Burke 在文中指出C3和C4植物都能用这个方法简单快速的测量，且一次性可以测量200-300个植物叶片样品。该方法将未受到胁迫的对照植物和受干旱胁迫植物的测量结果，从灌溉停止后一天开始对比，一直持续好几天。研究结果显示，灌溉停止后24小时之内，测量结果很好地反映了水分胁迫状况，这一结果也得到了其它实验室的验证。

动态热反应测试仪工作原理：用于直接热敏材料的热敏打印性能的检测和评估。影响直接热敏材料热敏打印反应性能的主要因素有：打印头压力、打印能量及打印速度。该仪器模拟热敏打印过程，在不同的打印压力、不同的打印速度及不同的打印能量条件下对直接热敏材料进行打印测试，打印的图样可进行选择，有西洋跳盘棋、实心图案、条形码等，通过对打印后的图样的光学密度值的测试来反映或评估热敏材料的热敏反应性能。常规操作过程：将热敏材料放置在热敏打印头下，将打印头压下放置在测试样品上。在仪器的操作面板上，选择相应的开关来对将要进行动态热反应过程进行定义。在面板上有三个选项，分别是打印能量，速度设置和七个不同的测试样式，用户可对其进行设置。设定好打印能量和测试样式后，用户还可选择进行完整的打印或是选择十个能量设置中的任何一个的测试样式的打印。同时Model 400还可进行任何单个测试样式的重复打印，打印次数可以是1次，可以是5次，也可以是10次。如果用户想了解不同打印速度下热敏打印结果，仪器也可提供还恒定打印能量下不同打印速度下的测试。动态热反应测试仪技术参数：1、打印方式：直接热敏打印2、打印分辨率：300 dpi3、图形宽度：53 mm4、样品宽度：100 mm5、打印头结构：Thin Film 薄片型6、打印头类型：Corner Type7、打印速度： 3种可编程型设定8、最大速度为10英寸/秒9、机械调整部分：打印头压力10、打印头位置11、主计算机界面：Serial (RS-232)12、电源：115v 60 Hz或220v 50Hz13、测试样式：Checkerboard西洋跳盘棋, Solid实心图案, Barcode (UPC-A)条形码, User Defined Patterns用户定义的样式14、测试选择：动态反应（10个打印片段），每个打印片段全部进行打印或单独打印，且每个打印片段都能重复1次，5次或10次。

产品详情：其它物性测试仪器SSC-OPM2000光功率计是一种新型宽光谱响应、高灵敏、快响应、低温漂，数字直读的强光光功率测量仪器。该仪器配套专业的光电探测探头，分别适用于最大量程和高分辨率的测量范围。探测探头不仅能保证测试仪有很高的灵敏度，而且能承受较高的功率密度。独特的专有技术使它在灵敏度和响应速度上大大提高。光功率计已广泛应用于从紫外至红外的各种强光及其他辐射强度的测量；也可以用于光学医学、光学防护、光学加工、光学测距、光学动植物生理反应等要求高稳定、高精度、高灵敏的辐射强度测量。本仪器包括主机、探测探头两部分，测量结果直接由液晶显示器显示。便于观察记录。技术参数：项目参数功率范围0-3000mw/cm2，兼容功率范围15000mw/cm2（×5）、30000mw/cm2（×10）；探头直径φ11.3mm（有效探测面积1.0cm2）；敏感而不易损坏，万一损坏可修复使用波长范围190nm-12000nm；紫外、可见、红外，可连续测量或加滤光片分段测量探头实时显示探头温度，15~45℃系统自动调整温漂，温漂：满量程±1%；精度分辨率：1μw、30-200mV/W；响应时间：0.05秒；功率阈值探测探头允许的最高功率密度为200W/cm2测量直读显示，可换自动换挡挡测量 ，保证同时测量弱光的精度和强光的精度测试输出光功率值 mw ；光功率密度值mw/cm2，实时显示测试结果并记录测试结果实时显示屏幕显示7寸触摸屏测量误差5%内置便携锂电池供电3000mAh，充电电源：220v，50Hz 实物图：