在线叶绿素荧光观测系统

1 引言叶绿素荧光是反应植物光合作用等生理功能的重要指标之一。通过分析植物叶绿素荧光参数，可以直接反应植物的光合能力、胁迫状况等重要的生理状态。因此，叶绿素荧光参数的测量一直为学者所重视。而调制-饱和-脉冲式荧光仪的出现，使得叶绿素荧光野外测量变得方便，但仍然存在着不能在线测量，每次只能测量一个样品、无法长期监测等问题针对上述问题，我们推出了在线式叶绿素荧光监测系统，可以长时期的连续监测植物的叶绿素荧光参数，并且可以配合无线传输模块，远程传送数据，单个仪器可同时测量多达32个样品，并且简单的编程设置，可以选择任意时间或不同时间重复测量相同的参数，对更深入的研究植物的光合作用机制及环境对植物的影响具有重要的意义。2 观测系统设计2.1 目标1) 坚固紧凑2) 低维护3) 多样品同时测量 4) 用户自定义设置5) 多种测量协议6) 远程数据传输7) 安装方便8) 适用野外长期监测 9) 标准数据输出 2.2 系统组成及技术指标2.2.1 系统由如下部分组成：1) 光适应与暗适应单元；2) 主机；3) 分线器；4) 供电单元；5) 支架等附件6) 远红光单元（可选）；7) 在线数据传输单元（标配WIFI）8) 气象单元（可选） 2.2.2 技术指标：光适应测量参数：l Y(II)： (相关参数采用Loriaux 2013 方法校正)PSII的光量子产额，或ΔF/F’或Yl ETR：相对电子传递速率 l PAR： 光合有效辐射l T：叶片温度l FMS：或FM’，光化光下使用饱和脉冲测的的最大荧光l F：光化光下的荧光信号（饱和脉冲照射之前）暗适应测量参数l FV/FM： PSII的最大光化学效率l FV/FO对胁迫更敏感的一个参数，但不测量植物效率l Fo最小荧光l FM最大荧光l FVl FO’可变荧光远红光（暗适应模块）照射后的最小荧光l FO’计算值淬灭参数：l Hendrickson参数Y(NPQ), Y(NO), Y(II), NPQ, FV/FMl Kramer参数qL, Y(NPQ), Y(NO), Y(II), FV/FMKramer new：NPQ(T), qE(T), & qI(T) （近红色光源）l Puddle参数NPQ, qN，qP,Y(II), FV/FMl 淬灭弛豫（可选）qE、qM、qT、qZ和qIl Ruban/ Murchie 参数pNPQ & qPd快速光曲线：l rETRMAX 最大电子传递速率 l α是通过将ETR与PAR关联而创建的低PAR值处的初始斜率。 它提供了量子效率的量度l Ik光化光强l Im 最佳光化光强硬件参数：光源：蓝色饱和脉冲LED：FM’校正时7000 μmols/m2/s具有方形顶部脉冲的10000 μmols/m2/s可选红色饱和脉冲LED：FM’校正时7000 μmols/m2/s具有方形顶部脉冲的10000 μmols/m2/s调制光源：Blue 455nm – 半波宽18nm的蓝色（455nm）光源可选的半波宽18nm的640nm红色光源光化光源 蓝色，可达5000 μmols红色可选，可达5000 μmols远红光源：用于Fo’测量或者暗适应模式中的预照射。检测方法： 脉冲调制式检测器&滤波器： 具有700 ~ 750带通滤波器的PIN光电二极管 采样速率：1~10000点每秒，根据不同测量自动选择测量时间：使用太阳能或交流电对电池进行供电 存储空间：2GB算法：25ms内8点平均值计算FM, FM' , FO, & FS，降低噪音值输出: CSV文件，可以通过wifi，手机、SD卡、无线点对点，以太网，卫星电话或者U盘传输 供电：可以根据要求提供各种外部12伏电池。可以使用太阳能电源和主电源。操作温度： -10℃~+50℃3 数据处理数据通过主控制器获取，可以通过多种方式下载，所有系统标配Wi-Fi模块，方便客户使用。系统界面为彩色触摸屏，可用于数据采集的编程，也可以使用PC和手机进行远程控制，获得的数据格式同Excel兼容，也可以导入各种数据处理软件进行分析，数采内部自带各种算法，用于计算各种模型参数。 5 产地： 美国

PSP32在线叶绿素荧光观测系统1 引言叶绿素荧光是反应植物光合作用等生理功能的重要指标之一。通过分析植物叶绿素荧光参数，可以直接反应植物的光合能力、胁迫状况等重要的生理状态。因此，叶绿素荧光参数的测量一直为学者所重视。而调制-饱和-脉冲式荧光仪的出现，使得叶绿素荧光野外测量变得方便，但仍然存在着不能在线测量，每次只能测量一个样品、无法长期监测等问题针对上述问题，我们推出了在线式叶绿素荧光监测系统，可以长时期的连续监测植物的叶绿素荧光参数，并且可以配合无线传输模块，远程传送数据，单个仪器可同时测量多达32个样品，并且简单的编程设置，可以选择任意时间或不同时间重复测量相同的参数，对更深入的研究植物的光合作用机制及环境对植物的影响具有重要的意义。2 观测系统2.1 特点1) 坚固紧凑2) 低维护3) 多样品同时测量 4) 用户自定义设置5) 多种测量协议6) 远程数据传输7) 安装方便8) 适用野外长期监测 9) 标准数据输出2.2 系统组成及技术指标2.2.1 系统由如下部分组成：1) 标准光适应探头或带暗适应单元的探头；2) 主机；3) 分线器(探头较多时配置)；4) 供电单元(交流或太阳能板供电)；5) 安装支架等附件6) 在线数据传输单元（标配WIFI）7) 远红光单元（可选）； 8）气象单元（可选）带暗适应模块的探头(闭合的状态)带暗适应模块的探头(打开的状态)主机太阳能供电系统可选部件：叶绿素含量传感器，用于监测植物营养胁迫NDVI、NDRE、PPR & CCCI传感器，用于监测植物干旱&氮胁迫地面安装方式带活动臂地面安装方式带活动臂4探头接线盒 8探头接线盒 智能手机modem（可选） 利用测量结果进行外部控制连接的部件 用于外部气象数据输入土壤水分探头和土壤温度探头接入盒 允许PSP32控制液体养分和水的分配2.2.2 技术指标：光适应测量参数：l Y(II)： (相关参数采用Loriaux 2013 方法校正)PSII的光量子产额，或ΔF/Fm’l ETR：相对电子传递速率 l PAR： 光合有效辐射l T：叶片温度l FMS：或FM’，光适应样品使用饱和脉冲测得的最大荧光l F：或Fs，光化光下的荧光信号（饱和脉冲照射之前）暗适应测量参数l FV/FM： PSII的最大光化学效率l FV/FO对胁迫更敏感的一个参数，但不测量植物效率l Fo最小荧光l FM最大荧光l FVl FO’可变荧光远红光（暗适应模块）照射后的最小荧光淬灭参数：l Hendrickson参数Y(NPQ), Y(NO), Y(II), NPQ, FV/FMl Kramer参数qL, Y(NPQ), Y(NO), Y(II), FV/FMKramer new：NPQ(T), qE(T), & qI(T) （近红色光源）l Puddle参数NPQ, qN，qP,Y(II), FV/FM以下参数需要配置暗适应模块l 淬灭弛豫参数（可选）qE、qM、qT、qZ和qIl Ruban/ Murchie 参数pNPQ & qPd快速光曲线：l rETRMAX 最大电子传递速率(Eiler and Peeters) l α是通过将ETR与PAR关联而创建的低PAR值处的初始斜率。 它提供了量子效率的量度l Ik最低饱和光强l Im 最佳光化光强硬件参数：光源：蓝光饱和脉冲强度： FM’校正，7000 μmols/m2/s 方形顶部脉冲，10000 μmols/m2/s可选红光饱和脉冲强度： FM’校正，7000 μmols/m2/s 方形顶部脉冲，10000 μmols/m2/s调制光源： Blue 455nm – 半波宽21nm的蓝色光源 Red 640nm—半波宽17nm的红色光源光化光源 蓝光，可达5000 μmols m-2 s-1红光，可达5000 μmols m-2 s-1远红光源： 结合暗适应模块用于Fo’测量或者暗适应模式中Fv/Fm测量前的预照射。检测方法： 脉冲调制式检测器&滤波器： 具有700 ~ 750带通滤波器的PIN光电二极管 采样速率： 1~10000点每秒，根据不同测量自动选择存储空间： 2GB算法： 25ms内8点平均值计算FM, FM', FO, & FS，降低噪音值输出: CSV文件，可以通过wifi，以太网、U盘传输；可选手机、无线点对点、卫星电话传输方式供电：可以根据要求提供外部12伏电池。可以使用太阳能电源和主电源。操作温度： -10℃~+50℃3 数据处理数据通过主控制器获取，可以通过多种方式下载，所有系统标配Wi-Fi模块，方便客户使用。系统界面为彩色触摸屏，可用于数据采集的编程，也可以使用PC和手机进行远程控制，获得的数据格式同Excel兼容，也可以导入各种数据处理软件进行分析，数采内部自带各种算法，用于计算各种模型参数。智能手机和电脑上软件控制和数据截图 数据采集器上界面5 产地： 美国

FC 00-C/1010GFP封闭式多光谱植物荧光成像系统是一个高度创新的，世界范围内广泛应用的多光谱动力学荧光成像系统。这个系统高度紧凑且可以实现测量样品的暗适应。它由一个CCD相机，4个固定的LED发光板，高性能PC和兼容软件包组成。仪器可选配一个8位滤波轮实现多波段成像。LED发光板的均一性照明面积为13× 13 cm。适用对象为小植物，离体叶片，海藻稀释物等。系统结构紧凑且易于实现样品的暗适应，功能强大的软件可以控制整个系统，获取数据和处理图像。应用领域植物光合特性和代谢紊乱筛选生物与非生物胁迫检测植物抗胁迫能力或者易感性研究气孔非均一性研究代谢混乱研究长势与产量评估植物&mdash &mdash 微生物交互作用研究植物&mdash &mdash 原生动物交互作用研究基因标记检测转基因表达研究功能特点：实验过程和测量参数荧光诱导过程（Kausky效应）分析叶绿素荧光淬灭过程（NPQ过程）分析PAR吸收系数测定QA再氧化过程分析OJIP曲线测定高达1µ s时间分辨率的快速荧光诱导分析可测量与计算多达50个参数: F0, FM, FV, F0' , FM' , FV' , QY(II)，NPQ, &Phi PSII, FV/FM, FV' /FM' , RFd, qN, qP, PAR-吸光系数, 电子传递速率(ETR), 及其它.实验过程和测量参数稳态荧光测定GFP，EGFP、wtGFP、BFP、YFP或者其它荧光蛋白及荧光素荧光诱导过程（Kausky效应）分析叶绿素荧光淬灭过程（NPQ过程）分析PAR吸收系数测定QA再氧化过程分析OJIP曲线测定高达1µ s时间分辨率的快速荧光诱导分析可测量与计算多达50个参数: F0, FM, FV, F0' , FM' , FV' , QY(II)，NPQ, &Phi PSII, FV/FM, FV' /FM' , RFd, qN, qP, PAR-吸光系数, 电子传递速率(ETR), 及其它典型样品叶片，整株植物，小树苗，果实，蔬菜，苔藓，地衣，藻青菌，绿藻，各种转基因植物，适用于不同植物样品的支架，培养皿与多孔板蒙版 操作软件与实验结果内置常用测量程序用户可自定义实验程序，界面友好可自动重复测量视野内单个植物或样品的自动识别与标记视野内所有样品数据的动力学分析多图像处理工具条形码读卡器支持，便于批量处理样品数据可导出为excelWindows 2000, XP, Vista，Win7兼容稳态荧光测定荧光蛋白和荧光素家族具有巨大的光谱多样性，它们通常具有不同的激发光谱和释放光谱。封闭式荧光成像系统上安装了完全由软件控制和电动驱动的滤波轮，以及一系列的滤光片组，可以来对GFP，EGFP、wtGFP、BFP、YFP或者其它波段荧光蛋白进行检测和成像。高分辨率相机1392 x 1040 像素 可选 640 x 480 像素或512 x 512 像素；低像素模式适用于快速荧光过程的捕获；高像素模式适用于叶绿素荧光和需要长时间曝光的弱稳态荧光测量或者需要高空间分辨率的情景（显微视野）7位滤波轮多色激发光源wtGFP 主激发峰 395 - 397 nm，发射峰 504 nm. 滤波器建议设置: 激发光420 nm短通，532/28 或 530/25 nm检测.EGFP 主激发峰中心波长488 nm，发射峰 507 - 509 nm. 滤波器建议设置:激发光480 nm短通，532/28 或 530/25 nm检测.BFP 主激发峰 384 nm，发射峰近 448 nm.滤波器建议设置: 激发光400 nm短通，469/35 nm检测. 配置型号指南：标准版1&mdash &mdash 超高速成像版：512 x 512 像素，50幅/秒超快CCD，适用于荧光参数的精细再现标准版2&mdash &mdash 超高分辨率版：1392 x 1040 像素分辨率，适用于高空间分辨率的应用，如气孔动态标准版3&mdash &mdash PAR吸收修正版：可测植物真实F0&rsquo 与PAR吸收系数，用于修正荧光参数和ETR 标准版4&mdash &mdash 功能增强版：超强STF，强度可达120,000 µ mol(photons)/m² .s，可实现100µ s脉冲，用于QA瞬间饱和与再氧化研究；可同时进行荧光蛋白与荧光素成像，包括GFP、wGFP、eGFP、YFP、BFP、CY3, CY5等，用于转基因研究。 1.FC 1000-H便携式叶绿素荧光成像系统 FC 1000-H便携式叶绿素荧光成像系统被设计用来在田间和实验室内对叶片和小植物的荧光参数成像进行动力学解析，典型的研究区域为3.5× 3.5 cm。在所有应用中，系统可以对光化光和饱和光诱导的荧光瞬变过程进行成像，光化光照射的时间和强度可以由用户自定义的程序来决定。软件包中包含了最常用的实验程序和简单实用且功能强大的程序设计语言，熟练的研究人员可以设计自己的闪光序列和测量过程。 FC 1000-H便携式叶绿素荧光成像系统是一个轻巧的便携系统，尤其适用于野外实验。系统可以通过肩背便携包中的密封铅酸电池在野外进行供电，稳固轻巧的三脚架使得野外测量变得简单易行。 2.FC 1000-LC便携式光合联用型叶绿素荧光成像系统FC 1000-LC便携式光合联用型叶绿素荧光成像系统专门设计来与光合仪的气体交换叶室安装在一起使用，是一个高度创新的，世界范围内广泛应用的多广谱动力学荧光成像系统。它具备其他荧光成像系统的所有特征。这个系统高度紧凑，且可以实现测量样品的暗适应。叶绿素荧光测量与成像可以与气体交换测量同步进行，获取更丰富准确的信息。而且精确的样品所处环境控制功能，例如影响光合和蒸腾速率的温度、相对湿度和氧气和CO2的分压，远优于普通叶绿素荧光成像系统。系统可与目前市场上绝大多数厂家的光合仪联用，如Licor，ADC，PPS等。3. FC800-O开放式植物荧光成像系统 FC 800-O开放式荧光成像系统是一款高度模块化的设备，具体配置可以定制。其LED发光板和饱和光源可以任意角度和到样品的距离排列，也可以通过调整CCD的位置来增加精度。标准配置的最大成像面积为13× 13 cm ，通过选择光源的尺寸，可调整最大成像面积为20× 20 cm 。测量参数与技术指标请参考FC-800-C封闭式植物荧光成像系统。4. FC 900-TR开放式植物样带叶绿素荧光扫描成像系统FC 900-TR开放式植物样带叶绿素荧光扫描成像系统高度紧凑，主要由一个扫描控制系统，CCD相机，4个固定的LED发光板，高性能PC和兼容软件包组成。仪器可选配一个8位滤波轮实现多波段成像。测量区域为200× 100 cm。该系统适用于实验室或样地中样带植株的原位快速测量，尤其适用于监测多因子实验中植物对各种处理的响应。测量参数与技术指标请参考FC-800-C封闭式植物荧光成像系统。尤其适用于高通量筛查和监测胁迫梯度对植物影响；适合户外与温室使用；结构坚固耐用，光源与相机位置可移动；无需取下或者移动样品；标准成像尺寸为20× 200 cm，其它尺寸可调整。5. FC 900-R野外移动式植物叶绿素荧光成像系统 FC 900-R野外移动式植物荧光成像系统主要由一个可移动支架，CCD相机，4个固定的LED发光板，高性能PC和兼容软件包组成。仪器可选配一个8位滤波轮实现多波段成像。LED发光板的均一性照明面积为20× 20 cm，适用于野外较大植物（如大豆、小麦）的原位无损测量。成像高度20 到 150 cm可调，可配真彩镜头。测量参数与技术指标请参考FC-800-C封闭式植物荧光成像系统。适用于野外大尺寸扫描测量面积20× 20 cm.移动系统极其坚固稳定可在粗糙地表轻松移动配置样品暗适应箱从 20 to 150 cm高度可调无需样品分离与破坏6. FC 900-A拱形三维立体植物叶绿素荧光扫描成像系统 FC 900-A拱形三维立体植物叶绿素荧光扫描成像系统是一个高度创新的多广谱动力学荧光成像系统。这个系统高度紧凑且可以实现对测量样品的3D成像，它由一个CCD相机，LED发光板，拱形支架，高性能PC和兼容软件包组成。FC 900-A拱形三维立体植物叶绿素荧光扫描成像系统通过自动程序获取样品台上整株植物的3D图像，适用于对植物进行3D空间异质性研究以及荧光蛋白与荧光素等荧光标记在植株上表达的空间异质性。专用于三维荧光成像独特耐用的结构支架光源位置可自动调整可移动的相机使得可以从任意角度测量无需分离与移动样品软件可生成3D图像7. XY-Plane多广谱大型植物叶绿素荧光扫描成像系统XY-Plane多广谱大型植物叶绿素荧光扫描成像系统是一个高度创新的多广谱动力学荧光成像系统。该系统可以实现测量样品的暗适应，它由一个CCD相机，4个固定的LED发光板，高性能PC和兼容软件包组成。仪器可选配一个8位滤波轮实现多波段成像，成像面积为80× 40 cm。适用对象为整株植物，离体叶片，海藻稀释物等。XY-Plane系统用于自动进行大型植物生长室中植物样品的大量筛选，FC 900-XY/8040植物荧光成像系统安装在一个坚固耐用的柜式结构中，所有部件可被安全存放，人性化的设计使得放置样品非常便捷。柜式结构内是一个光源和成像CCD位置可自由移动的自动控制框架。测量面积80× 40 cm.适用于高通量筛选尤其适合大培养盘中样品的多谱段分析适用于生物和非生物胁迫研究和转基因植物筛查光源与相机的高度和位置可调整无需分离与破坏样品8. FC 2000显微叶绿素荧光成像系统1. Micro-FluorCam FC 2000-ST内含: CCD 相机 简单显微镜架 光学组件 控制单元 高性能PC 激发光源 软件包 使用手册.2. Micro-FluorCam FC 2000-EN内含: CCD 相机 带可更换可扩展组件的机械强化显微镜架(Olympus BX40) 机械强化光学组件 控制单元 高性能PC 激发光源 软件包 使用手册.3. Micro-FluorCam FC 2000-MFW内含: 6位滤波轮 CCD相机 带可更换可扩展组件的机械强化显微镜架(Olympus BX40) 机械强化光学组件 控制单元 PC高性能PC 激发光源 软件包 使用手册.4. Micro-FluorCam FC 2000-EFW内含：6位完全软件控制的滤波轮 CCD相机 带可更换可扩展组件的机械强化显微镜架(Olympus BX40) 机械强化光学组件 控制单元 高性能PC 激发光源 软件包 使用手册.Micro-FluorCam FC2000-EFW: 6-位滤波器 (插入式)5. Kinetic Fluorescence Microscope FC 2000-Z 详见FKM多功能荧光动态显微监测系统 产地：欧洲 典型应用：1. CLAIRE M. M. GACHON etc. Single-cell chlorophyll fluorescence kinetic microscopy of Pylaiella littoralis (Phaeophyceae) infected by Chytridium polysiphoniae (Chytridiomycota). Eur. J. Phycol., (2006), 41(4): 395&ndash 403Fig. 2. UV激发荧光（壶菌属感染的褐藻过程）。A、C为亮视野图片；B、D为UV激发荧光情况；A、B为单细胞感染对照；C、D为严重感染对照。 Fig. 1.叶绿素荧光动力学（壶菌属感染的褐藻）.A为典型Kautsky诱导曲线（实线）与实测曲线比较；B为亮视野图片；C为 Fm值假彩图片；D为NPQ值假彩图片 请致电索取参考文献列表