FluorCam封閉式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)

PSI公司科學(xué)家Nedbal教授與公司總裁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、使用、種類面、發(fā)表論文多的葉綠素?zé)晒獬上駥I(yè)生產(chǎn)廠商

上左圖為上世紀(jì)90年代Nedbal等設(shè)計的FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)（Photosynthesis Research, 66: 3-12, 2000），右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:

· 系統(tǒng)集成于暗適應(yīng)操作箱內(nèi)，操作簡便、便于移動，既可在實驗室內(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)成像分析的葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)設(shè)備，可運行單周轉(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

· 具備功能的、可編輯的葉綠素?zé)晒鈱嶒灣绦颍≒rotocols），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)一個實驗程序（Protocols）、測量次數(shù)及間隔，系統(tǒng)將自動循環(huán)運行成像測量，并自動將數(shù)據(jù)按時間日期存入計算機(jī)（帶時間戳）；還可預(yù)設(shè)兩個實驗程序（Protocols）；比如使系統(tǒng)白天自動運行Fv/Fm，夜間自動運行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，以便實驗不同光質(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，大成像面積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；大光化學(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，以便實驗不同光質(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，不會因為用大量光強(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 ,Fv',Ft,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，Φ_II，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）、PI_ABS（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（實況測試）、Protocols（實驗程序選擇定制）、Pre–processing（成像預(yù)處理）、Result（成像分析結(jié)果）等功能菜單

· 客戶定制實驗程序協(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），具備實驗程序語言和腳本，用戶也可利用Protocol菜單中的向?qū)С绦蚰０孀杂蓜?chuàng)建新的實驗程序

· 自動測量分析功能：可設(shè)置一個實驗程序（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“信號計算再平均”模式（算數(shù)平均值）和“信號平均再計算”模式，在高信噪比的情況下選用“信號計算再平均”模式，在低信噪比的情況下選擇“信號平均再計算”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、綠波輪及濾波器、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）大高度可達(dá)12cm

· 給光制式：靜態(tài)或動態(tài)（正弦式）

· 光譜響應(yīng)：540 nm處量子效率(70%)，400 nm和650 nm處轉(zhuǎn)降50%

· 讀出噪音：低于12eRMS，典型10e

· 滿阱容量：大于70,000 e (unbinned)

· Bios：固件可升級

· 通訊方式：千兆以太網(wǎng)

· 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

產(chǎn)地：捷克PSI

附：其它FluorCam葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)

1. FluorCam便攜式光合聯(lián)用葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)：可與LCProSD光合儀、Licor6400光合儀等聯(lián)用

2. FluorCam便攜式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)：成像面積3.5x3.5cm，具暗適應(yīng)葉夾及多功能輕便三腳架，可用于實驗室或野外測量和監(jiān)測

3. FluorCam便攜式Chl/GFP熒光成像系統(tǒng)：為便攜式熒光成像系統(tǒng)的擴(kuò)展版，可同時進(jìn)行葉綠素?zé)晒獬上穹治龊虶FP綠色熒光蛋白成像分析

4.FluorCam封閉式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)：LED光源、CCD熒光監(jiān)測鏡頭、控制單元等集成于暗適應(yīng)操作箱內(nèi)形成一個完整的主機(jī)系統(tǒng)，是世界上可進(jìn)行QA再氧化動力學(xué)和OJIP測量分析的葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)，成像面積13x13cm

5.FluorCam封閉式Chl/GFP熒光成像系統(tǒng)：為封閉式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)的擴(kuò)展版，可同時進(jìn)行葉綠素?zé)晒獬上穹治龊虶FP綠色熒光蛋白成像分析

6.FluorCam開放式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)：模塊式，具備高度可擴(kuò)展性，可自由選配不同的激發(fā)光源及相應(yīng)濾波器以對葉綠素?zé)晒鈩討B(tài)及穩(wěn)態(tài)熒光等進(jìn)行成像分析，鏡頭高度可調(diào)，成像面積13x13cm

7.FluorCam開放式大型版葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)：成像面積可達(dá)20x20cm

8. FKM多光譜熒光動態(tài)顯微成像與光譜分析系統(tǒng)：多激發(fā)光、多光譜熒光成像與光譜分析，可對葉綠素?zé)晒鈩討B(tài)、QA再氧化、OJIP快速熒光動力學(xué)進(jìn)行顯微成像分析和光譜分析，還可對GFP熒光、細(xì)胞熒光染色等進(jìn)行顯微成像分析

9.FluorCam移動式大型葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)：大型葉綠素?zé)晒獬上衿脚_安裝在具輪子的支架上，方便移動，成像平臺可上下移動，成像面積達(dá)35x35cm

10.FluorCam樣帶掃瞄式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)：大型成像平臺可在100－500cm的支架上對樣帶進(jìn)行掃瞄成像，標(biāo)配掃瞄區(qū)域長度為400cm，成像平臺可沿樣帶精確定位自動掃瞄，可選配RGB真彩掃瞄成像，從而實現(xiàn)葉綠素?zé)晒獬上窈驼娌食上穹治?/span>

11.FluorCam多光譜熒光成像系統(tǒng)：屬多激發(fā)光、多光譜熒光成像系統(tǒng)，不僅可對葉綠素?zé)晒膺M(jìn)行成像分析，還可對UV紫外光激發(fā)F440（藍(lán)色熒光）、F520（綠色熒光）、F690（紅色熒光）和F740（紅外熒光）進(jìn)行成像分析用于研究檢測植物脅迫與抗性，有標(biāo)準(zhǔn)配置、擴(kuò)展配置和大型配置3種型號

12. PlantScreen葉綠素?zé)晒馀cRGB真彩自動掃瞄成像系統(tǒng)：是PlantScreen系列高通量植物表型成像分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)版，可對葉綠素?zé)晒夂椭参颮GB真彩進(jìn)行成像分析，以分析檢測植物的功能表型和形態(tài)表型，自動掃瞄范圍為60x129cm，定位定時并得到4維（XYZ三維位置信息和時間信息）測量數(shù)據(jù)