FluorCamНастольна система багатоспектрального флуоресцентного зображення рослин

Найбільш широко застосовувані інструментальні технології для досліджень фенотипів рослин та фізіологічної екології

ПСІГоловний вчений компанії професор Недбал та президент компанії доктор Тртілек вперше поєднали технологію хлорофлуоресценції PAM з технологією CCD, щоб успішно розробити та виробляти систему хлорофлуоресценційного візуалізації FluorCam у світі в 1996 році (Heck et al., 1999; Недбал та ін., 2000; Govindjee and Nedbal, 2000）。 Технологія хлорофлуоресцентного візуалізації FluorCam стала важливим проривом в хлорофлуоресцентній технології 90-х років минулого століття, що дозволило вченим вивчати фотосинтез і хлорофлуоресценцію в двовимірний світ і мікросвіт. В даний час компанія PSI стала найавторитетнішим, найбільш широко використовуваним, найбільш всеосяжним і найбільш публікованим виробником хлорофлуоресцентної візуалізації в світі.

На верхньому лівому зображенні представлена технологія флуоресцентної візуалізації з хлорофілу FluorCam, розроблена в 1990-х роках (Photosynthesis Research, 66: 3-12, 2000), а на правому зображенні - кольорова візуалізація з лимона та флуоресцентної візуалізації з хлорофілу (Photosynthetica, 38: 571-579, 2000).

FluorCamНастольна система багатоспектрального флуоресцентного зображення рослин є високо інтегрованою, високо інноваційною, зручною в використанні, широко застосовуваною технологією високого рівня живого зображення рослин, високочутливі CCD-об'єктиви, 4 фіксовані світлодіодні джерела світла та системи управління, інтегровані в одну темну адаптаційну операційну коробку (також можна вибрати п'яту джерело світла в відповідності з вимогами), зразки рослин розміщені на перегородку в темній адаптаційній операційній коробці, Джерело світла забезпечується високостабільним блоком живлення, 4 високоенергетичні, високостабільні світлодіодні панелі однорідно освітлюють зразки рослин, площа зображення до 13×13 смСистема управління підключена до комп'ютера через USB і контролює та збирає аналітичні дані за допомогою програми FluorCam. Використовується для інших рослинних тканин, таких як листя рослин та фрукти, цілі рослини або культури багатьох рослин, мохові покриття та інші низькі рослини, водорості тощо. Широко застосовується в рослинах, включаючи фотофізіологічну екологію водоростей, фізіологію та чутливість до натиску протидій рослин, функцію пор, рослинне середовище, таке як реакція на забруднення грунту важкими металами та біологічне виявлення, виявлення та скрінінг стійкості рослин, селекціон

Основні особливості:

· Система, інтегрована в оперативну коробку для адаптації до темноти, проста в управлінні та зручна в переміщенні для аналізу вимірювань зображення адаптації до темноти як в лабораторії, так і на вулиці

· Високочутливий CCD-об'єктив з роздільною здатністю до 50 кадрів в секунду, швидкий захоплення хлорофлуоресцентних перехідних моментів, площа зображення до 13 х 13 см

· Це єдиний в світі висококласний хлорофлуоресцентний технологічний пристрій, який може проводити швидкий флуоресцентний динамічний аналіз зображення OJIP, який може отримати більш ніж 20 параметрів, таких як динамічна крива швидкого хлорофлуоресценту OJIP та Mo (початковий нахил кривої OJIP), фіксована площа OJIP, Sm (вимірювання енергії, необхідної для закриття всіх центрів світлової реакції), QY, PI (індекс продуктивності).

· Це єдине в світі висококласне хлорофлуоресцентне технологічне обладнання, яке може проводити аналіз відокислювальної динамічної візуалізації QA. Це може працювати з динамікою індукції хлорофлуоресценції одноциркулярного насиченого світла (STF).100 мксДо 120 000 мкмоль (фотонів) / м2.с

· Найбільш повнофункціональні та редагувані протоколи для хлорофлуоресценції, включаючи режим моментального знімку, Fv/Fm, індукційний ефект Каутського, 2 протоколи для аналізу хлорофлуоресценції (NPQ) (2 набори спеціальних схем для світла), криву LC-світлової відповіді, аналіз абсорбції PAR та NDVI-зображення, аналіз реоксидаційної динаміки QA (необхідно), аналіз швидкої флуоресценційної динаміки OJIP (необхідно) та зображення зеленого флуоресцентного білка GFP (необхідно) тощо

· Можна проводити автоматичний аналіз повторюваних вимірювань зображення, встановлюючи експериментальну програму (протоколи), кількість вимірювань та інтервали, система автоматично запускає циклічні вимірювання зображення та автоматично зберігає дані на комп'ютері за датою часу (з часовою маркою); Також можна встановити два експериментальних протоколи (Protocols); Наприклад, система автоматично запускає Fv / Fm протягом дня, автоматично запускає аналіз NPQ вночі тощо.

· З двокольоровим фотохімічним світловим джерелом, стандартна конфігурація червоного і білого, може бути додано червоний і синій двосмуговий фотохімічний світло, двокольоровий фотохімічний світло може використовуватися в різних пропорціях, щоб експериментувати різні якості світла для культур / рослин фотосинтезу.

Лівий малюнок A - Fv / Fm листя огірка в умовах 100% червоного джерела світла, а лівий малюнок B - Fv / Fm листя огірка в умовах 30% блакитного джерела світла; Верхній праворуч показує відношення інтенсивності фотосинтезу до інтенсивності світла (різні пропорції синього світла), а нижче праворуч - відношення провідності пори до інтенсивності світла (різні пропорції синього світла).

· Флуоресцентна візуалізація з хлорофілом, багатоспектральна флуоресцентна візуалізація, флуоресцентна візуалізація з GFP

· Додатковий модуль кольорового зображення TetraCam з максимальною площею зображення 20x25 см для аналізу морфології листя або рослини та контрастного аналізу хлорофлуоресцентного зображення

· Високоспектральне зображення та інфрачервоне теплозображення, цифрова візуалізація рослинних властивостей, повний аналіз вимірювань та аналіз рослинної форми, ефективності фотосинтезу, біохімічних властивостей, провідності пор, тиску та стійкості тощо

· Додатковий додаток до великої версії мобільної системи аналізу зображень рослин площею 35x35 см для виконання хлорофлуоресцентного зображення, інфрачервоного теплового зображення та аналізу RGB-зображення

Останні приклади застосування:

Гендрік КупперЗузана Бенедікті та інші, опубліковані в лютому 2019 року в «Plant Physiology». Analysis of OJIP Chlorophyll Fluorescence Kinetics and QA Reoxidation Kinetics by Direct Fast Imaging， У дослідженні вперше використовували надшвидкісний датчик зображення FluorCam, настільну флуоресцентну систему зображення рослинного хлорофлуоресценту, і систему багатоспектрального мікрофлуоресцентного зображення FKM, що забезпечує швидкість зображення до 4000fps@640x512 ， QA реоксидання хлорофілу флуоресцентної динаміки візуалізації вимірювання одного імпульсного насиченого світла блиску150,000мМоль/м2з1І.

Додаток: Параметри аналізу швидкої флуоресцентної динаміки OJIP включають:

а)ФоПочатковий флуоресцент або мінімальний флуоресцент, 50 мкс

б)ФжФлюоресценція при 2ms

в)ФіФлюоресценція при 60 мс

г)ПFm: максимальна флуоресценція

в)Вж=(Fj-Fo)/(Fm-Fo): відносна змінна флуоресценції ступеня j

в)ві= (Fi-Fo)/(Fm-Fo): відносна змінна флуоресценції i-го рівня

г)МоTRo/RC-ETo/RC=4(F300-Fo)/(Fm-Fo): початковий нахил флуоресцентного перехідного, або початковий нахил кривої OJIP

з)ПлощаДля порівняння різних зразків площа повинна бути стандартизована як: Sm = площа / (Fm-Fo), Sm є вимірюванням енергії, необхідної для закриття всіх центрів реакції світла.

і)фіксувати область: фіксована площа OJIP, крива OJIP 40 тонка, коли значення F до 1 секунди, коли площа нижче значення F

з)СМСтандартизована площа компенсації OJIP, що відображає кілька обробів скорочення QA

к)СС= Vj / Mo: Стандартизована площа компенсації фази OJ, що відображає редукцію QA однообігу

Л)N = Sm / Ss = Sm Mo (1 / Vj)OJIP QA (від 0 до t)_ФМ）

м)Phi­­_Po＝QY＝φpo＝TRo/ABS＝Fv/Fm， Максимальна квантова продуктивність світла, початкові співвідношення захоплення в центрі реакції квантового потоку поглинання світла

н)Псіо_＝ψo＝ETo/TRo＝1-Vj， Квантовий поток світла, що передає електрони, у квантовому потоці захоплення світла

о)Фі_Ео＝φ_Ео=ETo/ABS=(1-(Fo/Fm))(1-Vj)， Квантовий потік електронного транспорту світла при t = 0 (Quantum yield of electron transport at t = 0)

п)Phi_Do＝φ_{Зробити}＝1-φpo＝Fo/Fm， Квантова продуктивність розсіяного світла (t = 0)

у)Фі_пав= φpav = φpo (см/т)_ФМсередня квантова продуктивність світла, t_ФМЧас, необхідний для досягнення Fm (ms)

р)АБС / РКMo(1/Vj)(1/QY): квантовий потік поглинання світла в реакційному центрі.Активні центри (QA до QA- зменшення)(нижче). QY=TRo/ABS=Fv/Fm

з)TRo / RCMo(1/Vj): початковий (або максимальний) квантовий поток захоплення світла в реакційному центрі (що призводить до зменшення QA, тобто збільшення співвідношення закриття реакційного центру B)

т)ETo / РКMo(1/Vj) (1-Vj): початковий квантовий поток світла, що передає електрони в реакційний центр

у)DIo / RC(ABS/RC) - (TRo/RC): розсіяння енергії реакційного центру

в)АБС / CS: квантовий потік поглинання світла в одиниці розрізу зразка,CS означає збуджений поперечний переріз випробованого зразка(нижче). ABS/CSo = Fo, ABS/CSm = Fm, TRo/CSx = QY (ABS/CSx) - єдиний переріз захоплення енергії або квантового потоку світла

в)TRo / CSo= QY. Фо; ETo / CSo = φ_ЕоФо = QY. (1-Вж). Фо

Х)РК / CSxЩільність центру реакції,RC / CS0 (активні RC на збуджений поперечний переріз)

і)ПІ_АБС= (RC / ABS) (φpo / φ)_{Зробити}(ψo/Vj): індекс "продуктивності" або індекс виживання, заснований на поглинанні квантового потоку світла

з)ПІК= (RC / CSx) (φpo / φ)_{Зробити}(ψo/Vj): індекс «продуктивності» або індекс виживання на основі розрізу