ฟลูออร์แคมระบบถ่ายภาพเรืองแสงหลายสเปกตรัมของพืชเดสก์ท็อป

- เทคโนโลยีเครื่องมือที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดสำหรับการศึกษาฟีโนไทป์ของพืชและการทดลองทางนิเวศวิทยาทางสรีรวิทยา

PSIศาสตราจารย์ Nedbal หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของ บริษัท และ Dr. Trtilek ประธานของ บริษัท และอื่น ๆ เป็นครั้งแรกที่รวมเทคโนโลยีการเรืองแสง PAM คลอโรฟิลล์เข้ากับเทคโนโลยี CCD ประสบความสำเร็จในการพัฒนาและผลิตระบบการถ่ายภาพเรืองแสง FluorCam Chlorophyll ในปี 1996 (Heck et al. 1999; Nedbal ฯลฯ 2000; Govindjee and Nedbal, 2000）。 เทคโนโลยีการถ่ายภาพฟลูออเรสเซนต์คลอโรฟิลล์ของ FluorCam กลายเป็นความก้าวหน้าครั้งสำคัญของเทคโนโลยีการเรืองแสงคลอโรฟิลล์ในปี 1990 ทําให้การวิจัยของนักวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับการสังเคราะห์แสงและการเรืองแสงคลอโรฟิลล์เข้าสู่โลกสองมิติและโลกกล้องจุลทรรศน์ในคราวเดียว ปัจจุบัน PSI Corporation ได้กลายเป็นผู้ผลิตมืออาชีพของการถ่ายภาพเรืองแสงคลอโรฟิลล์ที่มีอำนาจมากที่สุดใช้กันอย่างแพร่หลายหลากหลายและตีพิมพ์มากที่สุด

ภาพด้านซ้ายบน FluorCam เทคโนโลยีการถ่ายภาพเรืองแสงคลอโรฟิลล์ (Photosynthesis Research, 66: 3-12, 2000) ซึ่งออกแบบโดย Nedbal ในปี 1990 และอื่น ๆ ด้านขวาเป็นภาพสีมะนาวและภาพเรืองแสงคลอโรฟิลล์ (Photosynthesis Research, 66: 3-12, 2000)

ฟลูออร์แคมระบบถ่ายภาพเรืองแสงหลายสเปกตรัมของพืชเดสก์ท็อปเป็นอุปกรณ์เทคโนโลยีการถ่ายภาพสิ่งมีชีวิตของพืชระดับไฮเอนด์แบบบูรณาการนวัตกรรมสูงใช้งานง่ายและใช้กันอย่างแพร่หลายเลนส์ CCD ที่มีความไวสูง 4 แผ่นแหล่งกำเนิดแสง LED คงที่และระบบควบคุม ฯลฯ รวมอยู่ในกล่องปฏิบัติการการปรับตัวที่มืด (นอกจากนี้ยังสามารถเลือกแผ่นแหล่งกำเนิดแสงที่ห้าด้านบนตามความต้องการ) ตัวอย่างพืชถูกวางไว้บนพาร์ติชันภายในกล่องปฏิบัติการการปรับตัวที่มืดความสูงของพาร์ติชัน 7 ระดับสามารถปรับได้ แหล่งกำเนิดแสงให้พลังงานจากหน่วยจ่ายไฟที่มีความเสถียรสูง 4 แผงแหล่งกำเนิดแสง LED ที่มีความเสถียรสูงมีความสม่ำเสมอในตัวอย่างพืชพื้นที่การถ่ายภาพสามารถเข้าถึง 13×13 ซม.; ระบบควบคุมเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ผ่าน USB และควบคุมและรวบรวมข้อมูลการวิเคราะห์ผ่านโปรแกรมซอฟต์แวร์ FluorCam นำไปใช้กับเนื้อเยื่อพืชอื่น ๆ เช่นใบและผลไม้พืชพืชทั้งหมดหรือเพาะปลูกพืชหลายชนิดไลเคนมอสและพืชอื่น ๆ ที่ต่ำกว่าสาหร่าย ฯลฯ ใช้กันอย่างแพร่หลายในพืชรวมถึงระบบนิเวศการสังเคราะห์แสงสาหร่ายสรีรวิทยาการบีบบังคับของพืชและความอ่อนไหวการทำงานของรูพรุนสภาพแวดล้อมของพืชเช่นการตอบสนองต่อมลพิษโลหะหนักในดินและการทดสอบทางชีวภาพการทดสอบความต้านทานของพืชและการคัดกรองการปรับปรุงพันธุ์พืช Phenotyping และการวิจัยอื่น ๆ

คุณสมบัติการทำงานหลัก:

· ระบบรวมอยู่ในกล่องปฏิบัติการการปรับตัวที่มืดใช้งานง่ายและสะดวกในการเคลื่อนย้าย มันสามารถดำเนินการวิเคราะห์การวัดการปรับตัวที่มืดทั้งภายในห้องปฏิบัติการและภายนอกอาคาร

· เลนส์ CCD ความไวแสงสูงความละเอียดเวลาได้ถึง 50 ชิ้นต่อวินาทีจับภาพชั่วคราวของคลอโรฟิลล์ได้อย่างรวดเร็วพื้นที่ถ่ายภาพสูงถึง 13x13 ซม

· เป็นอุปกรณ์เทคโนโลยีฟลูออเรสเซนต์คลอโรฟิลล์ระดับไฮเอนด์เพียงแห่งเดียวในโลกที่สามารถทำการวิเคราะห์การถ่ายภาพพลวัตการเรืองแสงอย่างรวดเร็วของ OJIP สามารถรับเส้นโค้งแบบไดนามิกฟลูออเรสเซนต์ของ OJIP ได้อย่างรวดเร็วและ Mo (ความลาดเริ่มต้นของเส้นโค้ง OJIP), พื้นที่คงที่ OJIP, Sm (การวัดพลังงานที่จำเป็นในการปิดศูนย์ปฏิกิริยาแสงทั้งหมด), QY, PI (ดัชนีประสิทธิภาพ) และอื่น ๆ มากกว่า 20 พารามิเตอร์

· เป็นอุปกรณ์เทคโนโลยีฟลูออเรสเซนต์คลอโรฟิลล์ระดับไฮเอนด์เพียงแห่งเดียวในโลกที่สามารถทำการวิเคราะห์ภาพไดนามิกของ QA reoxidation ซึ่งสามารถเรียกใช้แฟลชอิ่มตัวแบบหมุนเวียนเดียว (STF) การเรืองแสงของคลอโรฟิลล์ทำให้เกิดพลวัตความเข้มของแสงใน100 วินาที120,000 μmol (photons) / m ².s สามารถเข้าถึงได้ภายใน

· มีโปรแกรมทดลองฟลูออเรสเซนต์คลอโรฟิลล์ที่สามารถแก้ไขได้มากที่สุด (Protocols) รวมถึงโหมดสแนปช็อต Fv / Fm ผลการเหนี่ยวนำ Kautsky การวิเคราะห์การชุบแข็งฟลูออเรสเซนต์คลอโรฟิลล์ (NPQ) protocolas (ชุดโปรโตคอลการให้อาหารแบบกำหนดเอง 2 ชุด) เส้นโค้งการตอบสนองต่อแสง LC การดูดซับ PAR และการวิเคราะห์ภาพ NDVI การวิเคราะห์จลนศาสตร์รีออกซิเดชัน QA (ตัวเลือก) การวิเคราะห์พลศาสตร์เรืองแสงอย่างรวดเร็ว OJIP (ตัวเลือก) และการถ่ายภาพโปรตีนเรืองแสงสีเขียว GFP (ตัวเลือก) เป็นต้น

· สามารถทำการวิเคราะห์การวัดภาพซ้ำโดยอัตโนมัติตั้งค่าโปรแกรมทดลอง (Protocols) จำนวนการวัดและช่วงเวลาระบบจะทำการวัดภาพเป็นวงกลมโดยอัตโนมัติและฝากข้อมูลลงในคอมพิวเตอร์โดยอัตโนมัติตามวันที่เวลา (พร้อมการประทับเวลา); โปรแกรมทดลองสองโปรแกรม (Protocols); เช่นทำให้ระบบทำงานโดยอัตโนมัติ Fv / Fm ในเวลากลางวันและการวิเคราะห์อัตโนมัติ NPQ ในเวลากลางคืน ฯลฯ

· มีแหล่งกำเนิดแสงที่กระตุ้นด้วยแสงสีแบบสองสีการกำหนดค่ามาตรฐานคือสีแดงและสีขาวสามารถเลือกใช้แสงสีแบบสองแถบเช่นสีแดงและสีน้ำเงินแสงสีแบบสองสีสามารถจับคู่กับสัดส่วนที่แตกต่างกันเพื่อทดลองคุณภาพของแสงที่แตกต่างกันสำหรับพืช / พืชเพื่อประโยชน์ในการสังเคราะห์แสง

รูปด้านซ้ายคือ Fv / Fm ของใบแตงกวาในสภาพแหล่งกำเนิดแสงสีแดง 100% และรูปด้านซ้ายคือ Fv / Fm ของใบแตงกวาในสภาพแหล่งกำเนิดแสงสีน้ำเงิน 30% ภาพด้านบนขวาเป็นความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มของการสังเคราะห์แสงกับความเข้มของแสง (แสงสีฟ้าในสัดส่วนที่แตกต่างกัน) ภาพด้านล่างขวาเป็นความสัมพันธ์ระหว่างคำแนะนำรูพรุนกับความเข้มของแสง (แสงสีฟ้าในสัดส่วนที่แตกต่างกัน)

· การถ่ายภาพเรืองแสงคลอโรฟิลล์ที่ใช้งานได้,การถ่ายภาพเรืองแสงแบบหลายสเปกตรัม,GFP Stabilized Fluorescent Imaging

· อุปกรณ์เสริมสำหรับโมดูลการถ่ายภาพสี TetraCam พื้นที่การถ่ายภาพสูงสุด 20x25 ซม. สำหรับการวิเคราะห์ภาพสัณฐานวิทยาของใบหรือพืชและการวิเคราะห์การเปรียบเทียบการถ่ายภาพเรืองแสงของคลอโรฟิลล์

· อุปกรณ์เสริมสำหรับหน่วยถ่ายภาพสเปกตรัมสูงและหน่วยถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรด, การแปลงลักษณะพืช, การสร้างภาพ, การวัดที่ครอบคลุมและการวิเคราะห์รูปแบบพืช, ประสิทธิภาพการสังเคราะห์แสง, ลักษณะทางชีวเคมี, การนำรูขุมขน, การบีบบังคับและความต้านทาน ฯลฯ

· ระบบวิเคราะห์การถ่ายภาพพืชเคลื่อนที่ขนาดใหญ่สามารถเลือกได้พื้นที่การถ่ายภาพ 35x35 ซม. สามารถใช้การถ่ายภาพเรืองแสงคลอโรฟิลล์การถ่ายภาพความร้อนอินฟราเรดและการวิเคราะห์ภาพ RGB

กรณีการใช้งานล่าสุด:

เฮนดิริค คูปเปอร์โดยมี Zuzana Benedikty เป็นต้น,ในหนังสือ Plant Physiology ฉบับเดือนกุมภาพันธ์ 2562 เผยแพร่ Analysis of OJIP Chlorophyll Fluorescence Kinetics and QA Reoxidation Kinetics by Direct Fast Imaging， เป็นครั้งแรกในการศึกษาโดยใช้เซ็นเซอร์ถ่ายภาพความเร็วสูงพิเศษ FluorCam Desktop Phytochlorophyll Fluorescent Imaging System พร้อมระบบถ่ายภาพเรืองแสงด้วยกล้องจุลทรรศน์หลายสเปกตรัม FKM ความเร็วในการถ่ายภาพสามารถเข้าถึงได้ 4000fps@640x512 ， QA Reoxidized Chlorophyll Fluorescent Dynamic Imaging Measurement การวัดแสงอิ่มตัวแบบพัลส์เดี่ยว150,000μโมล / เมตร2เอส1。

สิ่งที่แนบมา: OJIP การกำหนดพลศาสตร์เรืองแสงอย่างรวดเร็วพารามิเตอร์การวิเคราะห์รวมถึง:

ก)โฟ: การเรืองแสงเริ่มต้นหรือการเรืองแสงขั้นต่ำการเรืองแสงที่50μs

ข)เฟจ: เรืองแสงที่ 2ms

ค)ฟี: เรืองแสงที่ 60ms

ดี)Pหรือ Fm: เรืองแสงสูงสุด

อี)วีเจย์= (Fj-Fo) / (Fm-Fo): ตัวแปรสัมพัทธ์เรืองแสงลำดับ j

อ)วี= (Fi-Fo) / (Fm-Fo): ตัวแปรสัมพัทธ์เรืองแสงลำดับ i

จี)โม= TRo / RC-ETo / RC = 4 (F300-Fo) / (Fm-Fo): ความชันเริ่มต้นชั่วคราวเรืองแสงหรือเรียกว่าความชันเริ่มต้นของเส้นโค้ง OJIP

h)พื้นที่: พื้นที่ระหว่างเส้นโค้ง OJIP และ Fm สามารถเรียกได้ว่าเป็นพื้นที่ชดเชย (complementary area) เพื่อเปรียบเทียบตัวอย่างที่แตกต่างกันอารีน่าต้องมีมาตรฐานเป็น: Sm = Area / (Fm-Fo), Sm คือการวัดพลังงานที่จำเป็นในการปิดศูนย์ปฏิกิริยาแสงทั้งหมด

i)พื้นที่แก้ไข: พื้นที่คงที่ OJIP พื้นที่ด้านล่างค่า F ที่ OJIP Curve 40 ถึง F ที่ 1 วินาที

j)สม.: พื้นที่การชดเชยมาตรฐาน OJIP สะท้อนให้เห็นถึงการหมุนเวียนหลายครั้งของการลด QA

k)เอสเอส= Vj / Mo: พื้นที่การชดเชยเฟสมาตรฐาน OJ สะท้อนถึงการลด QA แบบหมุนเวียนเดียว

ล)N = Sm / Ss = Sm Mo (1 / Vj): OJIP QA จำนวนรอบการคืนค่า (between 0 และ t_{เอฟเอ็ม}）

m)Phi­­_Po＝QY＝φpo＝TRo/ABS＝Fv/Fm， ผลผลิตโฟโตตอนสูงสุดอัตราการจับภาพเริ่มต้นของศูนย์ปฏิกิริยาฟลักซ์ฟลักซ์การดูดซับโฟโตตอน

n)จิต＝ψo＝ETo/TRo＝1-Vj， การจับภาพ ฟลักซ์ควอนตัม การส่งผ่านอิเล็กตรอน อัตราส่วนฟลักซ์ตอนของฟลักซ์ควอนตัม

โอ)พีเอโอ＝φ_เอโอ=ETo/ABS=(1-(Fo/Fm))(1-Vj)， การดูดซับฟลักซ์โฟตอน การส่งผ่านอิเล็กตรอน ฟลักซ์โฟตอน อัตราส่วนของฟลักซ์โฟตอน หรือการส่งผ่านอิเล็กตรอน (quantum yield of electron transport at t = 0)

พี)Phi_Do＝φ_ทำ＝1-φpo＝Fo/Fm， พลังงานกระจัดกระจาย ผลผลิตควอนตัมแสง (t=0)

q)Phi_pav= φpav = φpo (Sm / t)_{เอฟเอ็ม}), ผลผลิตโฟโตตอนโดยเฉลี่ย, t_{เอฟเอ็ม}เวลาที่ใช้ในการเข้าถึง Fm (ms)

r)ABS / RC= Mo (1 / Vj) (1 / QY): ฟลักซ์ส่องสว่างที่ดูดซับของศูนย์ปฏิกิริยาหน่วยศูนย์ปฏิกิริยาที่นี่หมายถึงเท่านั้นศูนย์ที่ใช้งาน (QA ถึง QA- ลด)(เสียงเดียวกัน) QY=TRo/ABS=Fv/Fm

s)TRo / RC= Mo (1 / Vj): ศูนย์ปฏิกิริยาหน่วยเริ่มต้น (หรือสูงสุด) จับฟลักซ์ควอนตัมแสง (นำไปสู่การลดลงของ QA นั่นคือการเพิ่มขึ้นของอัตราส่วนการปิดศูนย์ปฏิกิริยา B)

ที)ETo / RC= Mo (1 / Vj) (1-Vj): การส่งผ่านอิเล็กตรอนเริ่มต้นของศูนย์ปฏิกิริยาหน่วย ฟลักซ์ส่องสว่าง

u)DIo / RC= (ABS / RC) - (Tro / RC): การกระจายพลังงานของศูนย์ปฏิกิริยาหน่วย

v)เอบีเอส / ซีเอส: การดูดซับฟลักซ์ตอนของส่วนตัวอย่างหน่วยCS หมายถึงตัวข้ามที่ตื่นเต้นของตัวอย่างที่ทดสอบ(เสียงเดียวกัน) ABS / CSo = Fo, ABS / CSm = Fm, TRo / CSx = QY (ABS / CSx) - หน่วยส่วนจับพลังงานหรือฟลักซ์ส่องสว่าง

w)TRo / CSo= QY Fo; ETo / CSo = φ_เอโอFo = QY (1-Vj). โฟ

x)RC / CSx: ความหนาแน่นของศูนย์ปฏิกิริยา,RC / CS0 (RCs ที่ใช้งานต่อตัวข้ามที่ตื่นเต้น)

y)PI_{เอบีเอส}= (RC / ABS) (φpo / φ)_ทำ) (ψo / Vj): ดัชนี "ประสิทธิภาพ" หรือดัชนีการอยู่รอดขึ้นอยู่กับการดูดซับฟลักซ์ตอนของแสง

z)PICs= (RC / CSx) (φpo / φ)_ทำ) (ψo / Vj): ดัชนี "ประสิทธิภาพ" หรือดัชนีการอยู่รอดตามส่วน