FluorCamSistema de imágenes de fluorescencia multiespectral de plantas de escritorio

- - la tecnología instrumental más utilizada en la investigación experimental del fenotipo vegetal y la ecología fisiológica

PSIEl profesor nedbal, científico jefe de la compañía, y el Dr. trtilek, Presidente de la compañía, entre otros, combinaron por primera vez la tecnología de fluorescencia de clorofila PAM con la tecnología CC y desarrollaron con éxito el sistema de imágenes de fluorescencia de clorofila fluorcam en el mundo en 1996 (heck y otros, 1999; Nedbal, etc., 2000; Govindjee and Nedbal, 2000）。 La tecnología de imágenes de fluorescencia de clorofila fluorcam se convirtió en un importante avance en la tecnología de fluorescencia de clorofila en la década de 1990, lo que hizo que el estudio de los científicos sobre la fotosíntesis y la fluorescencia de clorofila entrara repentinamente en el mundo bidimensional y el mundo microscópico. En la actualidad, PSI se ha convertido en el fabricante profesional de imágenes de fluorescencia de clorofila más autorizado, más utilizado, más completo y más publicado del mundo.

La imagen de la izquierda superior muestra la tecnología de imagen de fluorescencia de clorofila fluorcam diseñada por nedbal y otros en la década de 1990 (photosynthesis research, 66: 3 - 12, 2000), y la imagen de color de limón y la imagen de fluorescencia de clorofila a la derecha (photosynthetica, 38: 571 - 579, 2000).

FluorCamEl sistema de imágenes fluorescentes multiespectrales de plantas de escritorio es un equipo de tecnología de imágenes vivas de plantas de alta gama altamente integrado, altamente innovador, fácil de usar y ampliamente utilizado. lentes CLD de alta sensibilidad, cuatro placas de fuente de Luz LED fijas y sistemas de control están integrados en una caja de operación de adaptación oscura (también se puede seleccionar Una quinta placa de fuente de luz en la parte superior según sea necesario). las muestras de plantas se colocan en un tabique en la Caja de operación de adaptación oscura, y la altura del tabique es ajustable en el nivel 7; La fuente de luz es suministrada por la unidad de suministro de energía de alta estabilidad, y la uniformidad de cuatro placas de fuente de Luz LED de alta energía y alta estabilidad brilla en muestras de plantas, con un área de imagen de hasta 13.×13 cm; el sistema de control está conectado a la computadora a través de USB y controla y recopila datos de análisis a través del programa de software fluorcam. Es adecuado para otras organizaciones vegetales, como hojas y frutas de plantas, plantas enteras o cultivadas, plantas bajas como líquenes de musgo, algas, etc. es ampliamente utilizado en plantas, incluida la ecología fotosintética de algas, la fisiología y susceptibilidad al estrés adverso de las plantas, la función estomacal, el medio ambiente vegetal como la respuesta a la contaminación por metales pesados del suelo y La detección biológica, la detección y selección de Resistencia vegetal, la cría de cultivos, la investigación de fenotiping y así sucesivamente.

Principales características funcionales:

· El sistema está integrado en la Caja de Operaciones de adaptación oscura, que es fácil de operar y fácil de mover, y puede realizar mediciones y análisis de imágenes de adaptación oscura tanto en el laboratorio como al aire libre.

· Lente de transferencia de alta sensibilidad, con una resolución de tiempo de 50 por segundo, captura rápida de Transición de fluorescencia de clorofila y un área de imagen de 13 x 13 cm

· Es el único equipo técnico de fluorescencia de clorofila de alta gama en el mundo que puede realizar análisis de imágenes dinámicas de fluorescencia rápida de ojip, y puede obtener más de 20 parámetros como la curva dinámica de fluorescencia de clorofila rápida de ojip y mo (pendiente inicial de la curva de ojip), área fija de ojip, SM (medida de la energía necesaria Para cerrar todos los centros de reacción óptica), qy, Pi (Índice de rendimiento), etc.

· Es el único equipo técnico de fluorescencia de clorofila de alta gama del mundo que puede realizar análisis de imágenes cinéticas de reoxidación qa, que puede operar la dinámica de inducción de fluorescencia de clorofila de flash saturado de rotación única (stf), con una intensidad de luz de100 µsPuede alcanzar 120.000 μmol (photons) / M 2.s.

· Con los programas experimentales de fluorescencia de clorofila más funcionales y editables (protocolos), incluyendo modo de instantánea, FV / fm, efecto de inducción kautsky, dos protocolas de análisis de endurecimiento de fluorescencia de clorofila (npq) (2 conjuntos de esquemas de atenuación personalizados), curva de respuesta de luz lc, análisis de absorción par y imagen ndvi, análisis de cinética de reoxidación Qa (selección), análisis de dinámica de fluorescencia rápida ojip (selección) y imagen de proteína de fluorescencia verde GFP (selección), etc.

· Se puede realizar un análisis automático de medición de imágenes repetidas, preestablecer un programa experimental (protocolos), el número y el intervalo de medición, el sistema circulará automáticamente la medición de imágenes y depositará automáticamente los datos en la computadora por fecha de tiempo (con marca de tiempo); También se pueden preestablecer dos programas experimentales (protocolos); Por ejemplo, hacer que el sistema funcione automáticamente FV / FM durante el día, ejecutar automáticamente el análisis npq por la noche, etc.

· Cuenta con una fuente de luz fotoquímica de doble color, configuración estándar de rojo y blanco, opcional con luz fotoquímica de doble banda como rojo y azul, y la luz fotoquímica de doble color se puede combinar en diferentes proporciones para experimentar los beneficios fotosintéticos de diferentes calidades de luz para cultivos / plantas.

La imagen a de la izquierda es FV / FM de las hojas de pepino bajo 100% de fuente de luz roja, y la imagen B de la izquierda es FV / FM de las hojas de pepino bajo 30% de fuente de luz azul; La imagen superior derecha muestra la relación entre la intensidad de la fotosíntesis y la intensidad de la luz (diferentes proporciones de luz azul), y la imagen inferior derecha muestra la relación entre la conductividad estomacal y la intensidad de la luz (diferentes proporciones de luz azul).

· Imagen de fluorescencia de clorofila operativa, imagen de fluorescencia multiespectral, imagen de fluorescencia en Estado estable de GFP

· Opcional con módulo de imagen en color tetracam, área máxima de imagen 20x25 cm, para análisis de imágenes morfológicas de hojas o plantas y análisis comparativo de imágenes de fluorescencia de clorofila

· Se puede combinar con unidades de imagen hiperespectral y unidades de imagen térmica infrarroja, digitalización y visualización de rasgos vegetales, medición y análisis exhaustivos de la morfología vegetal, eficiencia fotosintética, rasgos bioquímicos, conductividad estomacal, estrés y resistencia, etc.

· Se puede optar por una versión a gran escala del sistema móvil de análisis de imágenes vegetales, con un área de imagen de 35 x 35 cm, que puede ejecutar imágenes de fluorescencia de clorofila, imágenes térmicas infrarrojas y análisis de imágenes rgb.

Los últimos casos de aplicación:

Hendrik KupperCon Zuzana benedikty, entre otros, en "plant physiology", publicada en febrero de 2019, se publica Analysis of OJIP Chlorophyll Fluorescence Kinetics and QA Reoxidation Kinetics by Direct Fast Imaging， Por primera vez, el estudio utiliza el sistema de imágenes de fluorescencia de clorofila vegetal de escritorio fluorcam y el sistema de imágenes de microfluorescencia multiespectral fkm, con una velocidad de imagen de hasta 4000fps@640x512 ， Imagen dinámica de fluorescencia de clorofila reoxidada por QA para medir el flash saturado de un solo pulso150.000μmolar/m2.s1.

Anexo: los parámetros de análisis de la determinación de la dinámica de fluorescencia rápida de ojip incluyen:

a)Fo: fluorescencia inicial o mínima, fluorescencia a 50 μs

b)Fj: fluorescencia a 2 ms

c)Fi: fluorescencia a 60 ms

d)PO fm: fluorescencia máxima

e)Vj= (fj - fo) / (fm - fo): variable relativa de fluorescencia de orden j

f)Vi= (fi - fo) / (fm - fo): variable relativa de fluorescencia de orden I

g)Mo= tro / RC - Eto / RC = 4 (f300 - fo) / (fm - fo): pendiente inicial del transitorio fluorescente, o pendiente inicial de la curva ojip

h)Área: área entre la curva ojip y la fm, que se puede llamar área de compensación (área de compensación) para comparar diferentes muestras, área necesita ser estandarizada como: SM = área / (fm - fo), SM es una medida de la energía necesaria para cerrar todos los centros de reacción óptica

i)Fijar Área: área fija de ojip, área por debajo del valor F a 1 segundo cuando la curva de ojip 40 es delicada

j)Sm: estandarizar el área de compensación de ojip, reflejando la restauración de Qa de múltiples rotaciones

k)Ss= VJ / mo: estandarizar el área de compensación de la fase de do, reflejando la reducción de Qa de rotación única

l)N = Sm / Ss = Sm Mo (1 / Vj): ojip QA restauró el número de rotación (beteen 0 y T_Fm(...)

m)Phi­­_Po＝QY＝φpo＝TRo/ABS＝Fv/Fm， Producción máxima de cuánticos ópticos, tasa de captura inicial del Centro de reacción de flujo de cuánticos ópticos absorbidos

n)Psi_o＝ψo＝ETo/TRo＝1-Vj， Relación de flujo cuántico de luz transmitida por electrones en el flujo cuántico de luz capturado

o)El Phi_Eo＝φ_Eo=ETo/ABS=(1-(Fo/Fm))(1-Vj)， Relación de flujo cuántico de luz transmitida por electrones en el flujo cuántico de luz absorbida, o rendimiento cuántico de luz transmitida por electrones (rendimiento cuántico de transporte electrónico en t = 0)

p)Phi_Do＝φ_Hacer＝1-φpo＝Fo/Fm， Producción cuántica de pérdida de energía (t = 0)

q)Phi_pav= φpav = φpo (Sm/t)_Fm), producción óptica media, t_FmTiempo necesario para alcanzar la FM (ms)

r)ABS / RC= mo (1 / vj) (1 / qy): es el flujo cuántico de luz absorbida en el Centro de reacción de la unidad, y el Centro de reacción aquí solo se refierelos centros activos (QA a QA – reducción)(el mismo a continuación). QY=TRo/ABS=Fv/Fm

s)TRo / RC= mo (1 / vj): flujo cuántico de luz capturado inicialmente (o máximo) por unidad de centro de reacción (lo que resulta en una reducción de qa, es decir, un aumento de la tasa de cierre del Centro de reacción b)

t)ETo / RC= mo (1 / vj) (1 - vj): flujo cuántico de transferencia electrónica inicial en el Centro de reacción de la unidad

u)DIo / RC= (abs / rc) - (tro / rc): pérdida de energía en el Centro de reacción de la unidad

v)ABS y CS: flujo cuántico de luz absorbida por unidad de sección transversal de la muestra,CS significa la sección transversal excitada de la muestra ensayada.(el mismo a continuación). ABS / CSO = fo, ABS / CSM = fm, tro / csx = qy (abs / csx) - Energía de captura por unidad de sección transversal o flujo cuántico óptico

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

x)RC/CSx: densidad del Centro de reacción,RC / CS0 (RC activos por sección transversal excitada)

y)PI_ABS= (RC/ABS) (φpo/φ)_Hacer) (psi o / vj): índice de "rendimiento" o índice de supervivencia basado en el flujo cuántico de luz absorbida

(z)PICs=(RC/CSx)(φpo/φ)_Hacer) (psi o / vj): índice de "rendimiento" o índice de supervivencia basado en la sección transversal