Fluorcam多光谱荧光成像技术及其应用

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植物表型组学研究技术(一)FluorCam 叶绿素荧光成像技术

植物表型组学研究技术(一)FluorCam 叶绿素荧光成像技术

植物表型组学研究技术(一) ——FluorCam叶绿素荧光成像技术

FluorCam叶绿素荧光成像技术

Rousseau等(High throughput quantitative phenotyping of plant resistance using chlorophyll fluorescence image analysis.Plant Methods, 2013, 9:17),利用FluorCam开放式叶绿素荧光成像系统作为高通量表型分析平台,采用图像阈值分割等分析方法,对植物病原体感染进行了定量分析检测,根据Fv/Fm将感染分为不同阶段/等级,特别是可以将用其它方法难以分辨出来的感染前期加以分辨,并对5个品种的菜豆对普通细菌性疫病的抗性进行了定量分析评价。

PSI公司首席科学家Nedbal教授与公司总裁Trtilek博士等首次将PAM叶绿素荧光技术(Pulse Amplitude Modulated technique——

脉冲调制技术)与CCD技术结合在一起,于1996

年在世界上成功研制生产出FluorCam叶绿素荧

光成像系统(Heck等,1999;Nedbal等,2000;

Govindjee and Nedbal, 2000)。FluorCam叶

绿素荧光成像技术成为上世纪90年代叶绿素荧

光技术的重要突破,使科学家对光合作用与叶

绿素荧光的研究一下子进入二维世界和显微世

界,广泛应用于植物生理生态、植物胁迫与抗

性监测、作物育种、植物表型分析等。不同于

其它成像分析技术,FluorCam叶绿素荧光成像

luphoscan工作原理

luphoscan工作原理

luphoscan工作原理

在本篇文章中,我将为你详细解释luphoscan的工作原理。luphoscan是一种高级光学显微技术,它结合了多个先进的成像技术,包括荧光显微镜、激光共聚焦显微镜和双光子显微镜,以提供高分辨

率和深度成像。

1. 光学原理:

Luphoscan利用光学原理来实现高分辨率成像。它使用一个光源(通常是激光器),通过透镜和镜片对样品进行照射。被照射的样品中的

物质会与光发生相互作用,如吸收、散射或荧光发射。这些与光相互

作用的过程将提供样品的信息。

2. 荧光显微镜成像:

在luphoscan中,荧光显微镜用于观察样品中的荧光信号。它通过激发样品中的荧光染料或标记物,并检测样品发出的荧光信号。由于荧

光信号的强度和时域信息,我们可以获得关于样品中特定分子的信息,如分子的位置、表达水平和活性等。这使得荧光显微镜成为生物医学

研究中常用的成像工具。

3. 激光共聚焦显微镜成像:

激光共聚焦显微镜是一种高分辨率的成像技术。它通过使用激光束逐

点扫描样品来提供3D图像。在luphoscan中,激光共聚焦显微镜用于获得样品的表面和内部的高分辨率荧光图像。它通过对激光束进行精确的聚焦和调制来抑制来自样品其他部分的背景信号,从而提高成像的对比度和分辨率。

4. 双光子显微镜成像:

双光子显微镜是一种高分辨率、深度成像技术。它通过在样品中同时吸收两个光子来实现成像。与传统的单光子显微镜不同,双光子显微镜只在光束的焦点处产生荧光信号,从而提高了成像的深度。在luphoscan中,双光子显微镜被用于观察样品深处的结构和过程。

荧光成像技术在生物学研究中的应用

荧光成像技术在生物学研究中的应用

荧光成像技术在生物学研究中的应用

荧光成像技术是一种重要的生物学研究手段。该技术通过利用荧光染料的特殊

性质,在生物体内标记感兴趣的分子,并通过成像技术来研究这些分子在细胞和组织层面上的功能和动态变化。随着技术的不断发展,荧光成像技术在生物学研究中的应用越来越广泛,不仅帮助科学家们深入了解生命科学的各个方面,同时也对临床医学和药物研究产生了重要的影响。

一、荧光成像技术的优势

相对于其他成像技术,荧光成像技术具有以下优势:

1. 非破坏性:荧光成像技术使用的荧光染料不会对生物样本造成破坏,可以在

生物样本中实现实时检测;

2. 高灵敏度:荧光成像技术可以探测到分子水平的变化,检测灵敏度高;

3. 高分辨率:荧光成像技术可以实现在细胞和组织层面上的高分辨率成像,可

以对分子的微小变化进行观察。

二、 1. 细胞成像

荧光成像技术在细胞成像中得到了广泛应用。对于许多生命过程,如细胞增殖、细胞运动、细胞分化等,荧光成像技术都可以提供非常有力的帮助。例如,通过使用Green Fluorescent Protein(GFP)标记细胞,可以实现对细胞增殖、细胞运动、

细胞分化这些生命过程的实时监测。

2. 蛋白质交互作用研究

荧光成像技术可以用于研究蛋白质分子之间的交互作用。例如,通过利用荧光

共振能量转移(FRET)技术,可以研究蛋白质相互作用的动态过程和空间结构。

这种技术可以在活细胞内实现,非常适合研究蛋白质相互作用过程中重要的生命过程。

3. 分子传输研究

荧光成像技术可以用于研究生物分子在细胞内部的运输路线。例如,可以利用荧光标记来跟踪蛋白质运输的路线,从而深入了解分子转运过程中的分子动力学。

fluoromax 荧光光谱仪操作流程

fluoromax 荧光光谱仪操作流程

嘿,如果你想知道如何使用氟瘤荧光分光计,这是你怎么做的。确保机器全部安装好,准备出发。只要跟着这些步骤让它运行。别紧张!

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在你潜入这个迷人的世界之前,重要的是要遵循正确的步骤来确保准

确可靠的结果。系好安全带准备用荧光光光谱仪进行荧光冒险

仪器启动后,最初的行动方针是利用控制面板启动系统。这一必要过

程要求确定相关的参数,包括引力和排放波长,以及根据试验的具体

要求确定的任何其他必要环境。在系统初始化之后,操作者有义务通

过对仪器进行标准参考样本的检验来确定仪器的校准。这一细致的步

骤有助于纠正任何潜在的基线抵消或探测器的非线性,从而确保仪器

测量的精确性。该系统已经正式启动和校准,该工具现已做好准备,

按照现行缔约方的指示和政策对样本进行严格分析。

FluorCam叶绿素荧光成像一

FluorCam叶绿素荧光成像一
FluorCam叶绿素荧光成像技术
(2012年5月中科院植物所 叶绿素荧光技术及其应用研习班) 易科泰生态技术公司 Ecolab生态研究室
FluorCam叶绿素荧光成像技术及其应用
• • • • • 叶绿素荧光技术 FluorCam叶绿素荧光成像 FluorCam叶绿素荧光成像应用案例 Ecolab实验室叶绿素荧光成像实验 FluorPen手持式叶绿素荧光仪与AquaPen 藻类荧光仪
– FluorCam叶绿素荧光成像系列产品 – FL3500/FL5000双调制荧光仪系列产品 – FluorPen及AquaPen等手持式荧光仪产品 – 光养生物反应器等藻类培养与在线监测产品 – 光源与植物培养室
• Walz:德国,主要产品为PAM2500叶绿素荧光仪等 • OpKcs:美国,主要产品为OS5p-­‐PAM叶绿素荧光仪 等
叶绿素荧光技术常用参数
• Fo、Fm与QY,此外还有PAR_Abs及ETR • Kautsky诱导效应:Fo,Fp,Fv,Ft_Lss,QY, Rfd • 荧光淬灭分析:Fo,Fm,Fp,Fs,Fv,QY, ΦII,NPQ,Qp,Rfd,qL等50多个参数 • OJIP与JIP-­‐test:Fo,Fj,Fi,P或Fm,Mo(OJIP 曲线初始斜率)、OJIP固定面积、Sm(对关闭 所有光反应中心所需能量的量度)、QY、PI等 • 光响应曲线LC:Fo,Fm,QY,QY_Ln

荧光光谱成像

荧光光谱成像

荧光光谱成像

荧光光谱成像是一种先进的成像技术,主要应用于生物医学和材料科学领域。该技术利用试样发射的荧光信号的特定光谱来创建图像。

下面简要介绍荧光光谱成像的原理、应用和未来发展趋势。

一、原理

荧光光谱成像的原理基于荧光现象。当试样受到激发光时,其中的分子会吸收能量并跃迁到激发态。在退激发过程中,这些分子会发出荧光信号。不同类型的分子具有不同的发射光谱,这就是荧光光谱成像的基础。

荧光光谱成像从样品的表面开始,“扫描”激发光来激发分子,然后检测分子所发射的荧光。这个过程可以覆盖一个高达数百平方毫米的区域,并能够生成三维图像。荧光光谱成像通常还配备有时间分辨仪,能够确定发射光的发射时间。利用这个效果,科学家可以更容易地分离复杂的混合样品中的分子。

二、应用

1. 生命科学

荧光光谱成像被广泛应用于生物医学领域,可以用于分析各种组织和

细胞样品,例如肿瘤组织、神经元以及免疫细胞。通过深入了解生物分子发射荧光信号的光谱,这项技术可以帮助科学家研究细胞、蛋白质和DNA等生物分子的结构和功能。

2. 材料科学

除了生物医学应用外,荧光光谱成像还广泛应用于材料科学。这项技术可以用于研究荧光标记颗粒、光电材料、纳米材料和光学薄膜。对于这些试样,荧光光谱成像可以帮助科学家确定它们的分子组成、表面性质和电子能级结构。

三、未来发展趋势

荧光光谱成像技术的发展趋势包括以下方面:

1. 激光技术的发展将使激发光的能量变得更精细、更可控,从而提高荧光光谱成像的灵敏度和分辨率。

2. 荧光标记技术的进步将使荧光光谱成像在生命科学和材料科学中的应用更加广泛。

叶绿素荧光成像技术及其在光合作用研究中的应用

叶绿素荧光成像技术及其在光合作用研究中的应用

Fluorcam荧光成像技术及其在光合作用研究

中的应用

Eco‐lab生态实验室

北京易科泰生态技术有限公司

info@eco‐

目录

1、叶绿素荧光成像技术发展过程

2、荧光参数及其生理意义

3、PSI介绍(荧光成像的发明者)

4、PSI产品介绍

5、应用案例

叶绿素荧光技术发展历程

•Kautsky effect: Kautsky and Hirsch(1931)首次用肉眼发现叶绿素荧光现象并发表论文“CO2同化新实验”,后被称作“Kautsky effect”

•PAM(Pulse Amplitude Modulated Fluorometer): Schreiber(1986)等发明了PAM脉冲调制技术测量叶绿素荧光。•FluorCam:KineKc imaging of chlorophyll fluorescence: Ladislav Nedbal(2000)等于上世纪90年代末期发明了与

PAM技术相结合的叶绿素荧光成像技术

成像测量局部放大

荧光参数及其意义

•Fo、Fm与QY,此外还有PAR_Abs及ETR

•Kautsky诱导效应:Fo,Fp,Fv,Ft_Lss,QY,Rfd

•荧光淬灭分析:Fo,Fm,Fp,Fs,Fv,QY,NPQ,Qp,Rfd 等50多个参数

•OJIP曲线:快速荧光诱导曲线。Fo,Fj,Fi,P或Fm,Mo(OJIP曲线初始斜率)、FixArea固定面积、Sm(对关闭所有光反应中心所需能量的量度)、QY、PI等

•LC光响应曲线:Fo,Fm,QY,QY_Ln

叶绿素荧光仪著名厂商

荧光成像技术在细胞研究中的应用

荧光成像技术在细胞研究中的应用

荧光成像技术在细胞研究中的应用细胞是生命的基本单位,对其进行研究和了解对于研究生命和人类健康具有极其重要的意义。而荧光成像技术是目前最为广泛应用于细胞生物学研究的一种技术方法。本文将介绍荧光成像技术在细胞研究中的应用以及其在这些领域的优越性。

1. 荧光成像技术的原理和分类

荧光成像技术是利用荧光染料或荧光蛋白等,在激发条件下释放能量并发出光信号,再通过相应的荧光显微镜等设备检测、分析,并结合计算机技术处理和成像。它常用于观察细胞和分子在空间和时间上的动态过程、研究细胞内各种重要信号通路的调控机制等。

荧光成像技术主要分为以下几类:

(1)荧光显微镜技术

荧光显微镜技术是一种利用激光或同时激发多个荧光染料或蛋白的光线,以此激发标记的分子“发亮”的技术方法。可以应用于

对单个细胞和组织切片的高分辨观察。常用荧光染料有FITC、TRITC、DS Red、Alexa 488等。同时,荧光显微镜技术也配备照明装置、过滤器、检测器、光源等,并针对各种不同应用领域进行了优化设计。

(2)荧光共振能量转移技术

荧光共振能量转移技术 (FRET) 是利用一段受抑制的能量从一个蛋白分子传递给另一个蛋白分子,而引起另一个蛋白分子发出荧光信号的技术方法。可以在很小的空间尺度上定位特定蛋白分子的交互作用,以及观察剂量因素对其交互作用的影响。常见的FRET检测中, donors为荧光染料或蛋白,而acceptors常为荧光双维蛋白。由于两者都有荧光性质,就可以使用荧光显微镜或流式细胞仪等工具来观察和分析信号。

(3)丙二醛固定化荧光技术

多光谱影像的主要优势和应用场景

多光谱影像的主要优势和应用场景

多光谱影像的主要优势和应用场景

多光谱影像的主要优势和应用场景如下:

多光谱影像的主要优势:

1.四重信息:光谱图像的数据空间、辐射、光谱以及时间,这些信息能够得到目标的位置

和形状在空间的几何特征、目标和背景在光谱亮度有差别时的辐射特征,还可以提取表面材料的光谱特征等信息。

2.高分辨率:多光谱成像技术利用具有一定分辨率的光谱图像进行目标探测,该图像数据

具有图谱结合的特性,对比于传统的单一宽波段探测,能够在目标场景上有更为丰富的信息。

多光谱影像的应用场景:

1.农业领域:多光谱镜头在农业领域有着广泛的应用。利用多光谱图像可以接收到庄稼成

长的光合作用代谢信息和植被开花与结果的关键信息等,可量化普通照片所无法呈现的精细信息。农民可以用它来推断出植物的生长状况和健康状况,从而进行有效的灌溉管理、施肥和病虫害防治,优化农业生产系统。同时,收集的多光谱数据还可以用于制图、评估土地利用和土地覆盖等方面,为农民提供决策支持。

2.林业领域:多光谱镜头在林业领域中,主要用于对森林类型、林场健康状态和物种组成

等方面的研究。通过合理的光谱图像处理,能够分类和分析不同树种和森林中的地理景观,用来监测和预警森林火灾、疾病、虫害等会导致树木萎缩死亡的因素。多光谱的应用呈现出与其他地球观测平台相比的高时空分辨率,在跟踪森林覆盖变化、衡量森林生长和林场产品量等方面显示出了更稳定的表现。

3.气象领域:多光谱成像技术还可以应用于气象领域,如气象监测、灾害预警和气候变化

研究等。通过多光谱镜头可以获取地表信息,如温度、湿度、风速等,从而对气象条件进行实时监测和预警。同时,多光谱技术还可以用于研究气候变化对地表环境的影响,为气候变化研究提供重要的数据支持。

生命科学中的荧光成像技术及应用前景

生命科学中的荧光成像技术及应用前景

生命科学中的荧光成像技术及应用前景

荧光成像技术是生命科学领域中重要的工具之一,它可以用来

研究生物大分子的结构、功能和互作关系,还能用来研究生物现

象的动态过程。本文将从荧光成像技术的历史、原理、应用以及

未来前景等方面来进行探讨。

一、荧光成像技术的历史

荧光成像技术是受到早期显微镜的启发而产生的。光学显微镜

的改良使得生物显微镜学得以进入一个新的时代。19世纪初,英

国生物学家欧文发现了在紫外线照射下蛋白质会放出荧光的现象。20世纪初期,德国化学家史蒂斯托夫发现了荧光分子的一种新型

结构,并将其应用于奈米量子颗粒的合成。

二、荧光成像技术的原理

荧光成像技术是利用分子在受到光照射后会发出的荧光来研究

其结构和功能的一种方法。其基本原理是利用荧光分子吸收光能后,在激发态上快速地失去能量,随后放出的光子所包含的能量

与吸收时的能量不同。这种能量差与荧光分子的物理化学特性有

关,比如分子结构、溶液浓度、温度和pH等因素。因此,在荧光成像技术中,可以根据样品处理前后所释放的荧光信号来研究样品结构和功能上的变化。

三、荧光成像技术的应用

荧光成像技术在生物医学研究、遗传学、细胞生物学、分子生物学等领域中有着广泛的应用。具体来说,它可以用来研究蛋白质多态性、蛋白质定位、蛋白质交互作用等,还可以用来研究DNA、RNA的定位和功能等。

1. 荧光成像技术在医学研究中的应用

荧光成像技术在医学研究中有着广泛的应用,可以用来研究细胞生长、发育、转移、分化、逆转等过程中的荧光标记物分布情况,进行细胞分子显微学方面的研究。比如基于绿色荧光蛋白(GFP)的技术,可以将GFP标记到特定的蛋白质中,再通过荧光成像技术来观察蛋白质结构和功能的变化。此外,荧光成像技术还可以用来研究癌细胞的扩散和血管生成等方面。

2.FluorCam叶绿素荧光成像技术

2.FluorCam叶绿素荧光成像技术
基本参数 • Fo、Fm、Fv/Fm • Fo’、Fm、Fm’、Fs、QY(II)、ETR、Rfd、qP、
NPQ(qN) 基本测量过程 • Kautsky诱导过程 • 荧光淬灭过程 (整个过程都以图像记录,而非只有几个特定时间
点的荧光参数图像)
强化功能与配置选择
PAR致于吸荧非收光正模值常块错状—误态—,,测进公量而式真导推实致导F的E0T’,FR0P’、和AR经Rf吸d验、收吸q系P光、数系N(数P植Q可(物能q经完N历全)胁不等迫适重处用要理,参后会数处导计 算错误)
• 青色光源:1.用于气孔功能研究, 2. 作为EGFP的激发光源
• 绿色光源:用于YFP的激发光源
叶绿素荧光成像部分可选配置
• PAR吸收模块 • QA再氧化过程分析 • 高达1µs时间分辨率的快速荧光诱导(OJIP)分
析来自百度文库
注:多光谱植物荧光成像系统配置选择较复杂,如 果不是标准配置,请提前咨询。
空间分辨率?功能越强越好?软件人性化便于操作?携带方便?耐用维护量低?科研界认可度文献fluorcams荧光成像技术一适用性二测量技术三硬件配置四功能特点五五fluorcam软件功能六六fluorcams系列产品七七fluorcams在各领域的应用一适用性二测量技术三硬件配置四功能特点软件功能下午演示下午演示系列产品在各领域的应用一fluorcam的适用性适用于各种复杂情况?测量面积显微视野到样带成像?适用范围叶绿体群落?从二维成像到三维成像?样品大量筛选条码识别?可用于荧光蛋白与荧光素成像?弥补普通荧光成像对荧光瞬变过程在时间分辨上的不足二先进的测量技术?fm?mfm?mfmsub并非只有一幅图片优于其他荧光成像设备示意mfmsub一个典型的一个典型的npq测量过程测量过程共进行行318次测量产生生318幅图片片共进次测量产幅图三优越的硬件配置基本基本led光源

荧光成像技术及其应用

荧光成像技术及其应用

荧光成像技术及其应用

荧光成像技术是目前生物医学领域中研究重点之一。荧光成像

技术可以使我们观察到细胞内微观结构、功能以及生化过程,进

而掌握生命活动的规律并加以应用。本文将重点探讨荧光成像技

术的原理和应用。

荧光成像技术的原理

荧光成像技术是利用荧光性物质的特性来获得关于生物组织的

结构和生物分子的信息。其核心原理是激发能量的吸收和荧光物

质的发射,通过检测荧光强度和位置可以得出样本中的分子信息。

荧光成像技术的应用

1. 荧光分子探针

荧光分子探针是一类能够靶向特定分子或结构并发出荧光信号

的化学或生物分子。荧光分子探针具有灵敏度高、信号稳定、响

应速度快等优点。例如,生命中的RNA和蛋白质往往特异性较高,

利用荧光标志可标记其位置、剪切点和蛋白质交互等,可以获得更多有关生物分子的信息。

2. 电子显微镜

荧光显微镜和电子显微镜(EM)结合起来可以扩大观察规模并深入探讨细胞结构和功能。这种技术结合能力为研究人员提供了更理解组织和细胞结构的先进方法。我们可以将一种荧光染料结合到纳米级别的金粒子上,这种融合的荧光物质可以使细胞内的三维结构变得更为清晰。

3. 细胞研究

荧光显微镜是细胞研究领域中的重要工具。荧光探针的使用可以使研究人员观察分子分布和子细胞结构并了解细胞原位功能和信息。例如,研究人员可以利用荧光探针研究细胞在不同化学、物理和生理条件下的活动过程。

4. 荧光光谱成像

荧光光谱成像技术(FISH)可以用于研究整个组织或个体的荧光,从而研究组织或器官的整体结构。荧光光谱成像可以应用于肿瘤医学中,例如,荧光标记病灶可轻松辨别良恶性组织。

荧光成像技术在生命科学中的应用

荧光成像技术在生命科学中的应用

荧光成像技术在生命科学中的应用荧光成像技术是一种利用特殊化合物在兴奋态和基态之间发生

跃迁所发出的荧光信号来获得关于样本的信息的方法。在生命科

学领域,荧光成像技术广泛应用于细胞和分子的研究中,因为它

具有灵敏、定量、非侵入性的特点,可以对生物样品进行高分辨

率成像,并可追踪生物分子的位置、活性、互作和代谢等动态过程,为研究生命现象提供了有力的工具和手段。

一、荧光成像技术的原理和种类

荧光成像技术的原理是利用性质不同的化合物的发光特性来实

现对样品的成像。目前常用的荧光成像技术包括荧光显微镜、流

式细胞术和免疫荧光染色等。

荧光显微镜是常用的荧光成像技术之一,其原理是将荧光标记

的样品置于荧光显微镜下,利用荧光显微镜将荧光能量转化成可

视化的荧光图像。其主要分为荧光显微镜和共聚焦显微镜,荧光

显微镜主要是通过激发样品上的荧光分子来获得荧光图像,而共

聚焦显微镜通过使用激光束扫描样品的不同深度来获取荧光图像。

流式细胞术是另一种常用的荧光成像技术,其优点在于可以对一定数量的生物细胞进行快速的分类和筛选。该技术包括荧光激发和细胞分类两个步骤,能有效地对细胞进行筛选和分析。

免疫荧光染色是生物医学研究中常用的荧光成像技术,主要应用于对特定蛋白在细胞中的位置、分布和转运等进行分析。其基本原理是在细胞内标记出特定蛋白,然后利用荧光显微镜观察蛋白在细胞中的分布情况。

二、荧光成像技术已经成为生命科学研究中无法缺少的工具,它不仅可以实现对生物分子的快速鉴定和分析,还可以为生物医学研究提供有力支持。以下是荧光成像技术在生命科学领域中的主要应用:

荧光成像的原理及应用

荧光成像的原理及应用

荧光成像的原理及应用

荧光成像是一种利用物质发射荧光的原理,通过光学技术捕捉和记录荧光信号的方法。它在生物医学、物理化学以及材料科学等领域得到广泛应用。本文将介绍荧光成像的原理及其在不同领域中的应用。

一、荧光成像的原理

荧光成像的原理基于荧光现象,即某些物质在受到激发能量后,能够吸收光能并将其转化为发射光。这种发射的光被称为荧光光或发射光。

1. 激发过程:在荧光成像中,样品通常被激发光源照射。激发光具有特定的波长和能量,能够使样品中的荧光染料或标记物吸收能量。

2. 能级跃迁:被激发的能量使得标记物中的电子从基态跃迁到激发态。这个过程中,部分能量被吸收,电子升高到一个更高的能级,从而形成激发态。

3. 荧光发射:在电子回到基态的过程中,它会释放掉一部分能量,这部分能量以光的形式发射出来,形成荧光光。荧光光的波长通常比激发光要长,因此荧光光有时被称为红移。

4. 荧光检测:利用荧光光的波长和强度可以检测标记物的存在和数量。荧光成像系统通常包括光源、荧光滤光片、荧光检测器和数据采集系统。荧光滤光片用于选择特定的波长范围,从而仅检测到发射光的荧光信号。

二、荧光成像的应用

1. 生物医学领域:荧光成像在生物医学研究中得到广泛应用。通过给细胞或组织标记荧光染料,研究人员可以观察和分析生物体内部的结构、功能和代谢过程。比如,在细胞分析中,荧光成像可以用于实时跟踪细胞生长、运动和分裂等过程。在生物荧光成像中,一些常用的荧光探针包括染色核酸、细胞膜染色剂和细胞器标记物。

2. 荧光分析化学:荧光成像在分析化学中也有重要应用。通过选择适当的荧光

多光谱成像技术的原理及应用

多光谱成像技术的原理及应用

多光谱成像技术的原理及应用

1. 概述

多光谱成像技术是一种用于采集、处理和分析物体或地表的多波段图像数据的

技术。通过测量目标在不同波段下的反射、辐射或发射数据,可以获取丰富的光谱信息,从而提供对目标的详细分析和表征。本文将介绍多光谱成像技术的原理和应用。

2. 原理

多光谱成像技术的原理基于光物理学和光谱学的基本原理,采用了多波段成像

的方法。通过使用多个离散波段的光谱传感器或光谱仪,可以同时获取目标在不同波段下的光谱信息。这些光谱信息可以表示目标的光谱响应,反映了目标物质的化学成分、光学特性、生理状态等。

3. 应用

多光谱成像技术在许多领域中有广泛的应用。以下是一些常见的应用领域:

3.1 农业

多光谱成像技术在农业中的应用十分重要。通过对农作物进行多光谱成像,可

以获取作物在不同波段下的生长状态、营养状况等信息。这些信息可以帮助农民监测作物的健康状况,及时采取措施预防和治理病虫害,并实现精准施肥、灌溉等农业管理。

3.2 环境监测

多光谱成像技术在环境监测中有着广泛的应用。通过多光谱成像仪器,可以获

取地表的光谱信息。这些信息可以帮助研究人员分析大气污染、水体富营养化、土壤质量等环境问题。同时,多光谱成像技术还可以用于监测植被覆盖变化、湿地演变等生态系统变化。

3.3 医学

多光谱成像技术在医学领域中也有广泛的应用。通过对人体组织和细胞的多光

谱成像,可以获得关于病理、生理、代谢等方面的信息。这些信息对于疾病的诊断、治疗和监测有着重要的作用。同时,多光谱成像技术还用于皮肤科、牙科等领域的医学美容和治疗。

3.4 遥感

荧光高光谱在显微成像方面的应用

荧光高光谱在显微成像方面的应用
荧光高光谱成像(Fluorescence hyperspectral imaging)是一种利用高光谱成像技术和荧光显微镜相结合的成像方法。荧光高光谱成像可以同时获取空间和光谱信息,对样品的特定成分和组织结构进行非破坏性、定量的分析和显微成像。
在显微成像方面,荧光高光谱成像可以应用于许多领域,例如生命科学、药物研究、生物医学工程等。以下是一些荧光高光谱成像在显微成像方面的应用:
细胞成像:荧光高光谱成像可以用于细胞成像,可以鉴定、分析和定量化细胞内的不同分子和生物标记物,例如蛋白质、核酸、脂质等,进而研究细胞功能和代谢过程。
药物研究:荧光高光谱成像可以用于药物研究,可以追踪药物在活体内的分布、转运和代谢过程,进而评估药wk.baidu.com的疗效和安全性。
生物医学工程:荧光高光谱成像可以用于生物医学工程,例如组织工程、生物材料研究等,可以分析和评估组织和材料的成分和结构。
总的来说,荧光高光谱成像在显微成像方面具有广泛的应用前景,可以为生命科学、医学和工程学科的研究提供重要的技术支持。
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FluorCam多光谱荧光成像技术(Multi-color FluorCam)

自上世纪90s年代PSI公司首席科学家Nedbal教授与公司总裁Trtilek博士等首次将PAM脉冲调制叶绿素荧光技术与CCD技术结合在一起,成功研制生产FluorCam叶绿素荧光成像系统(Nedbal等,2000)以来,FluorCam叶绿素荧光成像技术得到长足发展和广泛应用,先后有封闭式、开放式(包括标准版和大型版)、便携式叶绿素荧光成像系统,及显微叶绿素荧光成像系统、大型叶绿素荧光成像平台(包括移动式、样带式、XYZ三维扫描式等)等,近些年还进一步发展了PlantScreen植物表型成像分析平台(Phenotyping)(有传送带版、XYZ三维扫描版及野外版等)及多光谱荧光成像技术。

Multi-color FluorCam多光谱荧光成像技术包括多激发光-多光谱荧光成像技术和UV 紫外光激发多光谱荧光成像技术:

1.多激发光-多光谱荧光成像技术:通过光学滤波器技术,仅使特定波长的光(激发光)

到达样品以激发荧光,同时仅使特定波长的激发荧光到达检测器。不同的荧光发色团(如叶绿素或GFP绿色荧光蛋白等)对不同波长的激发光“敏感”并吸收后激发出不同波长的荧光,根据此原理可以选配2个或2个以上的激发光源、绿波轮及相应滤波器,对不同波长荧光(多光谱荧光)进行成像分析。如FluorCam便携式GFP/Chl.荧光成像仪及FluorCam封闭式GFP/Chl.荧光成像系统具备红光和兰光及相应滤波器,可以对GFP和叶绿素荧光成像分析;FluorCam开放式多光谱荧光成像系统可以进一步选配不同颜色的激发光,如除红光、蓝光外,还可选配绿色光源及相应滤波器,以对YFP进行荧光成像分析等;

2.UV紫外光激发多光谱荧光成像技术:长波段UV紫外光(320nm-400nm)对植物叶片

激发,可以产生具有4个特征

性波峰的荧光光谱,4个波峰

的波长为兰光440nm(F440)、

绿光520nm(F520)、红光690nm

(F690)和远红外740nm

(F740),其中F440和F520

统称为BGF,由表皮及叶肉细

胞壁和叶脉发出,F690和F740

为叶绿素荧光Chl-F。紫外光

激发多光谱荧光(UV-MCF)可

以用来灵敏、特异性地评估植

物生理状态包括受胁迫状态,

包括干旱、病虫害、环境污染、

氮胁迫等

本文就FluorCam多光谱荧光成像技术产品及最新应用案例做一简单介绍,其中FluorCam便携式GFP/Chl荧光成像仪(Handy GFPCam)和FluorCam封闭式GFP/Chl荧光成像系统(Closed GFPCam)已有较为详细的资料介绍,在此不再专门介绍。

一、FluorCam多光谱荧光成像系统(一体式)

FluorCam多光谱荧光成像系统(一体式)具备三种激发光:红光、蓝光和紫外光,同时内置7位滤波轮和相应光学滤波器,不仅可以进行一般的叶绿素荧光成像分析,还可进行GFP绿色荧光蛋白(选配)及UV-MCF荧光成像分析——包括F440、F520、F690和F740多光谱荧光成像分析,并且可以选配QA再氧化与OJIP成像分析模块,成像面积13x13cm,FluorCam 7.0可以运行和分析Fv/Fm、Kautsky诱导效应、荧光淬灭分析、光响应曲线、MCF等自动实验程序(Protocols)并可自定义自编程实验程序。

下图为植物接种病毒(PMMoV-I为意大利菌株,PMMoV-S为西班牙菌株)后(dpi为接种后的侵染天数)的UV-MCF多光谱荧光成像,其中Abaxial为叶片背面成像,Adaxial为叶片正面成像(引自Monica Pineda等,2008)

二、FluorCam多光谱荧光成像系统(模块式)

FluorCam多光谱荧光成像系统(模块式)为模块式组合,具备多功能、高灵活性和高度扩展性能。多激发光源,除红光、蓝光、紫外光源外,还可选配绿色光源、青色光源及白色光源等各种LED激发光源,同时具备7位滤波轮和相应滤波器组合,可对常规叶绿素荧光和UV-MCF进行成像分析,还可对其它荧光如GFP、YFP等进行荧光成像分析研究,并且可以选配PAR吸收/NDVI成像分析模块,成像面积有13x13cm(标准版)和20x20cm大型版供选配。不同荧光类型激发光光源及滤波器选择可参考下表(表中未包括UV-MCF),具体请咨询易科泰EcoLab实验室(eco-lab@或info@)

三、FKM多光谱荧光动态显微成像与光谱分析系统

FKM多光谱荧光动态显微成像系统是目前世界上功能最为强大全面的多光谱荧光成像系统,系统不仅具备多激发光、可以对多种不同波长的荧光进行显微成像分析包括叶绿素荧光动态显微成像分析,还集成了同步化高分辨率光谱仪、高时间分辨率双调制FL3500叶绿素荧光仪,对多光谱荧光进行超高光谱解析度、超高时间分辨率(微秒级)成像分析,曝光时间10 µs 至20 ms。光源包括白色、UV、蓝色、绿色、红色、红外光,通过激发光光学过滤器、分光镜和荧光发射过滤器组合,还可以对白光分色选取不同波长的激发光。自动或客户自定义测量程序(Protocols)包括Fv/Fm、Kautsky诱导效应、叶绿素荧光淬灭分析、光响应曲线分析、静态荧光、UV-MCF(须选配相应滤波器系统)、OJIP-test、QA 再氧化动力学、光谱吸收动力学等。

蓝藻不同类型藻胆蛋白吸收光谱及荧光光谱(引自Kupper等,2009)近期应用案例:

in Plant Science》上发表了题为

“Transcriptional profiles of Arabidopsis

stomataless mutants reveal developmental

and physiological features of life in the

absence of stomata”的研究论文,研究通过

FluorCam多光谱荧光成像技术,利用叶绿素荧光

成像参数反映植物(拟南芥)的光合特性,研究

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