FluorCam叶绿素荧光成像一

FKM荧光动态显微光谱成像系统
• 由显微荧光成像、双调制荧光测量及光谱仪组成 • 可同步荧光成像和点快速荧光动力学测量 • 可通过选择不同的激活光谱激活不同部位的天线色素；可用于分析 哪些色素蛋白复合体对光化学荧光淬灭或非光化学荧光淬灭贡献最 多 • 可用于活体检测非叶绿素荧光动态，如生物自发光或荧光颜料等， 并与同一细胞的叶绿素荧光动态相比较 • 可用于检测分析QA再氧化、连通性、天线大小等快速过程
FluorCam荧光成像技术特点
• • • • • • • • • • • 高灵敏度CCD镜头，时间分辨率可达每秒50张，快速响应和实验程序分析，精 确反映叶绿素荧光瞬变 可选配高分辨率（高像素值）CCD镜头，适于需要高分辨率荧光成像分析如 GFP等稳态荧光 软件具备Fv/Fm、Kautsky 诱导效应、荧光淬灭分析、稳态荧光成像、PAR 吸 收指数、LC等自动实验程序，实验程序可设置更改，或创建新的实验程序 具备实验程序自动重复功能，从而实现无人职守自动成像实验 “4+1”LED光源（周边4个LED光源板，顶部一个LED光源板），可选配红色光 源、橙色光源、绿色光源、青色光源、蓝色光源、白色光源、红外光源、紫 外光源等各种波长光源，光强可达10000μmol/m2.s 可选配单周转光闪（STF），100μs光闪（光脉冲）强度达120000μmol/m2.s 可选配8位滤波轮 可选配QA再氧化动力学测量模块 可选配OJIP快速荧光动力学测量模块 可选配可见光真彩成像分析模块 可选配植物呼吸与光合作用测量模块
– 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
FluorCam
荧 光 成 像 ： 荧 光 淬 灭 分 析
JIP-­‐test（电子传递抑制剂敌草隆对OJIP的影响
叶绿素荧光技术著名厂商
• PSI：捷克Brno（孟德尔在此实验并发现著名的孟德 尔遗传定律），Ladislav Nedbal为首席科学家和主要 股东（另一股东为David Kramer，美国密执根州立 大学教授），1997年为美国华盛顿大学H. Pakrasi教 授研制成了第一台FluorCam荧光成像系统。主要产 品有
叶绿素荧光技术发展
• 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 • Chlorophyll a Fluorescence, A Signature of Phptosynthesis（Papageorgiou and Govindjee, 2009）
FluorCam开放式叶绿素荧光成像系统
标准版成像面积可达13x13cm，大型版可达20x20cm， 镜头光源可灵活调整
ห้องสมุดไป่ตู้
FluorCam移动式植物荧光成像系统
• 整套系统装在有4个轮子的 支架上，方便野外移动 • 镜头及光源高度可以在 20-­‐150cm范围内调节 • 可选配暗适应箱 • 成像面积20x20cm • 可附加镜头用于真彩成像分 析
• 测量系统在柜体内， 光源及摄像头高度和 位置可调 • 测量面积40x80cm或 40x100cm供选择 • 可用于培养箱样品多 光谱分析
PlantScan全自动植物光谱成像分析系统
• 高通量植物成像观测系统，具备植 物传送系统、植物称重系统、自动 浇灌系统等 • 可配备温湿度及光照自动控制系统 • 植物荧光成像与可见光真彩成像， 植物荧光成像面积30x35cm • 可选配植物热成像模块 • 可选配植物红外成像模块 • 可选配植物VNIR高光谱成像分析模 块，光谱范围400-­‐1000nm，成像面 积30x35cm；或选配SWIR高光谱 （1000-­‐2500nm）成像
显微叶绿素荧光成像系统
• 可对植物组织、藻类等细胞或亚亚细 胞结构进行荧光成像测量 • 便携式标准版显微荧光成像系统， Olympus CX31显微镜 • 便携式增强版显微荧光成像系统， Olympus BX40 显微镜及可扩展配件 （通过扩展可测量GFP等） • 多功能显微荧光成像系统，除具备 Olympus BX40 显微镜及可扩展配件外， 还具备6位滤波轮（有机械调节和电 子调节两种模式供选配），因而除可 以成像测量叶绿素荧光外，还可测量 GFP、CY3、CY5等多种稳态荧光或生 物荧光
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
样带扫瞄式植物荧光成像系统与 三维立体植物荧光扫瞄成像系统
• 样带荧光成像系统可以对20-­‐200cm或 100x200cm范围的样方植物荧光扫描成像，以 便于梯度胁迫研究等 • 立体荧光成像系统可以通过对整株植物叶绿 素荧光扫描成像，并通过软件形成3维立体荧 光成像
多光谱XY-­‐平台式大型植物荧光成像系统
FluorCam便携式叶绿素荧光成像仪
最大成像面积3.5x3.5cm， 备选配件包括叶夹、三脚架、便携蓄电池等
FluorCam封闭式叶绿素荧光成像系统
成像面积可达13x13cm， 可选配QA再氧化测量模块、OJIP测量模块等
GFPCam封闭式多光谱荧光成像系统
• 配有8位滤波轮，除具有封闭 式叶绿素荧光成像系统的功能 外，还可以成像测量绿色荧光 蛋白（GFP）等其它稳态生物 荧光 • 成像面积可达13x13cm • 可选配QA再氧化动力学测量模 块，OJIP快速荧光动力学测量 模块
Kautsky effect
（资料源自Ecolab实验室荧光成像数据库）
荧光淬灭分析（Quenching Analysis）
1. Fv/Fm, 最大光量子产量 2. Fq’/Fm’，Genty参数、ϕPSII，又称光量子效率，用于光化学过程分析评估， 表示PSII吸收的光辐射用于光化学过程的比率，不需要暗适应，但受自然 光照影响大 3. Fv’/Fm’，开放PSII反应中心的光量子效率，不需暗适应 4. Fq’/Fv’，光化学淬灭qP，大致相当于初级受体QA的再氧化状态 5. (Fm-­‐Fm’)/Fm’，非光化荧光淬灭
FluorCam荧光成像系统Protocols（实验程序）
Quenching（荧光淬灭分析） Kautsky inducKon（Kautsky诱导效应） Light curve（光响应曲线） PAR absorpKvity 实验程序自动重复功能 QA reoxidaKon OJIP，Fast fluorescence inducKon with 1μs resoluKon Measured parameters: Fo, FM, Fv, Fo’, FM’, Fv’, QY(II)，more than 50 calculated parameters • GFP等静态荧光 • NDVI • • • • • • • •
– Ulrich Schreiber, Pulse-­‐Amplitude-­‐ModulaKon(PAM) Fluorometry and SaturaKon Pulse Method, An Overview – Ladislav Nedbal, Chlorophyll Fluorescence Imaging of Leaves and Fruits
FluorCam叶绿素荧光成像
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. Handy FC——便携式叶绿素荧光成像仪 Handy GFPCam——便携式荧光成像仪 Handy Leaf-­‐chamber——便携式光合联用叶绿素荧光成像系统 Open FC——开放式叶绿素荧光成像系统，有13x13cm和20x20cm两种配 置方案 Closed FC——封闭式叶绿素荧光成像系统 Closed GFPCam——封闭式多光谱荧光成像系统 Micro-­‐FluorCam——显微叶绿素荧光成像系统，又分标准版、增强版 （可选配GFP Filter Cube Set）及滤波轮版 Rover FluorCam——移动式大型植物荧光成像系统 Transect FluorCam——样带扫描式植物荧光成像系统 XY-­‐Plane FluorCam——多光谱XY-­‐平台式大型植物荧光成像系统 Conveyor and RoboKc PlantScan System——PlantScan全自动植物光谱成像 分析系统 Arch FluorCam——拱形三维植物荧光扫描成像系统 Fluorescence KineKc Microscope——FKM荧光动态显微光谱成像系统
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