FlourCam便攜式光合聯(lián)用葉綠素熒光成像系統(tǒng)

植物的光合速率、蒸騰速率、氣孔導度等光合作用參數(shù)可以全面衡量植物光合作用的強度和能力；而葉綠素熒光不僅能反映光能吸收、激發(fā)能傳遞和光化學反應等光合作用的原初反應過程，而且與電子傳遞、質(zhì)子梯度的建立及ATP合成和CO2固定等過程有關。對兩者的結(jié)合測量在植物光合生理研究中缺一不可，對于衡量植物生長狀況、不同脅迫處理對植物光系統(tǒng)的影響、評價生態(tài)系統(tǒng)碳收支與氣候變化的相互關系、植物光系統(tǒng)對變化響應有著不可替代的作用。

FlourCam便攜式光合聯(lián)用葉綠素熒光成像系統(tǒng)由FluorCam便攜式植物熒光成像儀、LCpro-SD光合測量儀（或LCi-SD光合測量儀）和PAM調(diào)制式葉綠素熒光測量儀組成，組成了zui為全面、功能強大的植物光合生理研究工具。

系統(tǒng)組成

l FluorCam便攜式植物熒光成像儀

FluorCam便攜式植物熒光成像儀被設計用來在田間和實驗室內(nèi)對葉片和小植物的熒光參數(shù)成像進行動力學解析，典型的研究區(qū)域為2.5x 2.5 cm。在所有應用中，系統(tǒng)可以對光化光和飽和光誘導的熒光瞬變過程進行成像，光化光照射的時間和強度可以由用戶自定義的程序來決定。軟件包中包含了zui常用的實驗程序和簡單實用且功能強大的程序設計語言，熟練的研究人員可以設計自己的閃光序列和測量過程。這是一個輕巧的便攜系統(tǒng)，尤其適用于野外實驗。系統(tǒng)可以通過肩背便攜包中的密封鋰電池在野外進行供電，穩(wěn)固輕巧的三腳架使得野外測量變得簡單易行。

FluorCam便攜式植物熒光成像儀既可以單獨使用，也可以通過適配葉夾與LCpro-SD光合測量儀組成聯(lián)用系統(tǒng)，同步測量植物光合和葉綠素熒光。

l LCpro-SD光合測量儀

LCPro-SD便攜式光合儀為智能型便攜式光合作用測定儀，用以測量植物葉片的光合速率、蒸騰速率、氣孔導度等與植物光合作用相關的參數(shù)。儀器應用IRGA（紅外氣體分析）CO2分析模塊和雙激光調(diào)諧快速響應水蒸氣傳感器精密測量葉片表面CO2濃度及水分的變化情況來考察葉片與植物光合作用相關的參數(shù)。通過人工光源、CO2控制單元和溫度控制單元可以同時精確調(diào)控環(huán)境條件，從而測定光強、CO2濃度和溫度對植物光合系統(tǒng)的影響。本儀器可在高濕度、高塵埃等惡劣環(huán)境中使用，具有廣泛的適用性。

l PAM調(diào)制式葉綠素熒光測量儀

選配一、OS5p調(diào)制葉綠素熒光測量儀

OS5p調(diào)制葉綠素熒光測量儀通過測量葉綠素熒光可以反映幾乎所有類型的植物逆境脅迫，測量模式多于目前的其他任何一款便攜式熒光儀，采用創(chuàng)新性技術(shù)，提高測量結(jié)果可靠性，野外便攜，持久耐用。通過光合-熒光聯(lián)用適配器可以與LCpro-SD光合測量儀組成聯(lián)用系統(tǒng)，可以實時同步測量植物的光合和葉綠素熒光。

選配二、FP100手持式葉綠素熒光測量儀

FP100手持式葉綠素熒光測量儀是現(xiàn)在世界上zui為輕便小巧的葉綠素熒光測量儀，但在功能上*不遜于其他便攜式葉綠素熒光測量儀。它采用調(diào)試式熒光測量技術(shù)，可設置多種參數(shù)，方便測量多種植物葉綠素熒光。外觀小巧，方便攜帶，使用靈活，操作簡單，經(jīng)濟耐用，精度高穩(wěn)定性好。自帶暗適應葉夾，操作簡便。

應用領域

l 植物光合生理研究

l 植物抗脅迫研究

l 碳源碳匯研究

l 植物對氣候變化的相應及其機理

l 作物新品種篩選

l 生物和非生物脅迫的檢測

l 植物抗脅迫能力或者易感性研究

l 氣孔非均一性研究

l 代謝混亂研究

l 長勢與產(chǎn)量評估

l 植物——微生物交互作用研究

l 植物——原生動物交互作用研究

技術(shù)特點

l 全部為便攜式設計，體積輕小，可用于野外測量，也可用于室內(nèi)實驗

l 可在惡劣環(huán)境下使用，均配有可更換電池，采用低能耗技術(shù)，可以支持長時間野外實驗

l 材料經(jīng)精心選擇，以確保測量精度

l 數(shù)據(jù)存儲量大，讀取簡便

l 維護方便，所有區(qū)域都很容易清潔

l 具備實時數(shù)據(jù)顯示功能

技術(shù)指標

FluorCam便攜式植物熒光成像儀

· 可以被安裝在LCpro-SD等氣體交換系統(tǒng)光合儀的標準葉室上

· 高靈敏度CCD鏡頭，時間分辨率可達每秒50幀，512 x 512 像素

· 可測熒光參數(shù)：F0, Fm, FV, FO', Fm', FV', QY(II)), NPQ, FV/Fm, FV'/Fm', Rfd, qN, qP等50多個

· 4塊超亮LED光源板，均一照明面積2.5 X 2.5 cm。

· 測量光為620nm紅光，其它波段（白光, 藍光455 nm）可選，持續(xù)時間10µs - 100µs可調(diào)；

· 光化學光、飽和光閃，標配紅光（620nm）或藍光（455nm）

· 遠紅光：IR735nm

· 給光制度：靜態(tài)或者動態(tài)模式

· 自定義實驗程序：多樣化的時間順序，專門的程序語言和腳本

· FluorCam軟件包括下列實驗測量程序（protocols）：Fv/Fm、Kautsky誘導效應、熒光淬滅分析、光響應曲線等，可任意調(diào)整測量時間、光化學光持續(xù)時間、測量間隔、光強等參數(shù)

· FluorCam軟件具圖像處理、選區(qū)ROI、測量分析等功能，可輸出成像視頻、圖表、直方圖等

· CCD檢測器帶寬：400–1000 nm 

· 像素尺寸：8.2 µm x 8.4 µm 

· 成像頻率：50 張圖片每秒

· 通訊方式：USB 2.0 

· 重量：1.8 kg 

LCpro-SD光合測量儀

l CO2測量范圍：0-3000ppm

l CO2測量分辨率：1ppm

l CO2采用紅外分析，差分開路測量系統(tǒng)，自動置零，自動氣壓和溫度補償

l H2O測量范圍：0-75 mbar                                      

l H2O測量分辨率：0.1mbar

l PAR測量范圍：0-3000 μmol m-2 s-1，余弦校正

l 葉室溫度：-5 - 50℃   精度：±0.2℃

l 葉片溫度：-5 - 50℃   精度：±1.5℃

l 空氣泵流量：100 - 500ml / min

l CO2控制：由內(nèi)部CO2供應系統(tǒng)提供zui高2000ppm

l H2O控制：可高于或低于環(huán)境條件

l 溫度控制：由微型peltier元件控制，可高于或低于環(huán)境14℃ 

l PAR控制：由高效、低熱紅/藍LED陣列單元控制，zui高2000μmol m-2 s-1可選配多種帶有光源的可控溫葉室、葉夾

l 數(shù)據(jù)存儲：1G SD卡，可存儲16,000,000組典型數(shù)據(jù)

l 供電系統(tǒng)：內(nèi)置12V 7AH蓄電池，可持續(xù)工作至16小時，智能充電器

l 尺寸：主機230×110×170mm，測量手柄300×80×75mm

l 重量：主機4.4Kg，測量手柄0.8Kg

OS5p調(diào)制葉綠素熒光測量儀

· 光源    

飽和脈沖：鹵光燈與LED。鹵光燈zui大光強0-15,000 μmolm-2s-1；LED 0-4,500 μmolm-2s-1

調(diào)制光：紅光660nm LED，和藍光450nm LED 

光化光：可調(diào)。LED光源：0-3,000 μmolm-2s-1

鹵光燈：0-6,000μmolm-2s-1

遠紅光：735nmLED(用來測定Fod或Fo’)，強度可調(diào)。

· 檢測模式：脈沖調(diào)制模式

· 探測器&過濾器：光敏二極管插孔，700nm -750nm帶通濾波器 

· 調(diào)制頻率：25Hz –1MHz自動調(diào)整。

· 采樣周期：2s – 45min或者2s-16h范圍內(nèi)可調(diào)

· 數(shù)據(jù)存儲：1Gb的內(nèi)存容量，能存儲上萬組數(shù)據(jù)。

· 數(shù)據(jù)輸出：MMC/SD卡，以太網(wǎng)絡，USB&RS232標準輸出

· 主機顯示屏：320×240 LCD，帶背景燈，觸摸屏

· 供電：71瓦時可充鋰電池，電池電量：支持達20小時連續(xù)測量

· 尺寸：13cm×18cm×14cm

· 重量：1.4kg

FP100手持式葉綠素熒光測量儀

· 測量參數(shù)：Fo，Ft，Fm，Fm´，QY，OJIP, NPQ 1,2 和光曲線1,2,3。

· 測量光：藍光（可選紅光或白光）

· 光化學光和飽和光：0–3000µmol (photons).m-2.s-1可調(diào)

· 波長檢測范圍：697nm-750nm

· BOIS：可升級

· 通訊：USB接口

· 存儲：4M 

· 數(shù)據(jù)存儲：100,000個

· 顯示：2 x 8字符黑白液晶屏

· 鍵盤：密封防水設計2鍵

· 自動關機：5分鐘無操作

· 電源：4 AAA堿性電池或充電電池

· 電池壽命：持續(xù)測量70 h

· 尺寸：120 x 57 x 30 mm; 4.7" x 2.2" x 1.2" 

· 重量：180 g, 6.5 oz 

· 軟件：FluorPen2.0, Windows 2000，XP或更高，實時顯示和遙控，植入GPS繪圖，EXCEL輸出

· PAR傳感器：讀數(shù)單位µmol(photons)/m².s，可顯示讀數(shù)，檢測范圍400-700 nm

應用案例

1. 光合熒光成像聯(lián)用

Andrej Pavlovic博士利用便攜式光合聯(lián)用型葉綠素熒光成像系統(tǒng)FC1000-LC，對捕蠅草等捕食性植物進行了葉綠素熒光特性及光合作用研究，其博士在讀期間發(fā)表的研究論文“Trap closure and prey retention in Venus flytrap (Dionaea muscipula) temporarily reduces photosynthesis and stimulates respiration”因此獲Annals of Botany 研究生獎（Graduate Prize）。

右圖為Pavlovic博士利用FC1000-LC和光合儀聯(lián)用的研究結(jié)果，對捕蠅草的“陷阱”進行刺激（圖中箭頭所示）后，其光合作用（上圖）、有效光量子產(chǎn)量（葉綠素熒光參數(shù)，見中圖所示）均立即降低，其呼吸作用（下圖）隨之增強。

2. 光合熒光聯(lián)用

1） 基本應用

對多花薔薇（Rosa multiflora）的凈光合速率、量子產(chǎn)額和電子傳遞速率進行同步測量。

這種同步測量提高了獲取數(shù)據(jù)的準確性，盡量減小了環(huán)境因素和植物本身生理狀態(tài)對數(shù)據(jù)的影響，但沒有將光合和葉綠素熒光的數(shù)據(jù)有機結(jié)合起來。

2） 高級應用

同步測定重度干旱脅迫下如意蔓（Plectranthus verticillatus）光合速率和葉綠素熒光的相關性。使用光合儀配備的人工光源模擬不同光強，同時測定凈光合速率、量子產(chǎn)額和電子傳遞速率。

① ΦPSII和ΦCO2的相互關系

CO2量子產(chǎn)量和PSII量子產(chǎn)量并沒有呈線性關系。ΦPSII的升高速度要高于ΦCO2，表明如意蔓在干旱脅迫下有較強的光呼吸。

② Pn和ETR的光響應曲線

同步測定如意蔓光合速率和ETR的光響應曲線。發(fā)現(xiàn)兩者的變化趨勢基本相同。在光強大約為500μmol m-2s-1時達到zui大。在更高的光強下，因為光抑制而逐漸下降。

產(chǎn)地：歐洲、美國

參考文獻（僅2009年后部分文獻）

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