FluorCamSistema de imagem fluorescente multiespectral de plantas de mesa

Tecnologia instrumental mais amplamente utilizada para fenótipos vegetais e estudos experimentais fisioecologicos

PSIO cientista-chefe da empresa, o professor Nedbal e o presidente da empresa, o Dr. Trtilek, combinaram pela primeira vez a tecnologia de fluorescência de clorofilo PAM com a tecnologia CCD para desenvolver e produzir com sucesso o sistema de imagem de fluorescência de clorofilo FluorCam no mundo em 1996 (Heck et al., 1999; Nedbal et al., 2000; Govindjee and Nedbal, 2000）。 A tecnologia de imagem de fluorescência de clorofilo FluorCam tornou-se um importante avanço na tecnologia de fluorescência de clorofilo na década de 1990, permitindo que os cientistas de um só momento entrassem no mundo bidimensional e no mundo microscópico para estudar a fotossíntese e a fluorescência de clorofilo. Atualmente, a PSI se tornou o fabricante profissional de imagens fluorescentes de clorofilo mais autoritário, mais utilizado, mais abrangente e mais publicado do mundo.

A imagem superior esquerda mostra a tecnologia de imagem fluorescente com clorofil FluorCam, projetada por Nedbal e outros na década de 1990 (Photosynthesis Research, 66: 3-12, 2000), e a imagem colorida com limão e fluorescente com clorofil à direita (Photosynthetica, 38: 571-579, 2000).

FluorCamO sistema de imagem de fluorescência multiespectral de plantas de mesa é um equipamento de tecnologia de imagem de plantas vivas de alta gama altamente integrado, altamente inovador, fácil de usar e amplamente aplicado, lente CCD de alta sensibilidade, 4 placas de fonte de luz LED fixas e sistema de controle etc. integrados em uma caixa de operação de adaptação escura (também pode ser escolhida a quinta placa de fonte de luz no topo de acordo com as necessidades), amostras de plantas colocadas no separador dentro da caixa de operação de adaptação escura, o separador de nível 7 é ajustável em altura; A fonte de luz é alimentada por uma unidade de alimentação de alta estabilidade, com quatro painéis de alta energia e alta estabilidade LED iluminados uniformemente em amostras de plantas, com uma área de imagem de até 13×13 centímetrosO sistema de controle está conectado ao computador por USB e controla e coleta dados analíticos através do programa de software FluorCam. Aplicável a outras plantas, tais como folhas e frutos, plantas inteiras ou plantas múltiplas cultivadas, plantas de baixa classe, algas, etc., amplamente utilizado em plantas, incluindo fotofisiologia de algas, fisiologia e sensibilidade à força de adversidade das plantas, função de porosidade, ambiente vegetal, como resposta à poluição de metais pesados do solo e biodetecção, detecção e triagem de resistência das plantas, reprodução de culturas, fenotipo e outros estudos.

Características principais:

· O sistema é integrado na caixa de operação de adaptação à escuridão, facilitando a operação e a mobilidade para medições de imagem de adaptação à escuridão tanto no laboratório quanto no exterior

· Lente CCD de alta sensibilidade, resolução temporal de até 50 imagens por segundo, captura rápida de fluorescência de clorofilo, área de imagem de até 13x13cm

· É o único equipamento tecnológico de fluorescência de alta gama do mundo que pode realizar análise de imagem dinâmica de fluorescência rápida OJIP, com mais de 20 parâmetros como a curva dinâmica de fluorescência de fluorescência rápida OJIP e Mo (inclinação inicial da curva OJIP), área fixa OJIP, Sm (medição da energia necessária para fechar todos os centros de reação fotográfica), QY, PI (Índice de Desempenho).

· É o único equipamento tecnológico de fluorescência de alta gama do mundo que pode realizar análise de imagem dinâmica de reoxidação de QA, capaz de executar a dinâmica induzida por fluorescência de clorofilo de flash de luz saturada de ciclo único (STF), com intensidade de luz em100µsAté 120.000 µmol (fotões) / m².s

· Os protocolos de fluorescência de clorofila mais completos e editáveis, incluindo o modo instantâneo, Fv/Fm, efeito induzido por Kautsky, 2 protocolos de análise de extinção de fluorescência de clorofila (NPQ) (2 conjuntos de esquemas personalizados para a luz), curva de resposta à luz LC, análise de imagem de absorção PAR e NDVI, análise de dinâmica de reoxidação QA (opcional), análise de dinâmica de fluorescência rápida OJIP (opcional) e imagem de proteína fluorescente verde GFP (opcional) e muito mais

· Análise automática de medição de imagem repetida com um protocolo, número de medições e intervalo predefinidos, o sistema executa automaticamente a medição de imagem em ciclos e armazena automaticamente os dados em um computador por data horária (com carimbo horário); Dois protocolos experimentais (protocolos) também podem ser configurados; Por exemplo, fazer com que o sistema execute automaticamente Fv / Fm durante o dia e executar automaticamente a análise NPQ à noite, etc.

· Com uma fonte de luz de excitação fotoquímica bicolor, configuração padrão para vermelho e branco, pode ser opcionalmente combinado com a luz de banda dupla de vermelho e azul, a luz fotoquímica bicolor pode ser usada em diferentes proporções para experimentar os benefícios da fotossíntese de diferentes qualidade de luz para culturas / plantas.

Figura A à esquerda é Fv / Fm de folhas de pepino em condições de 100% de luz vermelha e Figura B à esquerda é Fv / Fm de folhas de pepino em condições de 30% de luz azul; A imagem superior à direita mostra a relação entre a intensidade da fotossíntese e a intensidade da luz (diferentes proporções de luz azul), e a imagem inferior à direita mostra a relação entre a condutividade do poro do ar e a intensidade da luz (diferentes proporções de luz azul).

· Imagem de fluorescência de clorofilo executável, imagem de fluorescência multiespectral, imagem de fluorescência estável GFP

· Opcional com módulo de imagem a cores TetraCam com área máxima de imagem de 20x25 cm para análise de imagem morfológica de folhas ou plantas e análise de contraste de imagem fluorescente de clorofilo

· Disponível com unidade de imagem de alto espectro e unidade de imagem térmica infravermelha, digitalização e visualização das características das plantas, medição e análise abrangente da morfologia das plantas, eficiência da fotosíntese, propriedades bioquímicas, condutividade dos poros, força e resistência, etc.

· Opcional com uma versão grande do sistema móvel de análise de imagem de plantas, com uma área de imagem de 35x35 cm, para executar imagem fluorescente de clorofilo, imagem térmica infravermelha e análise de imagem RGB

Últimos casos de aplicação:

o Hendrik KupperCom Zuzana Benedikty et al., em Plant Physiology, publicado em fevereiro de 2019, Analysis of OJIP Chlorophyll Fluorescence Kinetics and QA Reoxidation Kinetics by Direct Fast Imaging， O estudo utilizou pela primeira vez o sensor de imagem de alta velocidade FluorCam, um sistema de imagem de fluorescência de clorofilo vegetal de mesa, com o sistema de imagem de microfluorescência multiespectral FKM, para velocidades de imagem de até 4000fps@640x512 ， QA reoxide clorofila fluorescente dinâmica imagem medição pulso único saturação flash de luz150,000μmolar/m2.s1。

Os parâmetros analíticos de medição de dinâmica fluorescente rápida do OJIP incluem:

a)FoFluorescença inicial ou fluorescência mínima, 50 μs

b)FjFluorescença em 2ms

c)FiFluorescença em 60ms

d)PFm: fluorescência máxima

e)Vj=(Fj-Fo)/(Fm-Fo): variável relativa de fluorescência de ordem j

f)Vi= (Fi-Fo)/(Fm-Fo): variável relativa de fluorescência de nível i

g)Mo=TRo/RC-ETo/RC=4(F300-Fo)/(Fm-Fo): Inclinação inicial do transiente fluorescente ou inclinação inicial da curva OJIP

h)ÁreaA área entre a curva OJIP e Fm pode ser chamada de área complementar para comparar amostras diferentes, a área precisa ser padronizada como: Sm = Área / (Fm-Fo), Sm é a medida da energia necessária para fechar todos os centros de reação fotográfica.

i)Fix Área: Área fixa de OJIP, onde a curva de OJIP 40 é sutil quando o valor de F para 1 segundo quando a área abaixo do valor de F

j)SmÁrea de compensação OJIP padronizada, refletindo múltiplas rotações de redução de QA

k)Ss= Vj / Mo: área de compensação de fase OJ padronizada, refletindo a redução de QA de turno único

l)N = Sm / Ss = Sm Mo (1 / Vj)O OJIP QA reduz o número de rotações (entre 0 e t)_Fm）

m)Phi­­_Po＝QY＝φpo＝TRo/ABS＝Fv/Fm， Produção quântica máxima de luz, taxa de captura inicial do centro de reação de fluxo quântico de absorção de luz

n)Psi_o＝ψo＝ETo/TRo＝1-Vj， Relação de fluxo quântico de luz transmitida por eletrões em fluxo quântico de luz capturada

o)Phi_Eo (em inglês)＝φ_Eo=ETo/ABS=(1-(Fo/Fm))(1-Vj)， O rendimento quântico do transporte de eletrões em t = 0

p)Phi_Do＝φ_Fazer＝1-φpo＝Fo/Fm， Produção quântica de luz dispersa de energia (t = 0)

q)Phi_pav= φpav = φpo (Sm/t)_Fma produção quântica média de luz, t_FmTempo necessário para alcançar Fm (ms)

r)ABS / RCMo(1/Vj)(1/QY): fluxo quântico de absorção de luz por unidade do centro de reação.os centros ativos (QA para QA – redução)(Igual abaixo). QY=TRo/ABS=Fv/Fm

s)TRo / RCMo(1/Vj): fluxo quântico inicial (ou máximo) de captura de luz do centro de reação unitário (que resulta na redução da QA, ou seja, no aumento da taxa de fechamento do centro de reação B)

t)ETo / RCMo(1/Vj) (1-Vj): fluxo quântico inicial de transmissão de elétrons do centro de reação unitário

u)DIo / RC= (ABS/RC) - (TRo/RC): Perda de energia do centro de reação unitário

v)ABS / CS: fluxo quântico de absorção de luz da seção da amostra unitária,CS significa a secção transversal excitada da amostra testada(Igual abaixo). ABS/CSo = Fo, ABS/CSm = Fm, TRo/CSx = QY (ABS/CSx) - unidade de seção para capturar energia ou fluxo quântico de luz

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

x)RC / CSxDensidade do centro de reação,RC / CS0 (RC ativos por secção transversal excitada)

e)PI_ABS= (RC/ABS) (φpo/φ)_Fazer(ψo/Vj): Índice de "desempenho" ou índice de sobrevivência baseado no fluxo quântico de absorção de luz

(z)PICs=(RC/CSx)(φpo/φ)_Fazer(ψo/Vj): Índice de "desempenho" ou índice de sobrevivência baseado em secções