FluorCamSystème d'imagerie fluorescente multispectrale pour plantes de paillasse

- les techniques instrumentales les les plus utilisées pour la recherche expérimentale sur le phénotype et l'écologie physiologique des plantes

PSILe scientifique en chef de la société, le professeur nedbal, et le Président de la société, le Dr trtilek, entre autres, ont combiné pour la première fois la technologie de fluorescence de la chlorophylle PAM avec la technologie CCD pour produire avec succès le système d'imagerie de fluorescence de la chlorophylle fluorcam dans le monde en 1996 (Heck et al., 1999; Nedbal et al., 2000; Govindjee and Nedbal, 2000）。 La technologie fluorcam d'imagerie par fluorescence de la chlorophylle est devenue une percée importante dans la technologie de fluorescence de la chlorophylle dans les années 1990, permettant aux scientifiques d'étudier la photosynthèse et la fluorescence de la chlorophylle dans le monde bidimensionnel et microscopique à la fois. Aujourd'hui, PSI est devenu le fabricant professionnel d'imagerie par fluorescence de la chlorophylle le plus autorisé, le plus largement utilisé, le plus diversifié et le plus publié au monde.

En haut à gauche, la technologie fluorcam d'imagerie par fluorescence de la chlorophylle conçue par nedbal et d'autres dans les années 1990 (Photosynthesis Research, 66: 3 - 12, 2000) et à droite, la couleur du citron et la fluorescence de la chlorophylle (Photosynthesis Research, 38: 571 - 579, 2000).

FluorCamLe système d'imagerie par fluorescence multispectrale des plantes de paillasse est un équipement de technologie d'imagerie vivante des plantes haut de gamme hautement intégré, hautement innovant, facile à utiliser et largement utilisé, lentille CCD haute sensibilité, 4 panneaux de source lumineuse LED fixes et système de contrôle, etc. intégrés dans une boîte d'opération adaptée à l'obscurité (un cinquième panneau de source lumineuse peut également être sélectionné en fonction de la demande pour être placé sur le dessus), les échantillons de plantes sont placés sur la cloison dans la boîte d'opération adaptée à l'obscurité, la cloison 7 niveaux de hauteur réglable; La source lumineuse est alimentée par une unité d'alimentation de haute stabilité, 4 panneaux de source lumineuse LED haute énergie et haute stabilité illuminent uniformément l'échantillon de plante, la zone d'imagerie peut atteindre 13×13 cm; le système de contrôle est relié à l'ordinateur via USB et les données analytiques sont contrôlées et acquises via le logiciel fluorcam. Il s'applique aux feuilles et aux fruits des plantes et autres tissus végétaux, aux plantes entières ou aux plantes multiples cultivées, aux lichens mousseux et autres plantes inférieures, aux algues, etc., et est largement utilisé dans les plantes, y compris l'écologie physiologique photosynthétique des algues, la physiologie et la susceptibilité aux stress causés par l'adversité des plantes, la fonction STOMATIQUE, l'environnement végétal tel que la réponse du sol à la pollution par les métaux lourds et la détection biologique, la détection et le dépistage de la résistance des plantes, la sélection des cultures, la recherche sur le phénotypage, etc.

Caractéristiques fonctionnelles principales:

· Le système est intégré dans la boîte d'opération d'adaptation à l'obscurité, facile à utiliser et facile à déplacer, à la fois dans le laboratoire et à l'extérieur pour l'analyse de mesure d'imagerie d'adaptation à l'obscurité

· Objectif CCD haute sensibilité, résolution temporelle jusqu'à 50 feuilles par seconde, capture rapide des transitoires de fluorescence de la chlorophylle, zone d'imagerie jusqu'à 13x13cm

· C'est le seul équipement de technologie de fluorescence de chlorophylle haut de gamme au monde qui peut effectuer l'analyse dynamique de fluorescence rapide d'ojip et obtenir plus de 20 paramètres tels que la courbe dynamique de fluorescence de chlorophylle rapide d'ojip et mo (pente initiale de la courbe d'ojip), la zone fixe d'ojip, SM (mesure de l'énergie requise pour fermer tous les centres de réaction lumineuse), QY, Pi (indice de performance), etc.

· Est le seul équipement de technologie de fluorescence de chlorophylle haut de gamme dans le monde qui peut effectuer l'analyse d'imagerie cinétique de ré - oxydation QA, peut exécuter la dynamique induite par fluorescence de chlorophylle par flash saturé (STF) à un seul tour, l'intensité lumineuse dans100µs120 000 µmol (photos) / m².s à l'intérieur

· Les procédures expérimentales de fluorescence de la chlorophylle (Protocoles) les plus complètes et modifiables, y compris le mode instantané, FV / FM, Kautsky induction effects, 2 protocoles d'analyse de fluorescence de la chlorophylle (npq) (2 ensembles de protocoles d'application de lumière personnalisés), les courbes de réponse à la lumière LC, L'analyse d'absorption par et d'imagerie NDVI, l'analyse cinétique de réoxydation QA (en option), l'analyse cinétique de fluorescence rapide ojip (en option) et l'imagerie de protéines fluorescentes vertes GFP (en option).

· Peut effectuer des analyses d'imagerie répétées automatiques, prérégler un programme expérimental (Protocoles), le nombre et l'intervalle de mesure, le système exécutera automatiquement les mesures d'imagerie en boucle et déposera automatiquement les données sur l'ordinateur par date temporelle (horodatage); Deux programmes expérimentaux (Protocoles) peuvent également être préréglés; Par exemple, pour que le système fonctionne automatiquement FV / FM pendant la journée, analyse npq pendant la nuit, etc.

· Avec une source de lumière photochimique d'excitation bicolore, configurée en rouge et blanc en standard, optionnelle avec une lumière photochimique bicolore Rouge et bleue, la lumière photochimique bicolore peut être utilisée dans différentes proportions afin d'expérimenter les avantages photosynthétiques de différentes qualités de lumière pour les cultures / plantes.

La figure de gauche a est FV / FM pour les feuilles de concombre à 100% de source lumineuse Rouge et la figure de gauche B est FV / FM pour les feuilles de concombre à 30% de source lumineuse bleue; En haut à droite, l'intensité de la photosynthèse en fonction de l'intensité lumineuse (différentes proportions de lumière bleue) et en bas à droite, la conductivité STOMATIQUE en fonction de l'intensité lumineuse (différentes proportions de lumière bleue)

· Peut exécuter l'imagerie de fluorescence de chlorophylle, l'imagerie de fluorescence multispectrale, l'imagerie de fluorescence d'homéostasie de GFP

· En option avec module d'imagerie couleur tetracam, zone d'imagerie maximale 20x25cm pour l'analyse d'imagerie morphologique des feuilles ou des plantes et l'analyse comparative par imagerie fluorescente de la chlorophylle

· En option avec unité d'imagerie hyperspectrale et unité d'imagerie thermique infrarouge, numérisation des caractères végétaux, visualisation, mesure complète pour analyser la morphologie des plantes, efficacité photosynthétique, caractères biochimiques, conductivité STOMATIQUE, stress et résistance, etc.

· Système mobile d'analyse d'imagerie végétale à grande échelle en option, avec une zone d'imagerie de 35x35cm, peut exécuter l'imagerie par fluorescence de la chlorophylle, l'imagerie thermique infrarouge et l'analyse d'imagerie RGB

Derniers cas d'application:

de Hendrik KupperAvec Zuzana benedikty et al., dans le numéro de février 2019 de Plant Physiology, publié Analysis of OJIP Chlorophyll Fluorescence Kinetics and QA Reoxidation Kinetics by Direct Fast Imaging， L'étude utilise pour la première fois le capteur d'imagerie ultra - rapide fluorcam Desktop Plant chlorophylle fluorescence imaging system avec le système d'imagerie de fluorescence microscopique multispectrale FKM pour des vitesses d'imagerie allant jusqu'à 4000fps@640x512 ， QA reoxidation chlorophylle Fluorescence cinétique imagerie mesure Monopulse saturé flash150000μmol/m2.s1- Oui.

Ci - joint: les paramètres analytiques de la détermination cinétique de fluorescence rapide ojip comprennent:

a)Fo: fluorescence initiale ou Fluorescence minimale, fluorescence à 50 μs

b)Fj: fluorescence à 2 MS

c)Fi: fluorescence à 60 MS

d)POu FM: fluorescence maximale

e)Vj= (FJ - FO) / (FM - FO): variable relative de fluorescence d'ordre J

f)Nous= (FI - FO) / (FM - FO): variable relative de fluorescence d'ordre I

g)Mo= tro / RC - ETO / RC = 4 (f300 - FO) / (FM - FO): pente initiale des transitoires de fluorescence, ou pente initiale de la courbe ojip

h)Zone: l'aire entre la courbe ojip et FM, qui peut être appelée aire de compensation (Complementary Area) pour comparer différents échantillons, l'aire doit être normalisée comme suit: SM = area / (FM - FO), SM étant une mesure de l'énergie nécessaire pour fermer tous les centres photoréactifs.

i)Zone de réparation: Surface fixe ojip, surface sous la valeur F lorsque la courbe ojip 40 est subtile à la valeur F à 1 seconde

j)SM: zone de compensation ojip normalisée, reflétant la réduction de la QA plusieurs fois

k)Ss= VJ / MO: surface de compensation normalisée en phase OJ reflétant la réduction de la QA à simple rotation

l)N = Sm / Ss = Sm Mo (1 / Vj): ojip QA réduction du chiffre d'affaires (0 et t)_Fm) et

m)Phi­Po＝QY＝φpo＝TRo/ABS＝Fv/Fm， Production maximale de photons, absorbant le flux de photons rapport de capture initial au centre de réaction

n)Psi_o＝ψo＝ETo/TRo＝1-Vj， Ratio de flux photonique de transfert d'électrons dans le flux quantique de lumière capturé

o)Phi_Eo＝φ_Eo=ETo/ABS=(1-(Fo/Fm))(1-Vj)， Rapport du flux de photons transmis par des électrons dans le flux de photons absorbés (Quantum Yield of Electron Transport at t = 0)

p)Phi_Do＝φ_Faire＝1-φpo＝Fo/Fm， Rendement quantique de dissipation d'énergie (t = 0)

q)Phi_pav= φpav = φpo (Sm/t)_Fm), la production moyenne de quanta lumineux, t_FmTemps nécessaire pour atteindre FM (MS)

r)ABS / RC= mo (1 / VJ) (1 / QY): flux de photons absorbés par unité de centre réactionnel, ici le Centre réactionnel se réfère uniquement àles centres actifs (QA à QA – réduisant)(même chose). QY=TRo/ABS=Fv/Fm

s)TRo / RC= mo (1 / VJ): capture initiale (ou maximale) du flux quantique lumineux par unité de centre réactionnel (conduisant à une réduction de QA, c'est - à - dire à une augmentation du rapport B de fermeture du Centre réactionnel)

t)ETo/RC= mo (1 / VJ) (1 - VJ): flux de photons de transfert initial d'électrons par unité de centre réactionnel

u)DIo / RC= (ABS / RC) - (tro / RC): Dissipation d'énergie par unité de centre de réaction

v)ABS et CS: flux de photons absorbants par unité de Section d'échantillon,CS signifie la section excitée de l'échantillon testé(même chose). ABS / CSO = fo, ABS / CSM = FM, tro / csx = QY (ABS / csx) - - l'unité de section capte l'énergie ou le flux de photons

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

x)RC/CSx: densité du Centre réactionnel,RC / CS0 (RC actifs par section excitée)

y)PI_ABS=(RC/ABS)(φpo/φ)_Faire) (ψo / VJ): indice de « Performance » ou indice dit de survie basé sur le flux de photons de la quantité de lumière absorbée

z)PIC=(RC/CSx)(φpo/φ)_Faire) (ψo / VJ): indice de « Performance » ou indice dit de survie basé sur la Section