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非调制植物叶绿素荧光成像系统PlantExplorer

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叶绿素a荧光作为光合作用研究的探针,是研究各种逆境胁迫(干旱、高温、低温、营养缺失、污染、病害等)对植物影响的强大工具,亦被广泛用于筛选同一植物品种的不同基因型。叶绿素a荧光不仅能反映光能吸收、激发能传递和光化学反应等光合作用的原初反应过程,而且与电子传递、质子梯度的建立及ATP合成和CO2固定等过程有关。几乎所有光合作用过程的变化均可通过叶绿素a荧光反映出来,而荧光测定技术不需破碎细胞,不伤害生物体,因此通过研究叶绿素a荧光来间接研究光合作用的变化是一种简便、快捷、可靠的方法。针对叶绿素a荧光的测量方法和参数分析方法已经成为光合作用研究的一个重要领域。
在过去的十余年中,针对植物光合作用测量的叶绿素荧光成像技术日趋成熟,并得到了广泛的应用。随着LED技术、CCD技术、通信技术等的不断进步,传统的叶绿素荧光成像也面临着新技术的不断挑战。
来自荷兰瓦赫宁根大学的Henk Jalink教授在数十年叶绿素荧光技术研究的基础上,采用最新的LED技术、CCD技术和通信技术,掀起了对叶绿素荧光成像技术的革命!

Jalink教授设计的叶绿素荧光成像系统,包括标准版PlantExplorer和定制化设计版CropReporter,其中PlantExplorer系统可以:
1)最快每秒钟测量1000张叶绿素荧光成像图片,实现对快速荧光诱导曲线O-J-I-P相的成像测量(全球唯一!!!);
2)基于单个像素或感兴趣的区域(ROI)来计算荧光参数
3)实现多光谱测量,在测量光合作用之外,获取叶绿素指数、花青素指数、NDVI、红外成像和RGB成像。
针对这些最新的叶绿素荧光技术(包括这里介绍的叶绿素荧光成像系统PlantExplorer和能监测16 m2面积里植物的群体光合作用的CropObserver系统等),Jalink教授创办了PhenoVation公司进行商业化生产,在国际光合作用领域和植物表型领域都引起了巨大的震动。
PlantExplorer的版本
根据是否能进行多光谱测量,以及是采用高速(High Speed, HS)相机还是高清(High Resolution, HR)相机,植物叶绿素荧光成像系统PlantExplorer有四个版本:
1)多光谱高速版 PlantExplorer Spectral HS:高速测量叶绿素荧光成像、可见光成像、叶绿素成像、花青素成像
2)多光谱高清版 PlantExplorer Spectral HR: 高清测量叶绿素荧光成像、可见光成像、叶绿素成像、花青素成像
3)PSII高速版 PlantExplorer PSII HS: 高速测量叶绿素荧光成像
4)PSII高清版 PlantExplorer PSII HR: 高清测量叶绿素荧光成像
主要应用领域
光合作用机理研究,全叶片和整株植物的光合作用测量
环境胁迫对植物的影响
基因型筛选、突变株筛选
胁迫损伤的早期检测
植物病理学、毒理学、环境科学研究
其它和植物光合作用相关的领域
主要技术参数
相机传感器类型:CCD
相机曝光时间:典型20-1 000 ms
相机分辨率:高速版30万像素;高清版140万像素
Binning:1 x 1到8 x 8
灰阶:14比特或16 384级灰阶
图像采集速度:高速版260帧/秒(307 200像素时)~1 000帧/秒(100 000像素时);高清版20帧/秒
图像获取时间:单张叶绿素荧光图像5-1 000 ms,高速版诱导曲线测量时800 ms可以获取208-800张图像。
图像格式:16位RAW格式
光谱范围:350~950 nm
镜头类型:8 mm定焦,4
光学滤光片(仅适用于多光谱版):6种高质量光学干涉滤光片,包括荧光、红光、绿光、蓝光、花青素和近红外滤光片
数据传输方式:Ethernet
叶绿素荧光激发光源:红色LED,光强0-3 000 mmol m-2 s-1
光化光源:红色LED,光强0-1 000 mmol m-2 s-1
多光谱和彩色图像光源:白色LED和近红外LED
成像面积:20 x 20 cm
工作温度:+5~+40℃
尺寸:50(W) x 61(D) x 100(H) cm
重量:55 kg
供电需求:110-240 V交流电
功耗:测量叶绿素荧光时峰值3 kW,待机时200 W
成像参数:
多光谱高速版:Fo, FJ, FI, Fm, Ft, FJ’, FI’, Ft=5min, Fm’, Fo’, Fv/Fm, FRO, φEO, φRO, tFM, A, Sm, PIABS, φPSII, NPQ, qN, qP, Rfd, RNIR, R, RAnth, RRed, RGreen, RBlue, Chl. Index, Ant. Index, NDVI
多光谱高清版:Fo, Fm, Ft, Ft=5min, Fm’, Fo’, Fv/Fm, φPSII, NPQ, qN, qP, Rfd, RNIR, R, RAnth, RRed, RGreen, RBlue, Chl. Index, Ant. Index, NDVI
PS II高速版:Fo, FJ, FI, Fm, Ft, FJ’, FI’, Ft=5min, Fm’, Fo’, Fv/Fm, FRO, φEO, φRO, tFM, A, Sm, PIABS, φPSII, NPQ, qN, qP, Rfd
PS II高清版:Fo, Fm, Ft, Ft=5min, Fm’, Fo’, Fv/Fm, φPSII, NPQ, qN, qP, Rfd
更多请参考 http://www.phenotrait.com/?p=5158


1楼2016-04-28 15:46回复
    多少人曾经认为对OJIP成像是不可能的事情,居然实现了


    4楼2016-04-29 09:15
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