FluorCam移动式植物多光谱荧光成像系统

 

FluorCam移动式多光谱荧光成像系统是国际知名FluorCam叶绿素荧光成像技术的高级扩展产品，可用于叶绿素荧光动态成像分析、多激发光光合效率成像分析、紫外光激发多光谱荧光成像分析、PAR吸收与NDVI（植物光谱反射指数）成像分析、GFP/YFP稳态荧光成像等，全面、非接触、高灵敏度反映植物生理生态、胁迫生理与抗性、光合效率等，广泛应用于植物表型成像分析、植物胁迫与抗性检测、植物病害与病例检测研究、遗传育种高通量筛选、植物生理生态学、植物初级代谢与刺激代谢研究、污染生态学研究检测/生物检测等。

 

 

主要功能特点

ü 客户定制四轮移动平台、模块式结构，便于温室内或野外移动使用、原位测量监测、系统扩展等

ü   叶绿素荧光成像分析：植物光合效率、荧光淬灭热散失、光响应曲线、植物胁迫与抗性等生理功能测量检测

ü   多光谱荧光成像分析：反映多酚与黄酮类等次级代谢产物动态变化、叶绿素动态变化、植物衰老、植物病虫害胁迫及非生物胁迫等

ü   GFP/YFP稳态荧光成像（选配）：遗传育种、基因标记

ü   NDVI成像分析（选配）：N素营养状态、植物胁迫等

üUV紫外光激发多光谱荧光成像技术：UV紫外光对植物叶片激发，可以产生具有4个特征性波峰的荧光光谱，4个波峰的波长为蓝光440nm（F440）、绿光520nm（F520）、红光690nm（F690）和远红外740nm（F740），其中F440和F520统称为BGF，由表皮及叶肉细胞壁和叶脉发出，F690和F740为叶绿素荧光Chl-F。紫外光激发多光谱荧光可以用来灵敏、特异性地评估植物生理状态包括受胁迫状态，包括干旱、病虫害、环境污染、氮胁迫等

ü   多激发光、多光谱荧光成像技术：通过光学滤波器技术，仅使特定波长的光（激发光）到达样品以激发荧光，同时仅使特定波长的激发荧光到达检测器。不同的荧光发色团（如叶绿素或GFP绿色荧光蛋白等）对不同波长的激发光“敏感”并吸收后激发出不同波长的荧光，根据此原理可以选配2个或2个以上的激发光源、绿波轮及相应滤波器，对不同波长荧光（多光谱荧光）进行成像分析。如选配红光和蓝光及相应滤波器，可以对GFP和叶绿素荧光成像分析，还可选配绿色光源及相应滤波器，以对YFP进行荧光成像分析等；

ü   可选配13x13cm或大型20x20cm不同规格型号LED光源版，以实现不同大小均一的植物多光谱荧光成像面积，可对叶片、植物果实器官包括植物根系或整株植物甚至多株植物进行实验成像分析

 

 

ü   可进行自动重复成像测量和无人值守监测，可设置两个实验程序（Protocols）自动循环成像测量，成像测量数据自动按时间日期存入计算机（带时间戳），以便于野外长时间（如几个小时）自动监测

ü   带有Kautsky诱导效应、荧光淬灭分析、GFP稳态荧光成像及紫外光激发多光谱荧光成像分析等各种通用实验程序（protocols），测量分析参数达60多个

ü   可选配RGB成像、红外热成像及高光谱成像，以便与叶绿素荧光成像融合分析，全面研究分析形态结构、颜色、气孔导度、植物光谱特征、WUE（水分利用效率）、CWSI（水分胁迫指数）、植物生理生化等

ü   测量样品包括叶片、花卉、果实、根系、植物其它组织及整株植物、藻类、小型动物等

 

技术指标

 

1. 多光谱荧光成像

1)标配4+1智能LED光源系统，包括1对红色LED光源板、1对冷白色LED光源板、1个顶部紫外光源，可选配其它波段光源、多光谱光源

2) 标准版LED光源板面积13x13cm，大型版LED光源板面积达20x20cm

3)脉冲调制测量光源，波段617nm，持续时间10µs - 100µs可调，可深入叶片栅栏组织，可选配蓝色等其它颜色测量光

 

 

4)双波段持续光化学光：标配617nm橙色光化学光和6500K白色光化学光，300-2,000 µmol(photons)/m².s光强可调，可选配3000 µmol(photons)/m².s光强，还可选配蓝色、绿色等其它颜色光化学光

5)6500K白色饱和光脉冲，最大强度4000 µmol(photons)/m².s，可选配强度达6000 µmol(photons)/m².s，还可选配蓝色饱和光脉冲或120000µmol(photons)/m².s单周转光脉冲

6)Protocols（实验程序）：包括（根据选配配置而定）：

a)Fv/Fm

b)Kautsky 诱导效应

c)荧光淬灭分析

d)光响应曲线分析

e)静态荧光成像分析（选配）

f)多光谱荧光成像分析

g)PARabs/NDVI成像分析（选配）

7)测量参数包括Fo, Fo’, Fs, Fm, Fm’, Fp, FtDn, FtLn, Fv, NPQ_Dn, NPQ_Ln, Qp_Dn, Qp_Ln, qN, QY, QY_Ln, PARabs, Rfd，BGF，UV-Chl.F等60多个叶绿素荧光参数和多光谱荧光参数

8)紫外光激发多光谱荧光参数包括F440、F520、F690、F740及相应比率成像分析参数（下左图为西葫芦感染软腐病菌（Dickeya dadantii）RGB彩色成像、多光谱荧光成像（引自Maria L. Perez-Bueno等，2016）；右图为植物接种病毒（PMMoV-I为意大利菌株，PMMoV-S为西班牙菌株）后（dpi为接种后的侵染天数）的紫外光激发多光谱荧光成像，其中Abaxial为叶片背面成像，Adaxial为叶片正面成像（引自Monica Pineda等，2008）

 

 

9) 高分辨率CCD镜头

a)最高图像分辨率：1360×1024像素

b)时间分辨率：在最高图像分辨率下可达每秒20帧

c)A/D 转换分辨率：16位（65536灰度色阶）

d)像元尺寸：6.45µm×6.45µm

10)7位滤波轮及滤波器，用于成像测量叶绿素荧光、F440、F520、F690、F740及GFP等稳态荧光（GFP荧光需选配相应功能模块）

11)可选配远红光740nm(FAR)与660nm双色LEDs光源板及相应滤波器和功能程序模块，用于测量Fo’、PARabs及NDVI

12)可选配1对青色LEDs光源板及相应滤波器等，可用于气孔功能测量研究

13)可选配1对绿色LEDs光源板用于测量YFG（须选配相应滤波器等）

14)如测量其它荧光参数，须选配相应滤波器等（请咨询EcoTech实验室），以下为选配参考：

 

 

15)FluorCam叶绿素荧光成像分析软件功能：具Live（实况测试）、Protocols（实验程序选择定制）、Pre–processing（成像预处理）、Result（成像分析结果）等功能菜单

16)客户定制实验程序协议（protocols）：可设定时间（如测量光持续时间、光化学光持续时间、测量时间等）、光强（如不同光质光化学光强度、饱和光闪强度、调制测量光等），具备专用实验程序语言和脚本，用户也可利用Protocol菜单中的向导程序模版自由创建新的实验程序

17)自动测量分析功能：可设置一个实验程序（Protocol）自动无人值守循环成像测量，重复次数及间隔时间客户自定义，成像测量数据自动按时间日期存入计算机（带时间戳）

18)快照（snapshot）模式：通过快照成像模式，可以自由调节光强、快门时间及灵敏度得到清晰突出的植物样本稳态荧光和瞬时荧光图片

19)成像预处理：程序软件可自动识别多个植物样品或多个区域，也可手动选择区域（Region of interest，ROI）。手动选区的形状可以是方形、圆形、任意多边形或扇形。软件可自动测量分析每个样品和选定区域的荧光动力学曲线及相应参数，样品或区域数量不受限制（>1000）

20)数据分析模式：具备“信号计算再平均”模式（算数平均值）和“信号平均再计算”模式，在高信噪比的情况下选用“信号计算再平均”模式，在低信噪比的情况下选择“信号平均再计算”模式以过滤掉噪音带来的误差

21)给光制度：静态或动态

22)Bios：固件可升级

23)通讯方式：千兆以太网

24) 供电电压：90 – 240 V （野外需另配轻便型发电机）

 

2. 红外热成像单元

1)非制冷红外焦平面检测器（uncooled VOx microbolometer），已经过欧盟标注校准，可直接测量温度，包括每个像素点的温度等

2)  分辨率：640x512像素

3)光谱范围：7.5～13.5μm

4)温度测量范围：-25～150°C

5)灵敏度：≤0.03℃（30mK）@ 30℃

6)帧频：标配9Hz或30Hz（须提前申请选配）

7)数据传输：USB-3或千兆以太网

8)19mm光学镜头，视野32℃x26℃，可选配13mm镜头或35mm镜头

9)具备视频模式和快照模式

10)具备14种调色板供任意选择，可多样化设置热成像假彩色

11)具备差值功能，可内查图像形成平滑影像以避免像素化

12)可通过软件设置大气温度、湿度、距离等参数

13)具备等温模式功能，包括以上、一下、之间、及以下与以上四种等温模式

14)      结果在线报告功能，自动显示热影像、时距图及影像参数如发射率、反射温度、大气温度、湿度、外部光距离、传播等

15)影像处理软件具备ROI选区功能，包括点、线、折线、矩形等，并可进行分区处理，每个ROI即时显示最小温度、最高温度、平均温度等

16)热扫描功能及热剖面功能：可在线可视化显示线型ROI温度值、温度剖面图

17)所有ROI工具的温度值均可显示在时距图中

18)防护级：IP65

19)工作温度：-15°C～+50°C

20)支持GPS信息，可将位置信息显示在谷歌地图上

 

3. RGB成像分析单元：科研级RGB成像镜头，分辨率2592x1944像素，信噪比54dB，1-40x放大，最小视野6.1x7.9mm（40x），最大视野20.8x25.4

 

产地：欧洲