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FKM多光谱荧光动态显微成像系统

时间：2020-02-17

作者：球速体育

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简介：

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FKM多光谱荧光动态显微成像系统

FKM（Fluorescence Kinetic Microscope）多光谱荧光动态显微成像系统是目前功效最为强大全面的植物显微荧光研究仪器，是基于FluorCam叶绿素荧光成像技术的显微成像定制系统。它由包括可扩展部件的增强显微镜、高区分率CCD相机、引发光源组、光谱仪、控温�？橐约跋嘤Φ目刂频ノ缓妥ㄓ玫氖虑檎居肫饰鋈砑槌�。它不但可以进行微藻、单个细胞、单个叶绿体乃至基粒-基质类囊体片段进行Fv/Fm、Kautsky诱导效应、荧光淬灭、OJIP快速荧光响应曲线、QA再氧化等种种叶绿素荧光及MCF多光谱荧光（multicolor fluorescence）成像剖析；还能通过引发光源组进行进行任意荧光引发和荧光释放波段的丈量，从而进行GFP、DAPI、DiBAC4、SYTOX、CTC等荧光卵白、荧光染料以及藻青卵白、藻红卵白、藻胆素等藻类特有荧光色素的成像剖析；更可以利用光谱仪对种种荧光进行光谱剖析，区分各发色团（例如PSI和PSII及种种捕光色素复合体等）并进行深入剖析。

FKM多光谱荧光动态显微成像系统使荧光成像技术真正成为光相助用机理研究的探针，使科研事情者在藻类和高等植物细胞与亚细胞条理深入理解光相助用历程及该历程中爆发的种种变革，为直接研究叶绿体中光合系统的事情机理提供了最为有力的工具。FKM作为藻类/植物表型和基因型显微研究的双重利器，获得了学界的广泛认可并取得了大宗的科研结果。

功效特点

内置现今叶绿素荧光研究的全部程序，如Fv/Fm、Kautsky诱导效应、荧光淬灭、OJIP快速荧光响应曲线、QA再氧化等，可获得70余项参数
配备10倍、20倍、40倍、63倍和100倍专用生物荧光物镜，可以清晰视察到叶绿体及其发出的荧光
引发光源组中包括红外光、红光、蓝光、绿光、白光、紫外光和远红光等，通过红蓝绿三色光还可以调出可见光谱中的任何一种色光，能够研究植物/藻类中任何一种色素分子或发色团
可进行GFP、DAPI、DiBAC4、SYTOX、CTC等荧光卵白、荧光染料的成像剖析
高区分率光谱仪能够深入解析种种荧光的光谱图
控温系统可以包管实验样品在同等温度条件下进行丈量，提高实验精度，也可以进行高温/低温胁迫研究

应用领域

微藻、大型藻类/高等植物的单个细胞、单个叶绿体、基粒-基质类囊体片段等的显微结构植物光合生理研究
藻类/植物逆境研究
生物和非生物胁迫的研究
藻类/植物抗胁迫能力及易感性研究
突变体筛选及光合机理研究
藻类长势与产量评估
藻类特有色素与光相助用关系
藻类/植物——微生物交互作用研究
藻类/植物——原生动物交互作用研究
基因工程与分子生物学研究

丈量样品

植物活体切片
植物表皮
植物细胞
绿藻、蓝藻等种种单细胞和多细胞微藻
叶绿体提取液
类囊体提取液
含有叶绿体的原生动物

事情原理

FKM剖析历程中，通过连接在显微镜上的引发光源组和内置在6位滤波轮中的一系列滤波器、分光镜引发植物样品中种种发色团的动态荧光。样品引发出的荧光经显微镜放大后进行荧光光谱剖析和荧光动力学成像剖析。SM 9000光谱仪通过光纤与显微镜连接，以进行引发荧光光谱剖析。装置在显微镜顶部的高区分率CCD相机则用于荧光动力学成像剖析。全部事情历程通过事情站和控制单位凭据预先设定好的程序自动进行。丈量历程中，可通过温控�？榈骺卦謇唷⒅参锵赴仁笛檠返奈露�。蠕动泵可以实现培养藻类的连续丈量。

仪器组成

1 增强显微镜

2 高区分率CCD相机

3 引发光源组

4 SM 9000光谱仪

5 主控制单位

6 事情站及软件

7 控温�？榈目刂频ノ�

8 位滤波轮

技术参数

丈量参数

Fo, Fo’, Fs, Fm, Fm’, Fp, FtDn, FtLn, Fv, Fv'/ Fm', Fv/ Fm ,Fv',Ft,ΦPSII, NPQ_Dn, NPQ_Ln, Qp_Dn, Qp_Ln, qN, qP，QY, QY_Ln, Rfd, ETR等50多个叶绿素荧光参数，每个参数均可显示2维荧色泽色图像
OJIP快速荧光曲线：测定剖析OJIP曲线与二十几项相关参数包括：Fo、Fj、Fi、P或Fm、Vj、Vi、Mo、Area 、Fix Area、Sm 、Ss 、N（QA还原周转数量）、Phi_Po 、Psi_o 、Phi_Eo、Phi_Do、Phi_pav、ABS/RC（单位反应中心的吸收光量子通量）、TRo/RC（单位反应中心初始捕获光量子通量）、ETo/RC（单位反应中心初始电子通报光量子通量）、DIo/RC（单位反应中心能量散失）、ABS/CS（单位样品截面的吸收光量子通量）、TRo/CSo、RC/CSx（反应中心密度）、PI_ABS（基于吸收光量子通量的“性能”指数或称生存指数）、PIcs（基于截面的“性能”指数或称生存指数）等（选配）
GFP、DAPI、DiBAC4、SYTOX、CTC等荧光卵白和荧光染料的成像剖析（选配）
QA再氧化动力学曲线（选配）
Spectrum荧光光谱图（选配）

具备完备的自动丈量程序（protocol），可自由对自动丈量程序进行编辑

Fv/Fm：丈量参数包括Fo，Fm，Fv，QY等
Kautsky诱导效应：Fo，Fp，Fv，Ft_Lss，QY，Rfd等荧光参数
荧光淬灭剖析：Fo，Fm，Fp，Fs，Fv，QY，ΦII，NPQ，Qp，Rfd，qL等50多个参数，2套制式程序
光响应曲线LC：Fo，Fm，QY，QY_Ln，ETR等荧光参数
Dyes & FPs稳态荧光成像丈量
OJIP快速荧光动力学剖析：Mo（OJIP曲线初始斜率）、OJIP牢固面积、Sm（对关闭所有光反应中心所需能量的量度）、QY、PI等26个参数（选配）
QA再氧化动力学（选配）
Spectrum荧光光谱剖析（选配）

荧光引发光源：

红外光、红光、橙光、蓝光、绿光、白光、紫外光等可选
可凭据客户要求定制光源组

透射光源（选配）：白光、远红光

高区分率TOMI-2 CCD传感器：

逐行扫描CCD
最高图像区分率：1360×1024像素
时间区分率：在最高图像区分率下可达每秒20帧
A/D 转换区分率：16位（65536灰度色阶）
像元尺寸：6.45?m×6.45?m
运行模式：1）动态视频模式，用于叶绿素荧光参数丈量；2）快照模式，用于GFP等荧光卵白和荧光染料丈量
通讯模式：千兆以太网

显微镜：Axio Imager M2，可选配Axio Scope A1简洁版或Axio Imager Z2高级版

物镜转盘：研究级7孔自动物镜转盘
透射光快门
聚光器 Achr Apl 0.9 H
6位反光镜转盘
双目镜筒(100:0/30:70/0:100)
机械载物台：75×50mm，硬膜阳极氧化外貌
样品架：76×26mm

物镜：10倍、20倍、40倍、63倍和100倍专用生物荧光物镜（可�。�

6位滤波轮：叶绿素荧光、GFP/SYTOX、DAPI/CTC等

SM9000光谱仪

入射狭缝：70?m×1400?m
光栅：平场型校正
光谱规模：200-980nm
波长绝对精确度：<0.5nm
再现性：<0.1nm
温度漂移：<0.01nm/K

温度调控�？椋何露鹊骼砉婺Ｎ榭鑫露龋ㄊ夷谖露龋┲�70℃，精确度0.1℃

蠕动泵（选配）：流速10-5600?l/min，用于藻类连续培养丈量

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

客户定制实验程序协议（protocols）：可设准时间（如丈量光连续时间、光化学光连续时间、丈量时间等）、光强（如差别光质光化学光强度、饱和光闪强度、调制丈量光等），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立新的实验程序
自动丈量剖析功效：可设置一个实验程序（Protocol）自动无人值守循环成像丈量，重复次数及间隔时间客户自界说，成像丈量数据自动准时间日期存入盘算机（带时间戳）
快照（snapshot）模式：通过快照成像模式，可以自由调理光强、快门时间及灵敏度获得清晰突出的植物样本稳态荧光和瞬时荧光图片
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。软件可自动丈量剖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）
数据剖析模式：具备“信号盘算再平均”模式（算数平均值）和“信号平均再盘算”模式，在高信噪比的情况下选用“信号盘算再平均”模式，在低信噪比的情况下选择“信号平均再盘算”模式以过滤掉噪音带来的误差
输出结果：高时间解析度荧光动态图、荧光动态变革视频、荧光参数Excel文件、直方图、差别参数成像图、差别ROI的荧光参数列表等

叶绿素荧光与光谱剖析结果

忍冬叶片横切荧光成像——栅栏组织和海绵组织硅藻附生的紫菜外貌荧光成像——细胞内的叶绿体漫衍

鸢尾表皮细胞荧光成像——气孔与叶绿体衣藻荧光成像

玉米表皮细胞荧光成像叶绿素荧光光谱剖析

典范应用

藻类病害(Gachon C, et al. 2006) 藻类异形胞光合生理与变革历程 (Ferimazova N, et al. 2013)

藻类特有差别光合色素卵白复合体的荧光成像与剖析（Andresen, et al. 2010）重金属胁迫对藻类/植物的影响(Thomas G, et al. 2016)

蓝藻光合与固氮的时空隔离(Berman-Frank I, et al. 2001) 植物/藻类光相助用机制的深入研究(Vacha F, et al. 2007.)

单个细胞\叶绿体荧光动力学与表型剖析（Jacobs M, et al. 2016.） OJIP快速荧光曲线和QA再氧化动力学曲线丈量

C4植物玉米花环结构光合特性剖析荧光卵白与荧光染料显微成像

产地：捷克

参考文献：

1）Morina F, et al. 2021. Interactions between zinc and Phomopsis longicolla infection in the roots of Glycine max. Journal of Experimental Botany 72(8)：3320-3336

2）Ashraf N, et al. 2021. Effect of nanomolar concentrations of lanthanum on Desmodesmus quadricauda cultivated under environmentally relevant conditions. Aquatic Toxicology 235: 105818

3）Umeki M, et al. 2020. Fecal pellets of giant clams as a route for transporting Symbiodiniaceae to corals. PLoS ONE 15(12): e0243087

4）Morina F, & Küpper H. 2020. Direct inhibition of photosynthesis by Cd dominates over inhibition caused by micronutrient deficiency in the Cd/Zn hyperaccumulator Arabidopsis halleri. Plant Physiology and Biochemistry. DOI:10.1016/j.plaphy.2020.07.018

5）Morina F, et al. 2020. Interaction Between Zn Deficiency, Toxicity and Turnip Yellow Mosaic Virus Infection in Noccaea ochroleucum. Frontiers in Plant Science, 11.DOI:10.3389/fpls.2020.00739

6）Wang ZX, et al. 2020. Extravagant leaves display in Actinidia kolomikta attracting pollinators and maintaining photosynthetic capacity. bioRxiv, DOI: 10.1101/2020.03.05.979500

7）刘文娟等，2020. 两个玉米品种维管制鞘叶绿体的非光化学淬灭对干旱胁迫的响应. 中国农业科学 53(8): 1532-1544

8）Andresen E, et al. 2019. Chronic exposure of soybean plants to nanomolar cadmium reveals specific additional high-affinity targets of Cd toxicity. Journal of Experimental Botany. DOI:10.1093/jxb/erz530

9）Morishima SY, et al. 2019. Study on expelled but viable zooxanthellae from giant clams, with an emphasis on their potential as subsequent symbiont sources. PLOS ONE, 14(7), e0220141.

10）Kupper H, et al. 2018. Analysis of OJIP chlorophyll fluorescence kinetics and QA re-oxidation kinetics by direct fast imaging. Plant Physiology, pp.00953.2018.

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