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北京易科泰生態技術有限公...

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易科泰推出新品UV-MCF生物熒光高光譜成像系統

閱讀:2732      發布時間:2022-5-13
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長波段UV紫外光(320nm-400nm)對植物葉片激發,可以產生具有4個特征性波峰的熒光光譜(Multi-color Fluorescence,MCF)4個波峰的波長為蘭光440nm(F440)、綠光520nm(F520)、紅光690nm(F690)和遠紅外740nm(F740)(C.Buschmann等,1998),其中F440和F520統稱為BGF(藍綠熒光),由表皮及葉肉細胞壁和葉脈發出(指示次級代謝產物等),F690和F740為葉綠素熒光Chl-F。紫外光激發多光譜熒光(UV-MCF)可以用來靈敏、特異性地評估植物生理狀態包括受脅迫狀態如干旱、病蟲害、環境污染、氮脅迫等(H.K.Lichtenthaler, 2021)。

31.png


歐洲PSI公司采用光學濾波器技術,通過紫外線激發并僅使特定波長的激發熒光到達檢測器,研制生產了FluorCam多光譜葉綠素熒光成像系列儀器設備,可以對F440、F520F690F740四個波長熒光(多光譜熒光)進行二維成像分析,成為目前廣泛應用于植物表型分析、植物脅迫檢測等領域的重要儀器技術。

基于近二十年葉綠素熒光測量與成像技術、UV-MCF多光譜熒光成像分析技術服務與實驗研究,值此公司成立二十周年之際,易科泰生態技術公司隆重推出UV-MCF生物熒光高光譜成像系統,其主要技術和功能特點為:

1.基于高光譜成像技術的紫外光激發生物熒光光譜成像分析,可同時獲得藍色、綠色、紅色及遠紅波段的熒光光譜成像,不僅可對生物熒光在二維尺度上進行成像分析,還可以獲得熒光光譜特征(光譜指紋)并在高光譜維度上(多達幾百個)進行熒光光譜分析。下圖為銀杏葉高光譜熒光成像(自左至右依次為:彩色成像、綠色熒光F533成像、UV-MCF熒光光譜。易科泰Ecolab室提供)

 

32.png


2.不僅可進行葉綠素熒光及BGF成像分析,還可以得到其高光譜數據立方并進而分析其光譜特性,使生物熒光二維成像分析提升到高光譜成像分析(達幾百個光譜緯度)水平

3.可對GFP(綠色熒光蛋白)等進行成像分析

4.可選配多激發光(綠色及紅色激發光)植物熒光光譜成像分析,并進一步測量分析花青素、葉綠素、多酚等指數及氮素指數

5.FluorVision高光譜熒光成像分析軟件,可進行光譜融合、ROI選區分析、樣品剖面熒光分析、頻率直方圖、自動識別不同波段峰值并分析其比值等

 

33.png


6.可同時獲取反射光光譜和熒光光譜,并進行高光譜成像分析和高光譜熒光成像分析(下圖為花椰菜高光譜成像分析——光譜反射指數,和熒光成像分析)

 

34.png


7.可對植物葉片或整株植物)、根系、果實、種子等不同組織部位進行熒光成像分析和反射光高光譜成像分析

 

35.png


8.應用于植物表型成像分析、遺傳育種、植物脅迫與抗性分析檢測、種質資源分析檢測、中草藥檢測鑒定、采后生物學研究、光生物學研究等。UV-MCF不僅適于活體植物成像分析,也適應于干燥后的莖葉、根系等熒光成像分析,如茶葉及中草藥品質檢測等

分析參數:

1.BGF藍綠熒光Fb(或F440)和Fg(或F520

2.葉綠素熒光Fr(或F690)和Ffr(或F740

3.熒光比值,如Fb/FgFb/FrFb/FfrFr/Ffr等,及F730-740/F680-690(反應葉綠素含量及植物長期脅迫等)、F735/F700(可精確反映葉綠素含量)。下表為UV-MCF部分比值參數與植物表型關系(參考H.K.Lichtenthaler, 2021++指顯著提高,+指提高,--指顯著降低,-指降低,0為無明顯變化)

植物表型

Fb/Fr

Fb/Ffr

Fr/Ffr

Fb/Fg

F735/F700

雜色葉片/綠色葉片

++

++

++

0


背面/正面葉片

++

++

+

0

-

黃綠/綠色葉片

+

++

++

+

--

第二片/第一片冒芽葉片

--

--

++

-

+

干旱脅迫

++

++

0

0


N脅迫

++

++

+

0

--

暴曬

++

++

+

--


蟲害

++

++

0

+

-

敵草隆處理

--

--

+

0


光抑制

++

++

--

0


野外/大棚植物

++

++

-

0


4.花青素指數(log(Ffr_R/Ffr_R))、黃酮指數(log(Ffr_R/Ffr_UV)及氮素平衡指數NBI——需選配紅綠多激發光模塊

5.高光譜成像分析,可自動分析計算NDVI、NDVI705紅邊歸一化植被指數(對衰老敏感)、VOG1紅邊指數(對葉綠素濃度、物候變化等敏感)、PRI光化學植被指數、PSRI 植被衰減指數(用于指示冠層脅迫、植物衰老、果實成熟等)、SIPI結構不敏感色素指數(反映冠層脅迫程度、生理脅迫檢測等)、CRI1 類胡蘿卜素反射指數、ARI1/ ARI2 花青素反射指數、CI 葉綠素指數(紅邊指數)、WBIR水波段指數(反映水分含量分布)、HI健康指數等植物色素指數和脅迫敏感指數、NPQI歸一化脫鎂指數(用于早期脅迫檢測)、PSSRa(R800/R680)指數等

應用案例植物對敵草隆的熒光響應

36.png


參考文獻:

Claus Buschmann and Hartmut K. Lichtenthaler. Principles and characteristics of multi-colour fluorescence imaging of plants. Journal of Plant Physiology, 1998.

H.K.Lichtenthaler. Multi-colour fluorescence imaging of photosynthetic activity and plant stress. Photosynthetica, 2021.


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