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易科泰UV-MCF生物荧光高光谱成像系统
产品时间:2022-05-18
欧洲PSI公司采用光学滤波器技术,通过紫外线激发并仅使特定波长的激发荧光到达检测器,研制生产了FluorCam多光谱叶绿素荧光成像系列仪器设备,可以对F440、F520、F690、F740四个波长荧光(多光谱荧光)进行二维成像分析,成为目前广泛应用于植物表型分析、植物胁迫检测等领域的重要仪器技术。

长波段UV紫外光(320nm-400nm)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(Multi-color Fluorescence,MCF)4个波峰的波长为兰光440nm(F440)、绿光520nm(F520)、红光690nm(F690)和远红外740nm(F740)(C.Buschmann等,1998),其中F440和F520统称为BGF(蓝绿荧光),由表皮及叶肉细胞壁和叶脉发出(指示次级代谢产物等),F690和F740为叶绿素荧光Chl-F。紫外光激发多光谱荧光(UV-MCF)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如干旱、病虫害、环境污染、氮胁迫等(H.K.Lichtenthaler, 2021)。

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欧洲PSI公司采用光学滤波器技术,通过紫外线激发并仅使特定波长的激发荧光到达检测器,研制生产了FluorCam多光谱叶绿素荧光成像系列仪器设备,可以对F440、F520F690F740四个波长荧光(多光谱荧光)进行二维成像分析,成为目前广泛应用于植物表型分析、植物胁迫检测等领域的重要仪器技术。

基于近二十年叶绿素荧光测量与成像技术、UV-MCF多光谱荧光成像分析技术服务与实验研究,值此公司成立二十周年之际,易科泰生态技术公司隆重推出UV-MCF生物荧光高光谱成像系统,其主要技术和功能特点为:

1.基于高光谱成像技术的紫外光激发生物荧光光谱成像分析,可同时获得蓝色、绿色、红色及远红波段的荧光光谱成像,不仅可对生物荧光在二维尺度上进行成像分析,还可以获得荧光光谱特征(光谱指纹)并在高光谱维度上(多达几百个)进行荧光光谱分析。下图为银杏叶高光谱荧光成像(自左至右依次为:彩色成像、绿色荧光F533成像、UV-MCF荧光光谱。易科泰Ecolab实验室提供)

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2.不仅可进行叶绿素荧光及BGF成像分析,还可以得到其高光谱数据立方并进而分析其光谱特性,使生物荧光二维成像分析提升到高光谱成像分析(达几百个光谱纬度)水平

3.可对GFP(绿色荧光蛋白)等进行成像分析

4.可选配多激发光(绿色及红色激发光)植物荧光光谱成像分析,并进一步测量分析花青素、叶绿素、多酚等指数及氮素指数

5.FluorVision高光谱荧光成像分析软件,可进行光谱融合、ROI选区分析、样品剖面荧光分析、频率直方图、自动识别不同波段峰值并分析其比值等

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6.可同时获取反射光光谱和荧光光谱,并进行高光谱成像分析和高光谱荧光成像分析(下图为花椰菜高光谱成像分析——光谱反射指数,和荧光成像分析)

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7.可对植物叶片或整株植物)、根系、果实、种子等不同组织部位进行荧光成像分析和反射光高光谱成像分析

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8.应用于植物表型成像分析、遗传育种、植物胁迫与抗性分析检测、种质资源分析检测、中草药检测鉴定、采后生物学研究、光生物学研究等。UV-MCF不仅适于活体植物成像分析,也适应于干燥后的茎叶、根系等荧光成像分析,如茶叶及中草药品质检测等

分析参数:

1.BGF蓝绿荧光Fb(或F440)和Fg(或F520

2.叶绿素荧光Fr(或F690)和Ffr(或F740

3.荧光比值,如Fb/FgFb/FrFb/FfrFr/Ffr等,及F730-740/F680-690(反应叶绿素含量及植物长期胁迫等)、F735/F700(可精确反映叶绿素含量)。下表为UV-MCF部分比值参数与植物表型关系(参考H.K.Lichtenthaler, 2021++指显著提高,+指提高,--指显著降低,-指降低,0为无明显变化)

植物表型

Fb/Fr

Fb/Ffr

Fr/Ffr

Fb/Fg

F735/F700

杂色叶片/绿色叶片

++

++

++

0


背面/正面叶片

++

++

+

0

-

黄绿/绿色叶片

+

++

++

+

--

第二片/第一片冒芽叶片

--

--

++

-

+

干旱胁迫

++

++

0

0


N胁迫

++

++

+

0

--

暴晒

++

++

+

--


虫害

++

++

0

+

-

敌草隆处理

--

--

+

0


光抑制

++

++

--

0


野外/大棚植物

++

++

-

0


4.花青素指数(log(Ffr_R/Ffr_R))、黄酮指数(log(Ffr_R/Ffr_UV)及氮素平衡指数NBI——需选配红绿多激发光模块

5.高光谱成像分析,可自动分析计算NDVI、NDVI705红边归一化植被指数(对衰老敏感)、VOG1红边指数(对叶绿素浓度、物候变化等敏感)、PRI光化学植被指数、PSRI 植被衰减指数(用于指示冠层胁迫、植物衰老、果实成熟等)、SIPI结构不敏感色素指数(反映冠层胁迫程度、生理胁迫检测等)、CRI1 类胡萝卜素反射指数、ARI1/ ARI2 花青素反射指数、CI 叶绿素指数(红边指数)、WBIR水波段指数(反映水分含量分布)、HI健康指数等植物色素指数和胁迫敏感指数、NPQI归一化脱镁指数(用于早期胁迫检测)、PSSRa(R800/R680)指数等

应用案例植物对敌草隆的荧光响应

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参考文献:

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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