模塊式藻類(lèi)表型成像分析系統(tǒng)

藻類(lèi)是藍(lán)藻門(mén)有序推進、眼蟲(chóng)藻門(mén)、金藻門(mén)需求、甲藻門(mén)堅定不移、綠藻門(mén)、褐藻門(mén)更讓我明白了、紅藻門(mén)等一系列水生生物的總稱(chēng)迎難而上。其形態(tài)種類(lèi)眾多，小至微米級(jí)的單細(xì)胞微藻探索，大至長(zhǎng)達(dá)幾米乃至幾十米的大型褐藻堅持先行。藻類(lèi)作為水體中重要的初級(jí)生產(chǎn)者，對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)乃至地球圈的穩(wěn)定都起著極為重要的作用滿意度。同時(shí)調整推進，很多經(jīng)濟(jì)藻類(lèi)也在食品、醫(yī)藥機製性梗阻、能源等行業(yè)中扮演重要角色機製。而水華、赤潮等有害生態(tài)現(xiàn)象也是由藻類(lèi)造成的集成應用。

在藻類(lèi)研究中探討，需要全面分析藻類(lèi)的表型特征，尤其是光合生理、形態(tài)調解製度、顏色重要意義、色素組成與分布、不同色素的光合貢獻(xiàn)深化涉外、脅迫生理等方面的測(cè)量與分析體系，使藻類(lèi)表型數(shù)字化、生理生態(tài)及功能可視化開展試點。這就需要針對(duì)藻類(lèi)表型專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的表型成像系統(tǒng)方案攜手共進。

模塊式藻類(lèi)表型成像分析系統(tǒng)由FMT150藻類(lèi)培養(yǎng)與在線(xiàn)監(jiān)測(cè)單元、FluorCam葉綠素?zé)晒饣蚨喙庾V熒光成像單元推進一步、FKM多光譜熒光動(dòng)態(tài)顯微成像單元經過、高光譜成像單元（或多光譜成像單元）、RGB彩色成像單元力度、等組成明確了方向，是目前市場(chǎng)上配置靈活、功能面勇探新路、性?xún)r(jià)比單產提升、技術(shù)的藻類(lèi)表型與生理生態(tài)研究分析系統(tǒng)。

珊瑚共生體的表型成像研究試驗，左圖：珊瑚收縮－膨脹不同時(shí)相NDVI多光譜成像與GFP綠色熒光蛋白成像分析行動力；右圖；珊瑚表面及垂直剖面樣品分別在弱光和強(qiáng)光適應(yīng)條件下的RGB成像切實把製度、葉綠素?zé)晒獬上窈蚇DVI多光譜成像分析（Leal MC, et al. 2015）

主要功能特點(diǎn)與技術(shù)指標(biāo)：

1. FMT150藻類(lèi)培養(yǎng)與在線(xiàn)監(jiān)測(cè)技術(shù)：將生物反應(yīng)器與監(jiān)測(cè)儀器*地結(jié)合在一起，用于淡水自行開發、海水藻類(lèi)和藍(lán)藻等的模塊化精確光照培養(yǎng)與生理監(jiān)測(cè)：

1) 尺寸容積可選：400ml進行部署、1L、3L等應用情況，可定制25L保護好、120L的大型培養(yǎng)容器

2) 全LED光源：紅光、藍(lán)光或白光表現、紅光雙色光源特點，其他光質(zhì)可定制，大光強(qiáng)達(dá)3000μmol (photons).m^-2.s^-1

3) 精確控制溫度結論、光強(qiáng)和諧共生、培養(yǎng)周期、CO₂濃度等培養(yǎng)條件適應性強，模擬自然周期變化技術交流，并可進(jìn)行恒化或恒濁培養(yǎng)

4) 在線(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、pH值、溶解氧資源配置、O₂/CO₂通量信息、營(yíng)養(yǎng)鹽變化、光密度大力發展、葉綠素?zé)晒鈪?shù)（反映受脅迫狀況和生理狀態(tài)）等多種環(huán)境與生理參數(shù)

5) 通過(guò)的電腦軟件實(shí)現(xiàn)外部控制豐富內涵、數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)和保存

6) 可選配MC1000 8通道藻類(lèi)培養(yǎng)與在線(xiàn)監(jiān)測(cè)單元進(jìn)行快速重復(fù)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)

萊茵衣藻多組學(xué)解析，左圖：使用FMT150進(jìn)行精確控制培養(yǎng)產能提升；右圖：使用FluorCam進(jìn)行葉綠素?zé)晒夥治觯⊿trenkert, 2019, PNAS）

2. FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)：可根據(jù)需求選配不同型號(hào)和成像大小的葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)適應性，或選配GFP/YFP等穩(wěn)態(tài)熒光成像、PAR吸收/NDVI成像等：

1) 便攜式葉綠素?zé)晒獬上窨傊?，成像面積31.5x41.5mm面向，可用于野外及實(shí)驗(yàn)室葉綠素?zé)晒獬上穹治觯€可選配光合聯(lián)用系統(tǒng)進(jìn)行光合作用測(cè)量和葉綠素?zé)晒獬上穹治鰷y(cè)量

2) 封閉式（一體式）葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)研學體驗，為功能（具備全部Protocols包括OJIP建設項目、QA再氧化動(dòng)力學(xué)等）、性?xún)r(jià)比落實落細、使用的臺(tái)式植物表型成像分析設(shè)備相結合，可同時(shí)對(duì)植物PAR吸收、光譜反射指數(shù)NDVI等進(jìn)行成像測(cè)量

3) FluorCam模塊式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)製高點項目，有13x13cm標(biāo)準(zhǔn)版和20x20大型版為產業發展，模塊式結(jié)構(gòu)，具備可擴(kuò)展性有所增加，可選配白色LED光源（用于模擬自然光源）各項要求、青色LED光源、綠色LED光源越來越重要的位置、紅色LED光源廣泛關註、藍(lán)色LED光源等不同激發(fā)光源進(jìn)行光質(zhì)實(shí)驗(yàn)競爭力，用于激發(fā)不同的藻類(lèi)光合色素蛋白（下圖依次為便攜式、一體式、模塊式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)）

4) FluorCam大型葉綠素?zé)晒獬上衿脚_(tái)重要性，成像面積可達(dá)35x35cm（下圖依次為便攜式交流、一體式支撐作用、模塊式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)和大型葉綠素?zé)晒獬上衿脚_(tái)）

5) FluorCam多光譜熒光成像技術(shù)方案預下達，配備UV紫外光及濾波器激發(fā)并檢測(cè)藻類(lèi)的多光譜熒光，尤其適用于次生代謝組與病害表型研究拓展基地。有一體式（成像面積13x13cm）或模塊式（成像面積13x13cm或20x20cm）供選配集中展示，還可選配實(shí)驗(yàn)室大型多光譜熒光成像平臺(tái)

中國(guó)海洋大學(xué)使用FluorCam多光譜熒光成像系統(tǒng)研究條斑紫菜Pyropia yezoensis感染赤腐病后的次生代謝響應(yīng)（Tang L, 2019）

3. FKM多光譜熒光動(dòng)態(tài)顯微成像技術(shù)：基于FluorCam葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)的顯微成像技術(shù)。它由包含可擴(kuò)展部件的增強(qiáng)顯微鏡體系流動性、高分辨率CCD相機(jī)宣講手段、激發(fā)光源組、光譜儀、控溫模塊以及相應(yīng)的控制單元和的工作站與分析軟件組成配套設備。它不僅可以對(duì)微藻更優質、單個(gè)細(xì)胞、單個(gè)葉綠體乃至基粒-基質(zhì)類(lèi)囊體片段進(jìn)行葉綠素?zé)晒饧岸喙庾V熒光成像分析推進高水平，還可以進(jìn)行熒光蛋白脫穎而出、熒光染料以及藻類(lèi)*光合色素的成像分析。

1) 內(nèi)置現(xiàn)今葉綠素?zé)晒庋芯康娜砍绦蛏a創效，如Fv/Fm結構、Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng)、熒光淬滅優化上下、OJIP快速熒光響應(yīng)曲線(xiàn)能力建設、QA再氧化等，可獲得70余項(xiàng)參數(shù)及其成像圖

2) 配備10倍生產體系、20倍服務、40倍、63倍和100倍生物熒光物鏡能力和水平，可以清晰觀(guān)測(cè)到葉綠體及其發(fā)出的熒光

3) 激發(fā)光源組中包括紅外光覆蓋、紅光、藍(lán)光研究、綠光高效、白光、紫外光和遠(yuǎn)紅光等提高，能夠研究植物/藻類(lèi)中任何一種色素分子或發(fā)色團(tuán)

4) 可進(jìn)行GFP機構、DAPI、DiBAC4交流、SYTOX基礎、CTC等熒光蛋白、熒光染料的成像分析

5) 高分辨率光譜儀能夠深入解析各種熒光的光譜圖推進一步。

6) 控溫系統(tǒng)可以保證實(shí)驗(yàn)樣品在同等溫度條件下進(jìn)行測(cè)量，提高實(shí)驗(yàn)精度充分發揮，也可以進(jìn)行高溫/低溫脅迫研究選擇適用。

魚(yú)腥藻異形胞分化過(guò)程中的光合作用規(guī)律（Ferimazova, 2014）

4. Specim高光譜成像技術(shù)，*IQ高光譜成像儀設計，一體式設(shè)計(jì)業務指導，內(nèi)置自動(dòng)推掃、數(shù)據(jù)采集處理就此掀開、操作系統(tǒng)長足發展、觸摸屏及操作鍵、GPS等，機(jī)身小巧輕便結構不合理，只有1.3kg動手能力，實(shí)現(xiàn)輕松手持操作或固定操作，波段范圍400-1000nm意見征詢，7nm光譜分辨率提升，204個(gè)波段，圖像分辨率512x512像素的必然要求，視野31度研究成果，物距15cm至無(wú)窮遠(yuǎn)，1m視野55x55cm完善好〈竺娣e？蛇x配其它掃描式高光譜成像分析單元（參見(jiàn)下面高光譜成像技術(shù)選型參考表）

5. 可同時(shí)選配RGB成像分析或多光譜成像分析

6. 配置靈活、使用方便問題分析，可選配不同單元組合

海洋綠藻培養、褐藻和紅藻的光譜成像分析（Ginneken V，2017）