FluorCam便攜式光合測(cè)量-熒光成像系統(tǒng)將氣體交換測(cè)定功能和葉綠素?zé)晒獬上窆δ苡袡C(jī)結(jié)合：既能夠測(cè)定植物的光合速率範圍和領域、蒸騰速率有所增加、氣孔導(dǎo)度等光合作用參數(shù)，全面衡量植物光合作用的強(qiáng)度和能力更高要求；又能夠?qū)χ参锏娜~綠素?zé)晒鈪?shù)進(jìn)行二維成像越來越重要的位置，反映光合作用過(guò)程中光系統(tǒng)對(duì)光能的吸收、傳遞共同學習、耗散順滑地配合、分配及光合特性的空間異質(zhì)性。
FluorCam便攜式光合測(cè)量-熒光成像系統(tǒng)能夠全面測(cè)定光合作用的過(guò)程（包括原初反應(yīng)效高、電子傳遞前沿技術、碳同化等階段），充分了解光合作用的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量交換系統穩定性，從而對(duì)光合作用進(jìn)行完整評(píng)估和直觀呈現(xiàn)拓展基地。
左：不同尺度葉綠素?zé)晒饧爸参锕夂献饔?/span>(Porcar-Castell et al., 2014)；右：FluorCam系統(tǒng)用于灌木蟲癭葉片的熒光成像和光合測(cè)定(Oliveira et al., 2017)
應(yīng)用領(lǐng)域
ü植物光合生理研究
ü植物脅迫逆境研究
ü優(yōu)質(zhì)作物品種篩選
ü植物固碳研究
ü氣候變化研究
技術(shù)特點(diǎn)
l強(qiáng)強(qiáng)結(jié)合：臺(tái)野外便攜式光合儀（1983年）和部商用葉綠素?zé)晒獬上駜x（1996年）均出在生產(chǎn)廠家培訓。FluorCam便攜式光合測(cè)量-熒光成像系統(tǒng)是數(shù)十年研發(fā)積累和技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的結(jié)晶——成熟耐用不合理波動，值得信賴。
左：臺(tái)野外便攜式光合儀重要工具；右：部商用葉綠素?zé)晒獬上駜xFluorCam示意圖
l功能強(qiáng)大：熒光成像功能能夠借助內(nèi)置程序積極拓展新的領域，自動(dòng)測(cè)量Fv/Fm、NPQ更優質、ΦPSII相對開放、qP、qN脫穎而出、Rfd拓展應用、ETR等葉綠素?zé)晒鈪?shù)及對(duì)每個(gè)參數(shù)進(jìn)行二維成像；光合儀能夠自動(dòng)測(cè)定同化速率（A）結構、蒸騰速率（E）管理、胞間CO2（Ci）、氣孔導(dǎo)度（Gs）能力建設、葉片溫度模樣、光合有效輻射生產體系，運(yùn)行光響應(yīng)程序和CO2響應(yīng)程序。
l配置靈活：
可選配GFP熒光成像功能很重要，用于轉(zhuǎn)基因作物篩選和對(duì)植物個(gè)體水平的基因表達(dá)進(jìn)行定位和分析能力和水平。
可選配OJIP快速熒光曲線測(cè)量模塊，快速獲取反映植物光能吸收異常狀況、傳遞研究、轉(zhuǎn)化、耗散及光合電子傳遞狀況的26個(gè)JIP-test參數(shù)應用創新。
可選配植物光譜及植被指數(shù)測(cè)量模塊提高，輕松獲取植物反射光譜曲線并直接獲取NDVI、PRI等數(shù)十個(gè)反映植物色素含量生產製造、光能利用效率開展試點、健康狀態(tài)的生理參數(shù)。
可選配植物多酚-葉綠素測(cè)量模塊共同，對(duì)色素含量進(jìn)行測(cè)定，包括Chl葉綠素指數(shù)高質量、Flav類黃酮指數(shù)充分發揮、NBl氮平衡指數(shù)（Chl/Flav 比值）、Anth 花青素指數(shù)管理。
從左向右：葉片GFP成像設計；OJIP測(cè)量模塊；植物光譜及植被指數(shù)測(cè)量模塊
l多使用場(chǎng)景：系統(tǒng)便攜性強(qiáng)改進措施，非常適合長(zhǎng)時(shí)間野外調(diào)查和大田試驗(yàn)就此掀開，也可用于實(shí)驗(yàn)室、溫室等可控環(huán)境下的基礎(chǔ)研究今年，是植物學(xué)穩步前行、農(nóng)學(xué)研究的儀器。
FluorCam便攜式光合測(cè)量-熒光成像系統(tǒng)室內(nèi)使用場(chǎng)景
技術(shù)參數(shù)
1.光合測(cè)量部分
1.1CO2測(cè)量范圍：0-3000ppm
1.2CO2測(cè)量分辨率：1ppm
1.3CO2采用紅外分析動手能力，差分開路測(cè)量系統(tǒng)逐步改善，自動(dòng)置零，自動(dòng)氣壓和溫度補(bǔ)償
1.4H2O測(cè)量范圍：0-75 mbar
1.5H2O測(cè)量分辨率：0.1mbar
1.6PAR測(cè)量范圍：0-3000 μmol m-2 s-1提升，余弦校正
1.7葉室溫度：-5 - 50℃ 精度：±0.2℃
1.8葉片溫度：-5 - 50℃
1.9空氣泵流速：100 - 500ml / min
1.10CO2控制：由內(nèi)部CO2供應(yīng)系統(tǒng)提供大大提高，達(dá)2000ppm
1.11H2O控制：可高于或低于環(huán)境條件
1.12溫度控制：由微型peltier元件控制，環(huán)境溫度-10℃到+15℃研究成果，所有葉室自動(dòng)調(diào)節(jié)
1.13PAR控制：RGB光源2400μmol m-2 s-1取得了一定進展，LED白色光源2500μmol m-2 s-1
1.14可選配多種帶有光源的可控溫葉室、葉夾
1.15顯示：彩色WQVGA LCD觸摸屏大面積，480 x 272像素積極參與，尺寸95 x 53.9 mm部署安排，對(duì)角線長(zhǎng)109mm
1.16數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：SD卡，兼容32G容量
1.17數(shù)據(jù)輸出：Mini-B型USB接口技術，RS232九針D型接口推廣開來，230400波特率PC通訊
1.18供電系統(tǒng)：內(nèi)置12V 7.5AH鋰離子電池，可持續(xù)工作至16小時(shí)相對較高，智能充電器
1.19
尺寸：主機(jī)230×110×170mm資源配置，測(cè)量手柄300×80×75mm
1.20重量：主機(jī)4.1Kg，測(cè)量手柄0.8Kg
1.21操作環(huán)境：5到45℃
2.熒光成像部分
2.1測(cè)量參數(shù)：Fo, Fo’, Fs, Fm, Fm’, Fp, FtDn, FtLn, Fv, Fv'/ Fm'相關，Fv/ Fm ,Fv',Ft,ΦPSII, NPQ_Dn, NPQ_Ln, Qp_Dn, Qp_Ln, qN, qP大力發展，QY, QY_Ln, Rfd, ETR等50多個(gè)葉綠素?zé)晒鈪?shù)，每個(gè)參數(shù)均可顯示2維熒光彩色圖像
2.2具備完備的自動(dòng)測(cè)量程序（protocol）生產效率，可自由對(duì)自動(dòng)測(cè)量程序進(jìn)行編輯
Fv/Fm：測(cè)量參數(shù)包括Fo建言直達，Fm，Fv將進一步，QY等
Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng)：Fo充分發揮，Fp，Fv成就，Ft_Lss重要方式，QY，Rfd等熒光參數(shù)
熒光淬滅分析：Fo系統，Fm非常重要，Fp，Fs空間廣闊，Fv營造一處，QY，ΦII知識和技能，NPQ取得顯著成效，Qp，Rfd特征更加明顯，qL等50多個(gè)參數(shù)
光響應(yīng)曲線LC：Fo估算，Fm，QY的可能性，QY_Ln不要畏懼，ETR等熒光參數(shù)
2.3高靈敏度TOMI-1 CCD傳感器：
圖像分辨率：720×560像素
時(shí)間分辨率：每秒50幀
A/D 轉(zhuǎn)換分辨率：12位（4096灰度色階）
像元尺寸：8.6µm×8.3µm
通訊模式：千兆以太網(wǎng)
2.4高分辨率TOMI-2 CCD傳感器（選配）
2.5成像面積：35mm×46 mm
2.6光源板：4塊超亮LED光源板，每個(gè)光源板由5×5 LEDs陣列問題，尺寸4×4 cm
2.7測(cè)量光：620nm紅光逐漸顯現，持續(xù)時(shí)間10µs–100µs可調(diào)
2.8飽和光：標(biāo)配白光，可選藍(lán)光（455nm）或紅光（620nm）
白光： 3900 µmol(photons)/m2.s
藍(lán)光： 4900 µmol(photons)/m2.s
紅光： 3800 µmol(photons)/m2.s
2.9光化學(xué)光：標(biāo)配白光系統穩定性，可選藍(lán)光（455nm）或紅光（620nm）
白光：0–1000 µmol(photons)/m2.s
藍(lán)光：0–1400 µmol(photons)/m2.s
紅光：0–800 µmol(photons)/m2.s
2.10遠(yuǎn)紅光：735nm拓展基地，用于測(cè)量Fo’集中展示，4顆高能LED
2.11FluorCam葉綠素?zé)晒獬上穹治鲕浖δ埽壕?/span>Live（實(shí)況測(cè)試）、Protocols（實(shí)驗(yàn)程序選擇定制）體系流動性、Pre–processing（成像預(yù)處理）探索創新、Result（成像分析結(jié)果）等功能菜單
2.12客戶定制實(shí)驗(yàn)程序協(xié)議（protocols）：可設(shè)定時(shí)間（如測(cè)量光持續(xù)時(shí)間、光化學(xué)光持續(xù)時(shí)間實現了超越、測(cè)量時(shí)間等）新產品、光強(qiáng)（如不同光質(zhì)光化學(xué)光強(qiáng)度、飽和光閃強(qiáng)度創新能力、調(diào)制測(cè)量光等）新品技，具備專用實(shí)驗(yàn)程序語(yǔ)言和腳本，用戶也可利用Protocol菜單中的向?qū)С绦蚰０孀杂蓜?chuàng)建新的實(shí)驗(yàn)程序
2.13自動(dòng)測(cè)量分析功能：選配求得平衡，可設(shè)置一個(gè)實(shí)驗(yàn)程序（Protocol）自動(dòng)無(wú)人值守循環(huán)成像測(cè)量紮實做，重復(fù)次數(shù)及間隔時(shí)間客戶自定義，成像測(cè)量數(shù)據(jù)自動(dòng)按時(shí)間日期存入計(jì)算機(jī)（帶時(shí)間戳）
2.14成像預(yù)處理：程序軟件可自動(dòng)識(shí)別多個(gè)植物樣品或多個(gè)區(qū)域至關重要，也可手動(dòng)選擇區(qū)域（Region of interest要素配置改革，ROI）的特性。手動(dòng)選區(qū)的形狀可以是方形組建、圓形與時俱進、任意多邊形或扇形調整推進。軟件可自動(dòng)測(cè)量分析每個(gè)樣品和選定區(qū)域的熒光動(dòng)力學(xué)曲線及相應(yīng)參數(shù)完善好，樣品或區(qū)域數(shù)量不受限制（>1000）
2.15輸出結(jié)果：高時(shí)間解析度熒光動(dòng)態(tài)圖服務體系、熒光動(dòng)態(tài)變化視頻多種、熒光參數(shù)Excel文件指導、直方圖廣泛認同、不同參數(shù)成像圖、不同ROI的熒光參數(shù)列表等
2.16給光制度：靜態(tài)或動(dòng)態(tài)（竇式）
2.17CCD檢測(cè)范圍：400–1000nm
2.18光譜響應(yīng)：540nm處量子高（70 %）流動性，400nm和650nm處轉(zhuǎn)降50%
2.19讀出噪音：低于12eRMS鍛造，典型10e
2.20滿阱容量：大于70,000 e (unbinned)
2.21Bios：固件可升級(jí)
2.22通訊方式：千兆以太網(wǎng)
2.23主機(jī)重量：1.8 kg
2.24主機(jī)尺寸：21.5 cm×13.5 cm×13.5 cm
2.25葉夾：用于夾持測(cè)量葉片并進(jìn)行暗適應(yīng)
2.26支架系統(tǒng)：1）室內(nèi)支架，可調(diào)整測(cè)量高度和角度持續創新，用于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測(cè)量改善；2）三角支架（選配），防水防銹材料設(shè)計(jì)協調機製，滿足測(cè)量穩(wěn)定性信息化，高度角度可調(diào)，測(cè)量高度1.5m實踐者，用于野外測(cè)量
2.27供電方式：1）90–240 V交流電取得明顯成效，配有專用防電涌穩(wěn)壓電源；2）專用野外電池包（選配）數據，一次充電可支持10小時(shí)以上不間斷測(cè)量
2.28功率：200 W
應(yīng)用案例
1.捷克帕拉茨基大學(xué)的研究人員使用FluorCam便攜式光合測(cè)量-熒光成像系統(tǒng)測(cè)定了熱激預(yù)處理前后感染白粉病的番茄的氣體交換參數(shù)及葉綠素?zé)晒鈪?shù)（成像）創新的技術，發(fā)現(xiàn)熱激處理不會(huì)顯著影響中等抗性基因型番茄的白粉病抗性和光合響應(yīng)發揮，但會(huì)增加易感基因型的易感性(Prokopová et al., 2010)。
番茄白粉病易感基因型熱激預(yù)處理前后白粉病感染的光合響應(yīng)：
左-葉綠素?zé)晒獬上窨焖僭鲩L；?/span>-光合色素含量及氣體交換參數(shù)
2.葡萄牙阿威羅大學(xué)的科研人員研究發(fā)現(xiàn)松樹對(duì)脂潰瘍病菌感染在時(shí)間序列上的生理響應(yīng)依賴于宿主的易感水平開放以來，而脫落酸的分解代謝在此過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用(Amaral et al., 2021)。FluorCam便攜式光合測(cè)量-熒光成像系統(tǒng)則被用來(lái)測(cè)定易感品種和抗性品種在感染過(guò)程中的光合表現(xiàn)初步建立。
易感品種和抗性品種松樹松針的葉綠素?zé)晒鈪?shù)（左）和氣體交換參數(shù)（右）在感染（F）過(guò)程中的時(shí)間序列變化
3.日本日本鹿兒島大學(xué)農(nóng)學(xué)院的科研人員使用FluorCam便攜式光合測(cè)量-熒光成像系統(tǒng)研究了溫度光照對(duì)百香果“夏日皇后”和“紅星”光合特性的影響綜合運用。發(fā)現(xiàn)兩個(gè)品種的百香果在高溫下的光合特性存在差異：“夏日皇后”在高溫下受到了嚴(yán)重的傷害，而“紅星”在高溫下保持其蒸騰和NPQ值從而降低了高溫脅迫的影響(Shimada et al., 2017)各有優勢。
兩個(gè)品種百香果氣體交換參數(shù)和葉綠素?zé)晒鈪?shù)隨溫度的變化
國(guó)內(nèi)安裝案例
清華大學(xué)效果較好，2020年 中國(guó)農(nóng)科院草原所，2020年
河南農(nóng)大持續，2020年 中國(guó)農(nóng)大中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)吉林梨樹實(shí)驗(yàn)站等多個領域，2020年
參考文獻(xiàn)
lAmaral, J., Correia, B., Escandón, M., Jesus, C., Ser?dio, J., Valledor, L., Hancock, R.D., Dinis, L.-T., Gomez-Cadenas, A., Alves, A., et al. (2021). Temporal physiological response of pine to Fusarium circinatum infection is dependent on host susceptibility level: the role of ABA catabolism. Tree Physiology 41, 801–816. https://doi.org/10.1093/treephys/tpaa143.
lOliveira, D.C., Moreira, A.S.F.P., Isaias, R.M.S., Martini, V., and Rezende, U.C. (2017). Sink Status and Photosynthetic Rate of the Leaflet Galls Induced by Bystracoccus mataybae (Eriococcidae) on Matayba guianensis (Sapindaceae). Front. Plant Sci. 8, 1249. https://doi.org/10.3389/fpls.2017.01249.
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lPorcar-Castell, A., Tyystj?rvi, E., Atherton, J., van der Tol, C., Flexas, J., Pfündel, E.E., Moreno, J., Frankenberg, C., and Berry, J.A. (2014). Linking chlorophyll a fluorescence to photosynthesis for remote sensing applications: mechanisms and challenges. Journal of Experimental Botany 65, 4065–4095. https://doi.org/10.1093/jxb/eru191.
lProkopová, J., Mieslerová, B., Hlavá?ková, V., Hlavinka, J., Lebeda, A., Nau?, J., and ?pundová, M. (2010). Changes in photosynthesis of Lycopersicon spp. plants induced by tomato powdery mildew infection in combination with heat shock pre-treatment. Physiological and Molecular Plant Pathology 74, 205–213. https://doi.org/10.1016/j.pmpp.2010.01.001.
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