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PlantExplorer系統(tǒng)的成像面積達(dá)到20 cm x 20 cm，最快每秒鐘可測(cè)量1000張葉綠素?zé)晒獬上駡D片，在全球第一次實(shí)現(xiàn)對(duì)快速熒光誘導(dǎo)曲線O-J-I-P相的成像測(cè)量；可以基于單個(gè)像素或感興趣的區(qū)域（ROI）來(lái)計(jì)算熒光參數(shù)；可以實(shí)現(xiàn)多光譜測(cè)量，在測(cè)量光合作用之外，獲取葉綠素指數(shù)、花青素指數(shù)、NDVI、紅外成像和RGB成像。
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利用PlantExplorer測(cè)量的熒光成像、葉綠素成像、花青素成像和RGB成像 |
利用PlantExplorer測(cè)量的OJIP曲線 |
葉綠素a熒光作為光合作用研究的探針，是研究各種逆境脅迫（干旱、高溫、低溫、營(yíng)養(yǎng)缺失、污染、病害等）對(duì)植物影響的強(qiáng)大工具，亦被廣泛用于篩選同一植物品種的不同基因型。葉綠素a熒光不僅能反映光能吸收、激發(fā)能傳遞和光化學(xué)反應(yīng)等光合作用的原初反應(yīng)過(guò)程，而且與電子傳遞、質(zhì)子梯度的建立及ATP合成和CO2固定等過(guò)程有關(guān)。幾乎所有光合作用過(guò)程的變化均可通過(guò)葉綠素a熒光反映出來(lái)，而熒光測(cè)定技術(shù)不需破碎細(xì)胞，不傷害生物體，因此通過(guò)研究葉綠素a熒光來(lái)間接研究光合作用的變化是一種簡(jiǎn)便、快捷、可靠的方法。針對(duì)葉綠素a熒光的測(cè)量方法和參數(shù)分析方法已經(jīng)成為光合作用研究的一個(gè)重要領(lǐng)域。
在過(guò)去的十余年中，針對(duì)植物光合作用測(cè)量的葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)日趨成熟，并得到了廣泛的應(yīng)用。隨著LED技術(shù)、CCD技術(shù)、通信技術(shù)等的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的葉綠素?zé)晒獬上褚裁媾R著新技術(shù)的不斷挑戰(zhàn)。
來(lái)自荷蘭瓦赫寧根大學(xué)的Henk Jalink教授在數(shù)十年葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)研究的基礎(chǔ)上，采用最新的LED技術(shù)、CCD技術(shù)和通信技術(shù)，掀起了對(duì)葉綠素?zé)晒獬上窦夹g(shù)的革命！
Jalink教授設(shè)計(jì)的葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)，包括標(biāo)準(zhǔn)版PlantExplorer和定制化設(shè)計(jì)版CropReporter，其中PlantExplorer系統(tǒng)可以：
- 最快每秒鐘測(cè)量1000張葉綠素?zé)晒獬上駡D片，實(shí)現(xiàn)對(duì)快速熒光誘導(dǎo)曲線O-J-I-P相的成像測(cè)量（全球唯一！！！）；
- 基于單個(gè)像素或感興趣的區(qū)域（ROI）來(lái)計(jì)算熒光參數(shù)
- 實(shí)現(xiàn)多光譜測(cè)量，在測(cè)量光合作用之外，獲取葉綠素指數(shù)、花青素指數(shù)、NDVI、紅外成像和RGB成像。
針對(duì)這些最新的葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)（包括這里介紹的葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)PlantExplorer和能監(jiān)測(cè)16 m2面積里植物的群體光合作用的CropObserver系統(tǒng)等），Jalink教授創(chuàng)辦了PhenoVation公司進(jìn)行商業(yè)化生產(chǎn)，在國(guó)際光合作用領(lǐng)域和植物表型領(lǐng)域都引起了巨大的震動(dòng)。
PlantExplorer的版本
根據(jù)是否能進(jìn)行多光譜測(cè)量，以及是采用高速（High Speed, HS）相機(jī)還是高清（High Resolution, HR）相機(jī)，植物葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)PlantExplorer有四個(gè)版本：
| 版本 | 名稱 | 功能 |
| 多光譜高速版 | PlantExplorer Spectral HS | 高速測(cè)量葉綠素?zé)晒獬上瘛⒖梢?jiàn)光成像、葉綠素成像、花青素成像 |
| 多光譜高清版 | PlantExplorer Spectral HR | 高清測(cè)量葉綠素?zé)晒獬上瘛⒖梢?jiàn)光成像、葉綠素成像、花青素成像 |
| PSII高速版 | PlantExplorer PSII HS | 高速測(cè)量葉綠素?zé)晒獬上? |
| PSII高清版 | PlantExplorer PSII HR | 高清測(cè)量葉綠素?zé)晒獬上? |
主要應(yīng)用領(lǐng)域
- 光合作用機(jī)理研究，全葉片和整株植物的光合作用測(cè)量
- 環(huán)境脅迫對(duì)植物的影響
- 基因型篩選、突變株篩選
- 脅迫損傷的早期檢測(cè)
- 植物病理學(xué)、毒理學(xué)、環(huán)境科學(xué)研究
- 其它和植物光合作用相關(guān)的領(lǐng)域
主要技術(shù)參數(shù)
- 相機(jī)傳感器類型：CCD
- 相機(jī)曝光時(shí)間：典型20-1 000 ms
- 相機(jī)分辨率：高速版30萬(wàn)像素；高清版140萬(wàn)像素
- Binning：1 x 1到8 x 8
- 灰階：14比特或16 384級(jí)灰階
- 圖像采集速度：高速版260幀/秒（307 200像素時(shí)）～1 000幀/秒（100 000像素時(shí)）；高清版20幀/秒
- 圖像獲取時(shí)間：?jiǎn)螐埲~綠素?zé)晒鈭D像5-1 000 ms，高速版誘導(dǎo)曲線測(cè)量時(shí)800 ms可以獲取208-800張圖像。
- 圖像格式：16位RAW格式
- 光譜范圍：350～950 nm
- 鏡頭類型：8 mm定焦，4
- 光學(xué)濾光片（僅適用于多光譜版）：6種高質(zhì)量光學(xué)干涉濾光片，包括熒光、紅光、綠光、藍(lán)光、花青素和近紅外濾光片
- 數(shù)據(jù)傳輸方式：Ethernet
- 葉綠素?zé)晒饧ぐl(fā)光源：紅色LED，光強(qiáng)0-3 000 mmol m-2 s-1
- 光化光源：紅色LED，光強(qiáng)0-1 000 mmol m-2 s-1
- 多光譜和彩色圖像光源：白色LED和近紅外LED
- 成像面積：20 x 20 cm
- 工作溫度：+5～+40℃
- 尺寸：50(W) x 61(D) x 100(H) cm
- 重量：55 kg
- 供電需求：110-240 V交流電
- 功耗：測(cè)量葉綠素?zé)晒鈺r(shí)峰值3 kW，待機(jī)時(shí)200 W
-
成像參數(shù)：
- 多光譜高速版：Fo, FJ, FI, Fm, Ft, FJ’, FI’, Ft=5min, Fm’, Fo’, Fv/Fm, FRO, φEO, φRO, tFM, A, Sm, PIABS, φPSII, NPQ, qN, qP, Rfd, RNIR, R, RAnth, RRed, RGreen, RBlue, Chl. Index, Ant. Index, NDVI
- 多光譜高清版：Fo, Fm, Ft, Ft=5min, Fm’, Fo’, Fv/Fm, φPSII, NPQ, qN, qP, Rfd, RNIR, R, RAnth, RRed, RGreen, RBlue, Chl. Index, Ant. Index, NDVI
- PS II高速版：Fo, FJ, FI, Fm, Ft, FJ’, FI’, Ft=5min, Fm’, Fo’, Fv/Fm, FRO, φEO, φRO, tFM, A, Sm, PIABS, φPSII, NPQ, qN, qP, Rfd
- PS II高清版：Fo, Fm, Ft, Ft=5min, Fm’, Fo’, Fv/Fm, φPSII, NPQ, qN, qP, Rfd
功能特性
| 功能特點(diǎn) | 多光譜高速版PlantExplorerSpectral HS | 多光譜高清版PlantExplorerSpectral HR | PSII高速版PlantExplorerPSII HS | PSII高清版PlantExplorerPSII HR |
| 無(wú)與倫比的高速相機(jī)（1000幀/秒）測(cè)量快速誘導(dǎo)曲線 | ● | ○ | ● | ○ |
| 出色的高清相機(jī)（1.4 M pixel）測(cè)量葉綠素?zé)晒?/strong> | ○ | ● | ○ | ● |
| 成像范圍20 cm x 20 cm | ● | ● | ● | ● |
| 自動(dòng)調(diào)節(jié)花盆底座高度，使得植物上部與相機(jī)保持恒定距離 | ● | ● | ● | ● |
| 飽和脈沖強(qiáng)度達(dá)3000 mmol m-2 s-1 | ● | ● | ● | ● |
| 光化光強(qiáng)度達(dá)1000 mmol m-2 s-1 | ● | ● | ● | ● |
| 可進(jìn)行多光譜測(cè)量 | ● | ● | ○ | ○ |
| 精確獲知葉綠素?zé)晒狻⑷~綠素、花青素和R/G/B圖像每個(gè)像素的變化 | ● | ● | ○ | ○ |
| 可設(shè)置進(jìn)行延時(shí)成像測(cè)量 | ● | ● | ● | ● |
嵌入式電腦進(jìn)行精確的成像、時(shí)間控制、光強(qiáng)控制和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)l 英特爾雙核處理器
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● | ● | ● | ● |
| 隨機(jī)配送27寸全高清顯示器 | ● | ● | ● | ● |
| 功能強(qiáng)大的控制和分析軟件 | ● | ● | ● | ● |
注：● 代表有，○ 代表無(wú)。
主要測(cè)量參數(shù)
| 成像參數(shù) | 參數(shù)解釋 |
多光譜高速版
PlantExplorer Spectral HS |
多光譜高清版
PlantExplorer Spectral HR |
PSII高速版
PlantExplorer PSII HS |
PSII高清版
PlantExplorer PSII HR |
| 由儀器控制軟件直接測(cè)量出的成像參數(shù) | |||||
| Fo | 植物暗適應(yīng)后當(dāng)所有反應(yīng)中心都處于開(kāi)放態(tài)時(shí)的初始（最小）熒光成像 | ● | ● | ● | ● |
| FJ | 植物暗適應(yīng)后測(cè)量JIP誘導(dǎo)曲線（快速熒光誘導(dǎo)曲線）時(shí)的J相成像 | ● | ○ | ● | ○ |
| FI | 植物暗適應(yīng)后測(cè)量JIP誘導(dǎo)曲線（快速熒光誘導(dǎo)曲線）時(shí)的I相成像 | ● | ○ | ● | ○ |
| Fm | 植物暗適應(yīng)后當(dāng)所有反應(yīng)中心都處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的最大熒光成像 | ● | ● | ● | ● |
| Ft | 植物接受光照一段時(shí)間t后的實(shí)時(shí)熒光成像 | ● | ● | ● | ● |
| FJ’ | 植物照光后達(dá)到J項(xiàng)的熒光成像 | ● | ○ | ● | ○ |
| FI’ | 植物照光后達(dá)到I項(xiàng)的熒光成像 | ● | ○ | ● | ○ |
| Ft=5min | 植物照光5 min后的熒光成像 | ● | ● | ● | ● |
| Fm’ | 照光后當(dāng)所有反應(yīng)中心都處于關(guān)閉狀態(tài)時(shí)的最大熒光成像 | ● | ● | ● | ● |
| RNIR | 近紅外波段的反射光譜成像 | ● | ● | ○ | ○ |
| RChl. | 葉綠素的反射光譜成像 | ● | ● | ○ | ○ |
| RAnth | 花青素的反射光譜成像 | ● | ● | ○ | ○ |
| RRed | 可見(jiàn)光成像的R（紅色）通道反射光譜成像 | ● | ● | ○ | ○ |
| RGreen | 可見(jiàn)光成像的G（綠色）通道反射光譜成像 | ● | ● | ○ | ○ |
| RBlue | 可見(jiàn)光成像的B（藍(lán)色）通道反射光譜成像 | ● | ● | ○ | ○ |
| 由儀器分析軟件分析得出的成像參數(shù) | |||||
| Fv/Fm | 植物暗適應(yīng)后的最大光合效率成像 | ● | ● | ● | ● |
| tFM | 熒光上升達(dá)到Fm的時(shí)間 | ● | ● | ● | ● |
| FRO | 植物暗適應(yīng)后與I項(xiàng)可變熒光相關(guān)的參數(shù)FRO=(Fm-Fi)/Fm | ● | ○ | ● | ○ |
| jEO | 植物照光后與I項(xiàng)可變熒光相關(guān)的參數(shù)ϕEO=(Fm’-FJ’)/Fm’ | ● | ○ | ● | ○ |
| jRO | 植物照光后與I項(xiàng)可變熒光相關(guān)的參數(shù)ϕRO=(Fm’-FI’)/Fm’ | ● | ○ | ● | ○ |
| A | 誘導(dǎo)曲線上部的互補(bǔ)面積 | ● | ○ | ● | ○ |
| Sm | Fm-Fo的面積歸一化參數(shù) | ● | ○ | ● | ○ |
| PIABS | 光合性能指數(shù) | ● | ○ | ● | ○ |
| jPSII | 植物照光后的實(shí)際光合效率jPSII =Fq’/Fm=(Fm’-Ft)/Fm’ | ● | ● | ● | ● |
| NPQ | 非光化學(xué)淬滅NPQ=(Fm-Fm’)Fm’ | ● | ● | ● | ● |
| Rfd | 植物活力指數(shù)Rfd=(Fm-Ft=5min)/Fm | ● | ● | ● | ● |
| qN | 非光化學(xué)淬滅qN=(Fm-Fm’)/(Fm-Fo’) | ● | ● | ● | ● |
| qP | 光化學(xué)淬滅qP=Fm’-Ft)/(Fm’-Fo’) | ● | ● | ● | ● |
| Fo’ | 植物照光后當(dāng)所有反應(yīng)中心處于開(kāi)放態(tài)時(shí)的最小熒光Fo‘=Fo/((Fv/Fm)+(Fo/Fm’)) | ● | ● | ● | ● |
| Chl. Index | 葉綠素指數(shù)，與葉綠素含量相關(guān) | ● | ● | ○ | ○ |
| Ant. Index | 花青素指數(shù)，與花青素含量相關(guān) | ● | ● | ○ | ○ |
| NDVI | 植被覆蓋指數(shù) | ||||
● 代表有，○ 代表無(wú)。
應(yīng)用實(shí)例
1）強(qiáng)光對(duì)不同基因型擬南芥的影響
2）缺磷對(duì)不同擬南芥的影響
3）熒光成像揭示肉眼看不到的葉片邊緣傷害
4）利用葉綠素?zé)晒獬上襁M(jìn)行植物病理學(xué)研究
5）干旱處理對(duì)伽藍(lán)菜的影響
我們能提供的遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些……
如下，是1 m高的水稻整株側(cè)面成像結(jié)果：
此外，
我們的葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)已被成功集成到WPS高通量植物表型平臺(tái)中，用于高通量植物葉綠素?zé)晒獬上瘢ü夂献饔茫y(cè)量！
產(chǎn)地：荷蘭
