Общая информация по флуориметрам для измерения флуоресценции хлорофилла
Флуориметры для измерения флуоресценции хлорофилла делятся на следующие группы:
- лабораторные и портативные;
- импульсные флуориметры и флуориметры с непрерывным возбуждением флуоресценции;
- предназначенные для работы с твёрдыми биообразцами (листья и т.д.) или с суспензиями;
- флуориметры с функцией имаджинга и без неё.
Дополнительные характеристики некоторых моделей флуориметров:
- встроенный квантовый датчик для измерения уровня освещенности ФАР;
- возможность измерения поглощения P700;
- возможность работы в автономном режиме (долговременный мониторинг без участия оператора);
- многоканальные флуориметры (возможность записи данных синхронно с нескольких измерительных модулей);
- флуориметры для подводных исследований;
- возможность измерения устьичной проводимости биообразцов;
- возможность термостатирования образцов;
- и многие другие!
Обращаем Ваше внимание на то, что конструктивные особенности флуориметров постоянно совершенствуются производителями. Это приводит к тому, что технические характеристики флуориметров изменяются. В частности могут меняться значения длин волн возбуждения флуоресценции, а также длины волн актиничного света и насыщающих импульсов. Наиболее актуальная информация всегда представлена на сайте производителя той или иной модели флуориметра.
Информация по импульсным флуориметрам с функцией имаджинга серии FluorCam фирмы Photon Systems Instruments (Чехия)
Общее описание
Одной из ключевых линеек приборов фирмы Photon Systems Instruments (Чехия) для изучения процессов фотосинтеза является серия флуориметров «FluorCam» в функцией имаджинга.
Они представляют собой комплексные программируемые системы, которые измеряют параметры флуоресценции исследуемых объектов, а также регистрируют их изменение во времени в виде последовательности изображений (в виде фотографий или видео).
Основное применение флуориметров «FluorCam» – измерение параметров флуоресценции хлорофилла. Однако помимо этого возможно измерение флуоресценции белков и других молекул, не связанных с фотосинтезом.
Измеряемые и рассчитываемые параметры флуоресценции хлорофилла: F0, FM, FV, F0', FM', FV', NPQ, ΦPSII, FV/FM, FV'/FM', RFd, qN, qP и другие.
Исследуемые объекты
- флуоресцирующие белки
- изолированные хлоропласты
- растительные клетки
- суспензии водорослей
- отделённые части растений
- целые растения
- поля с растительным пологом
Режимы измерений
Измерения могут производиться в различных режимах облучения и съёмки, которые задаются пользователям.
Флуоресцентная эмиссия осуществляется двумя (в стандартной комплектации) или более (заказываются отдельно) светодиодными панелями, которые способны генерировать измеряющие вспышки света различных длин волн и высокой интенсивности. Фотохимические реакции в исследуемых образцах могут запускаться как продолжительным актиническим облучением, так и мощными насыщающими вспышками света, а также комбинацией того и другого.
Наиболее распространённые протоколы измерений заложены в пакете программного обеспечения (ПО) в инструменте «Wizard». Для опытных специалистов в ПО предусмотрена возможность создания собственных протоколов измерений с помощью специального языка программирования.
Регистрация, визуализация и перенос результатов измерений
Флуоресцентные изображения регистрируются высокочувствительной камерой CCD. Разрешение стандартной камеры составляет 720 x 560 пикселей (12 бит). Доступна также дополнительная камера высокого разрешения (1360 x 1024 пикселей, 16 бит).
Передача результатов измерений на настольный компьютер (или ноутбук) производится через интерфейсное соединение Ethernet.
Пакет программного обеспечения включает в себя разнообразные инструменты для визуализации и обработки полученных изображений.
Применение
Типичное применение имиджинговых флуориметров «FluorCam» - это регистрация динамики и пространственной неоднородности флуоресцентного излучения, испускаемого растениями.
Системы «FluorCam» позволяют детектировать разнообразные явления, характерные для жизнедеятельности растений:
- эффект Каутского;
- фотохимическое тушение флуоресценции;
- многие другие изменения флуоресценции хлорофилла, связанные с различными электронными переходами.
Изображения параметров флуоресценции, полученные с помощью систем «FluorCam», могут использоваться для исследований гетерогенности функционального состояния биообъектов. Такая гетерогенность может наступать вследствие воздействия различных внешних и внутренних факторов:
- инфекция;
- старение;
- абиотический стресс;
- мутирование;
- многие другие.
Исследуемые объекты: от изолированных хлоропластов и клеток (флуоресцентный кинетический микроскоп модели «FC 2000-Z») – до полей с растительным пологом (модели «Arch FluorCam», «Transect FluorCam» и «Rover FluorCam»).
Еще одно применение флуориметров «FluorCam» – имиджинг флуоресцирующих белков (модели «Handy GFPCam» и «Closed GFPCam»).
Сравнительная таблица характеристик флуориметров серии FluorCam
| Модели | Изображение | Исследуемые объекты | Основные особенности |
|---|
| Стационарные системы закрытого типа Closed FluorCam |
Линейка продуктов: ClosedFC 800-C
Модели: - Closed FluorCam FC 800-C/1010-S - Closed FluorCam FC 800-C/1010-CUST | Closed FC 800-C | - небольшие растения (такие как Arabidopsis thaliana)
- листья
- мхи
- лишайники
- колонии водорослей в чашках
- многолуночные планшеты с суспензией водорослей
| - мультиспектральный кинетический флуоресцентный имиджинг;
- 4 фиксированные LED-панели
- высокооднородное освещение площадки 13 х 13 см (подходит для небольших целых растений или их частей);
- возможность темновой адаптации растений.
|
Линейка продуктов: Closed GFP-Cam
Модель: - Closed GFPCam FC 800-C/1010GFP | Closed GFP-Cam | GFP и его производные (а также хлорофилл) – в растительных биообъектах: - небольшие растения (Arabidopsisthaliana и др.)
- листья
- мхи
- лишайники
- колонии водорослей на плашках
- суспензии водорослей
| - 2 режима детекции/имиджинга: 1) для GFP и его производных; 2) для хлорофилла (стандартный)
- для исследований GFP и его производных как в молекулярной, так и в клеточной биологии.
|
| Стационарные системы открытого типа Open FluorCam |
Линейка продуктов: OpenFluorCam Модели: - Open FluorCam FC 800-O/1010-S - Open FluorCam FC 800-O/1010-CUST - Open FluorCam FC 800-O/2020-S - Open FluorCam FC 800-O/2020-CUST - Open FluorCam FC 800-D/3535-15 | Open FluorCam | размеры/тип растительных объектов: от микропланшетов до небольших деревьев | - очень гибкая конфигурация: световые панели и CCD камера могут размещаться под разными углами и на разном расстоянии от объекта;
- мультиспектральный имиджинг.
|
Линейка продуктов: Open GFP-Cam
Модели: - Open GFP-Cam FC 800-O/1010-GFP - Open FluorCam FC 800-O/2020-GFP - Open FluorCam FC 800-D/3535-15-GFP | Open GFP-Cam | - GFP и его производные (а также хлорофилл) – в растительных объектах;
- размеры/тип растительных объектов:
от микропланшетов до небольших деревьев.
| - 2 режима детекции/имиджинга: 1) для GFP и его производных; 2) для хлорофилла.
- очень гибкая конфигурация: световые панели и CCD камера могут размещаться под различными углами и на разном расстоянии от объекта
- мультиспектральный имиджинг
|
| Портативные системы Handy FluorCam (открытого и закрытого типа) |
Модель: - Handy FC 1000-H | Handy FC 1000-H | - небольшие растения
- листья и их части
- мхи
- лишайники
- семена
- корни
- ткани растений на плашках
- колонии водорослей на плашках
| - портативная:
питание как от источника тока, так и от батареек, вес 1,8 кг; размеры: 22х14х14 см, переносится в удобной сумке через плечо; - открытого типа;
- для применения в лаборатории и в полевых условиях;
- площадь сканируемой поверхности: 31,5 х 41,5 мм.
|
Модель: - Handy GFPCamFC 1000-H/GFP | Handy GFPCam FC 1000-H/GFP | GFP и его производные (а также хлорофилл) – в растительных биообъектах: - небольшие растения
- листья и их части
- мхи
- лишайники
- семена
- корни
- ткани растений на плашках
- колонии водорослей на плашках
| - 2 режима детекции/имиджинга:
- для GFP и его производных;
- для хлорофилла;
- портативная:
питание как от источника тока, так и от батареек, вес 1,8 кг; размеры: 22х14х14 см, переносится в удобной сумке через плечо; - открытого типа;
- для применения в лаборатории и в полевых условиях;
- площадь сканируемой поверхности: 35 х 46 мм.
|
Модель: - Handy Leaf Chamber FC 1000-LC | Handy Leaf Chamber FC 1000-LC | | - все основные свойства систем «FluorCam»;
- содержит зажим для листа типа «клипса»;
- предназначена для подсоединения к системам изучения газообмена растений;
- возможность одновременного измерения параметров флуоресценции и газообмена растительных биообъектов;
- возможность полностью контролировать микроклимат (температуру, влажность и парциальные давления газов) изучаемого образца.
|
| Линейка «Customized FluorCams»: флуориметры с гибкой конфигурацией и возможностью индивидуальной сборки |
Модель: Флуоресцентный кинетический микроскоп «Fluorescence Kinetic MicroscopeFC 2000-Z» | FC 2000-Z | - индивидуальные клетки
- изолированные хлоропласты
- сегменты тилакоидов внутри граны/стромы и другие субклеточные структуры
- ткани растительных объектов
- флуоресцирующие молекулы внутри биообъектов, не связанные с фотосинтезом (несущие флуоресцентную метку или относящиеся к другим физиологическим процессам); для них отдельно выбираются длины волн эмиттера и детектора
| - полный кинетический и мультиспектральный анализ параметров флуоресценции;
- анализ хлорофилла по светопоглощению;
- пространственное разрешение порядка 1 мкм;
- выбор длин волн эмиттера и детектора;
- возможность исследования физиологических процессов и флуоресцирующих молекул внутри клеточных структур – не связанных с фотосинтезом;
- модулярное строение и возможность присоединения других приборов для расширения функционала;
- может быть совмещён со спектрометром Spectrometer SM 9000 для выполнения измерений со спектральным разрешением;
- возможность ультрабыстрого (с микросекундным разрешением) точечного анализа флуоресценции (при подсоединении адаптированной версии флуориметра Double ModulationFluorometer FL 3500).
|
Модель: - XY-Plane FC 900-XY/8040 | FC 900-XY/8040 | - группы небольших растений (например, поддоны с рядами растений)
| - роботизированная система с возможностью перемещения измеряющего блока по рельсам над исследуемыми образцами;
- система закрытого типа;
- система вмонтирована в прочный шкаф на металлической основе с прозрачными открывающимися дверцами;
- возможность задания высоты и точного расположения на плоскости измеряющего модуля системы (в пределах камеры внутри шкафа-основы);
- без необходимости извлечения растений из мест посадки и без разрушения растений во время исследования;
- для изучения биотического и абиотического стресса, а также скрининга ГМО растений;
- мультиспектральный анализ;
- для быстрого скринингового анализа групп растений;
- измеряемая поверхность: 80х40 см
|
Модель: - Transect FC 900-TR | FC 900-TR | - группы растений небольшого и среднего размера
- небольшие участки поверхности с растительным пологом
| - роботизированная система с возможностью рельсового перемещения над исследуемыми образцами;
- система открытого типа;
- для использования как внутри лаборатории, так и в полевых условиях;
- без необходимости перемещения или разрушения растений во время исследования;
- типичное применение: быстрый скрининг растений после воздействия стресса с градиентом по интенсивности воздействия;
- любые другие скрининговые исследования групп растений;
- стандартная измеряемая поверхность: 20 х 200 см, может быть изменена под заказ.
|
Модель: - Rover FC 900-R | FC 900-R | - поля с растительным пологом;
- растения в типичных исследованиях: кукуруза, соя;
- размеры растений: вплоть до небольших деревьев.
| - cистема вмонтирована в прочный каркас, движущийся на колесах над исследуемыми образцами;
- система открытого типа;
- без необходимости перемещения или разрушения растений во время исследования;
- высота измерительного блока системы регулируется от 20 до 150 см над поверхностью опоры колес;
- измеряемая поверхность: 35 х 35 см.
|
Карманные переносные приборы Photon System Instruments
Описание
Карманные переносные приборы PSI – это устройства малого веса, которые в первую очередь предназначены для многократных быстрых надежных и легко воспроизводимых измерений различных параметров растений и окружающей среды в полевых условиях. Могут применяться также и в условиях лаборатории. Могут служить отличным инструментом для образовательных целей.
Измеряемые параметры
| Измеряемый параметр | Приборы |
|---|
| Флуоресценция | FluorPen, PAR-FluorPen, Monitoring Pen, AquaPen-C, AquaPen-P |
| Индексы спектрального светоотражения (NDVI, NDGI, PRI и др.) и рассчитанные на их основе величины (например, содержание азота) | PolyPen, PlantPen, N-Pen |
| Фотосинтетически-активная радиация, ФАР (мкмоль х с-1 х м-2) | PAR-FluorPen, LaiPen, SpectraPen LM 510, SpectraPen mini |
| Освещенность (люкс) | SpectraPen LM 510, SpectraPen mini |
| Интенсивность облучения (Вт х м-2) | SpectraPen LM 510, SpectraPen SP 110, SpectraPen mini |
| Оптическая плотность и светопропускание растворов / суспензий | PolyPen-Aqua PA 210, AquaPen-C AP 110-C |
| Светопоглощение / светопропускание твердых образцов (например, листьев) | SpectraPen SP 110 |
| Индекс листовой поверхности (LAI) | LaiPen |
| Цветовые координаты (CIE) и коррелированная цвеовая температура | SpectraPen LM 510-UVIS |
Основные особенности и преимущества
- Простота использования. Легкое управление двумя клавишами. Не требуется какого-либо специального предварительного обучения.
- Электропитание от встроенного литий-ионного аккумулятора (2000 мАч). Подзарядка через USB-порт. До 50 часов работы без подзарядки.
- Малый размер и низкий вес. Компактный дизайн. Чехол и аккумуляторы в комплекте.
- Зажим для листа либо датчик-щуп в комплекте. Неинвазивные измерения, не повреждающие растения, эффективное затемнение образца.
- Надежность и прочность для работы в полевых условиях. Корпус с защитой от проникновения капель воды.
- Низкая стоимость, возможность оснащения каждого сотрудника лаборатории отдельным прибором при необходимости для проведения одновременных измерений.
- Большой объем внутренней памяти: до 100’000 результатов измерений.
- Возможность подключения к ПК с помощью интерфейсов Bluetooth либо USB.
- ПО под ОС Windows для визуализации, передачи на ПК и анализа полученных данных.
