Fluorcam荧光成像技术及其在光合作用研究中的应用Eco‐lab生态实验室北京易科泰生态技术有限公司info@eco‐目录1、叶绿素荧光成像技术发展过程2、荧光参数及其生理意义3、PSI介绍（荧光成像的发明者）4、PSI产品介绍5、应用案例叶绿素荧光技术发展历程•Kautsky effect: Kautsky and Hirsch(1931)首次用肉眼发现叶绿素荧光现象并发表论文“CO2同化新实验”，后被称作“Kautsky effect”•PAM(Pulse Amplitude Modulated Fluorometer): Schreiber（1986）等发明了PAM脉冲调制技术测量叶绿素荧光。
•FluorCam：KineKc imaging of chlorophyll fluorescence: Ladislav Nedbal（2000）等于上世纪90年代末期发明了与PAM技术相结合的叶绿素荧光成像技术成像测量局部放大荧光参数及其意义•Fo、Fm与QY，此外还有PAR_Abs及ETR•Kautsky诱导效应：Fo，Fp，Fv，Ft_Lss，QY，Rfd•荧光淬灭分析：Fo，Fm，Fp，Fs，Fv，QY，NPQ，Qp，Rfd 等50多个参数•OJIP曲线：快速荧光诱导曲线。
Fo，Fj，Fi，P或Fm，Mo（OJIP曲线初始斜率）、FixArea固定面积、Sm（对关闭所有光反应中心所需能量的量度）、QY、PI等•LC光响应曲线：Fo，Fm，QY，QY_Ln叶绿素荧光仪著名厂商•PSI：捷克布尔诺Brno（孟德尔在此发现著名的孟德尔遗传定律），Ladislav Nedbal为首席科学家和主要股东（另一股东为David Kramer，美国密执根州立大学教授），1997年为美国华盛顿大学H.Pakrasi教授研制成了第一台FluorCam荧光成像系统。
主要产品有：–FluorCam叶绿素荧光成像系列产品–FL3500/FL5000双调制荧光仪系列产品–FluorPen及AquaPen等手持式荧光仪产品–光养生物反应器等藻类培养与在线监测产品–光源与植物培养室•Optics：美国，主要产品为OS5p‐PAM叶绿素荧光仪等•Walz：德国，主要产品为PAM2500叶绿素荧光仪等PSI厂家介绍PSI厂家剪影laboratoryFluorCam叶绿素荧光成像：1. Handy FC——FluorCam便携式叶绿素荧光成像系统2. Handy GFPCam——FluorCam便携式荧光蛋白成像系统3. Handy Leaf chamber——便携式光合联用叶绿素荧光成像系统4.Closed FC——封闭式叶绿素荧光成像系统5. Closed GFPCam——封闭式多光谱荧光蛋白成像系统6. Open FC——开放式叶绿素荧光成像系统‐Rover FluorCam——移动式大型植物荧光成像系统‐Transect FluorCam——样带扫描式植物荧光成像系统‐XY‐Plane FluorCam——多光谱XY‐平台式大型植物荧光成像系统‐Arch FluorCam——拱形三维植物荧光扫描成像系统7. Micro‐FluorCam——显微叶绿素荧光成像系统，又分标准版、增强版（可选配GFP FilterCube Set）及滤波轮版8. Conveyor and RoboKc PlantScan System——PlantScan全自动植物光谱成像分析系统9. Fluorescence KineKc Microscope——FKM荧光动态显微光谱成像系统Fluorcam荧光成像技术特点◆对叶片无损伤、测量迅速◆测量对象多样，包括叶片、果实、藻类、地衣、苔藓、拟南芥等◆具备自动重复测量功能，从而实现无人职守自动成像实验◆结果以图片或视频形式输出，直观、易于观察◆应用领域广泛，如光合作用、植物胁迫生理学、水生生物学、海洋学和遥感等◆实验室、野外均可使用◆测量面积范围广，小至微米，大至整块草坪◆用户可根据实验需要，自定义测量参数FlourCam叶绿素荧光成像技术应用领域•植物光合特性和代谢紊乱植株的筛选•生物和非生物胁迫的检测•植物抗胁迫能力或者易感性研究•气孔非均一性研究•长势与产量评估•植物——微生物交互作用研究•植物——原生动物交互作用研究Kautsky effect in a diuron‐inhibited leaf（敌草隆抑制电子传递实验）OJI PScreen mutants by NPQ parameters （通过荧光淬灭分析筛选变异植株）水分对沙漠中苔藓的光合特性的影响加水0.5 h后高光胁迫获得的衣藻突变体重金属胁迫条件下的烟叶荧光成像左图为对照烟叶，中图为通过叶脉浸泡硫酸铜30分钟后的荧光成像，右图为经硫酸铜浸泡处理60分钟后的荧光成像。
上图的荧光成像色彩代表荧光衰减参数Rfd（Rfd=Fm ‐‐‐Fs)/Fs ，红色代表Rfd 值低，蓝色为高。
Rfd 可以代表植物的光合效率，上图可以看出，跟未进行硫酸铜浸泡处理的对照烟叶相比，随着浸泡处理后时间的延长，沿叶脉区域Rfd 越来越低（Ciscato and Valcke,1998）30 min 0 min 60 minDeNovo. Biosynthesis of Faoy Acids Plays Critical Roles in the Response of the PhotosyntheKc Machinery to Low Temperature 1265–1275(2010)in Arabidopsis,Plant Cell Physiol.51(8):1265–1275(2010)Laury Chaerle.Chlorophyll fluorescence imaging for disease‐resistance screening of sugar beet, Plant Cell Tiss Organ Cult (2007) 91:97–106Image types from left to right are visual spectrum reflectance,chlorophyll fluorescence and thresholded chlorophyll fluorescence.The images from the upper panels were captured at 9 days after infection, the lower panels1.5 days later.Paul Kenny. Characterization and early detection of tan spot disease in wheat in vivo with chlorophyll fluorescence imaging. Acta Biologica Szegediensis, Volume 55(1):87‐90, 2011Early warning fluorescence changes during leaf spot disease in different wheat cultivars.Andrej Pavlovic. Trap closure and prey retention in Venus flytrap (Dionaea muscipula) temporarily reduces photosynthesis and stimulates respiration. Annals of Botany 105: 37–44, 2010.Andrej Pavlovic. On the mechanism underlying photosynthetic limitation upon trigger hair irritation in the carnivorous plant Venus flytrap (Dionaea muscipula Ellis), Journal of Experimental Botany, Vol. 62, No. 6, pp. 1991–2000,2011.Spatiotemporal changes of effective quantum yield of PSII inVenus flytrap assessed by chlorophyll fluorescence imagingof the trap (A) and of the lamina (B) during trap closure.chlorophyll fluorescence imaging ofthe trap after a single touch of atrigger hairJin‐Hong Kim. In vivo Monitoring of the Incorporation of Chemicals into Cucumber and Rice Leaves by Chlorophyll Fluorescence Imaging. J. Plant Biotechnology(2002) Vol. 4(4). pp. 173~179Chl fluorescence images ofcucumber leavesincorporated with DCMUthrough their petioles bytranspiration in darkness.Rice leaveFloating0μmol-100 μmolSpaKo‐‐‐temporal changes of photosynthesis in carnivorous plants in response to prey capture,retenKon and digesKon,Plant Signaling&Behavior5:11,1325‐1329; November,2010捕食蚂蚁后光合效率的时空变化——蚁酸cyanobacterium Calothrix elenkinii的细胞死亡过程Mauricio S. Antunes. Programmable Ligand Detection System in Plants through a Synthetic Signal Transduction Pathway.PLOS One,2011FluoPen手持式荧光仪FluoPen手持式荧光仪。