FluorCam多光譜熒光成像系統(tǒng)相繼落戶國(guó)內(nèi)三大名校

2016年，北京易科泰生態(tài)技術(shù)有限公司工程師為浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院、西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院、上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院分別安裝了FluorCam開(kāi)放式多光譜熒光成像系統(tǒng)、FluorCam開(kāi)放式大型版多光譜熒光成像系統(tǒng)、FluorCam封閉式多光譜熒光成像系統(tǒng)，是全國(guó)首三例正真的多光譜熒光成像系統(tǒng)。

圖1 浙江大學(xué)生物系統(tǒng)工程與食品科學(xué)學(xué)院FluorCam開(kāi)放式多光譜熒光成像系統(tǒng)

圖2 西北農(nóng)林科技大學(xué)園藝學(xué)院FluorCam開(kāi)放式大型版多光譜熒光成像系統(tǒng)

圖2 上海大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院FluorCam封閉式多光譜熒光成像系統(tǒng)

Multi-color FluorCam 多光譜熒光成像技術(shù)由全球著名的PSI 公司在葉綠素?zé)晒獬上竦幕�礎(chǔ)上研制開(kāi)發(fā)的，該技術(shù)是利用長(zhǎng)波段UV 紫外光（320nm－400nm）對(duì)植物葉片激發(fā)，產(chǎn)生具有4 個(gè)特征性波峰的熒光光譜，4 個(gè)波峰的波長(zhǎng)為藍(lán)光440nm（F440）、綠光520nm（F520）、紅光690nm（ F690 ） 和遠(yuǎn)紅外740nm（F740）；F440 和F520統(tǒng)稱(chēng)為BGF，由表皮及葉肉細(xì)胞壁中共價(jià)結(jié)合的阿魏酸（由夜跑中的肉桂酸和類(lèi)黃酮調(diào)控）和葉脈發(fā)出，受脅迫的情況下，F(xiàn)440/F690和F440/F740會(huì)增加或減少，某些植物的F520會(huì)增加。另外藍(lán)光440nm（F440）和綠光520nm（F520）與類(lèi)胡蘿卜素、花青素等次級(jí)代謝產(chǎn)物的含量成正比；F690 和F740為葉綠素?zé)晒釩hl-F。F740與葉綠素濃度成相關(guān)，F(xiàn)680與葉綠素a和葉綠素b的比值變化有關(guān)。F690/F740是原位葉綠素含量的反向指標(biāo)。脅迫會(huì)引起葉綠素含量減少，F(xiàn)690/F740會(huì)增加。紫外光激發(fā)多光譜熒光（UV-MCF）可以用來(lái)靈敏、特異性地評(píng)估植物生理狀態(tài)包括受脅迫狀態(tài)，包括干旱、病蟲(chóng)害、環(huán)境污染、氮脅迫等。

表1 藍(lán)綠熒光的特征

圖4. 煙草花葉病毒感染前和感染24-49小時(shí)的煙草葉片熒光成像圖。
F440：UV激發(fā)的440nm藍(lán)色熒光；F550：UV激發(fā)的550nm綠色熒光；F690.：藍(lán)光激發(fā)的690nm葉綠素?zé)晒�；RGB：通過(guò)RGB相機(jī)獲取的可視圖像（Chaerle，2006）

FluorCam多光譜熒光成像系統(tǒng)具備紫外光作為多光譜的激發(fā)光；還具備紅藍(lán)光源，作為葉綠素?zé)晒獬上竦募ぐl(fā)光；浙江大學(xué)和西北農(nóng)林科技大學(xué)開(kāi)放式多光譜熒光成像還選配了紅光/紅外雙色光，作為PAR吸收系數(shù)的光源；西北農(nóng)林科技大學(xué)大型版開(kāi)放式多光譜還選配了GFP模塊、選配了青色光源和綠色光源進(jìn)行YFP/CFP/EGFP以及各種熒光染料成像分析模塊；還選配白色光源作為模擬自然光使用；除具備激發(fā)光源，多光譜熒光成像技術(shù)都具備相應(yīng)的濾波器技術(shù)，以檢測(cè)到相應(yīng)波段的熒光。

浙江大學(xué)FluorCam開(kāi)放式多光譜熒光成像系統(tǒng)可進(jìn)行葉綠素?zé)晒獬上穹治觯‵v/Fm、Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng)、熒光淬滅）、PAR吸收系數(shù)、多光譜成像，調(diào)試重點(diǎn)進(jìn)行多光譜熒光成像分析，使用材料為辦公室盆栽。運(yùn)行Fv/Fm、Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng)、熒光淬滅程序，運(yùn)行正常，但是實(shí)驗(yàn)材料未進(jìn)行暗適應(yīng)，而且基本是在室內(nèi)生長(zhǎng)，室內(nèi)陽(yáng)光不充足已經(jīng)對(duì)該室內(nèi)盆栽形成了一定的脅迫，所以QY值在0.77，沒(méi)有達(dá)到0.8。PAR吸收系數(shù)：同樣選擇盆栽進(jìn)行PAR吸收測(cè)量，正常植物的PAR吸收系數(shù)為0.8-0.84，實(shí)驗(yàn)材料為長(zhǎng)期在室內(nèi)培養(yǎng)，其值在0.57左右。

利用浙江大學(xué)FluorCam開(kāi)放式多光譜熒光成像系統(tǒng)進(jìn)行多光譜熒光成像分析，實(shí)驗(yàn)材料還是選擇室內(nèi)盆栽，剛離體后進(jìn)行一次多光譜實(shí)驗(yàn)，離體后3個(gè)小時(shí)之后進(jìn)行一次多光譜實(shí)驗(yàn)，18個(gè)小時(shí)之后進(jìn)行一次多光譜，多光譜熒光成像所能測(cè)的數(shù)據(jù)如下：

1）F740與葉綠素濃度成反比，隨著離體時(shí)間越長(zhǎng)逐漸變小，葉綠素濃度降低

2）離體脅迫的情況下，F(xiàn)440/F740增大。

FluorCam多光譜熒光成像系統(tǒng)為真正的多光譜熒光成像，可以反映早期病蟲(chóng)害等脅迫的情況，也可以反映次級(jí)代謝，通過(guò)多光譜熒光特別是F440、F520、F680及其比率F440/F680、F520/F680，可以分析植物次級(jí)代謝產(chǎn)物酚類(lèi)化合物的積累過(guò)程。FluorCam多光譜熒光成像系統(tǒng)將為浙江大學(xué)、西北農(nóng)林科技大學(xué)、上海大學(xué)的科研工作貢獻(xiàn)一份力量。