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FKM多功能熒光動態(tài)顯微觀測系統(tǒng)

——光合作用研究的真正探針

FKM多功能熒光動態(tài)顯微觀測系統(tǒng)被設(shè)計成實驗室研究的*設(shè)備,，具備*的功能,，是科研工作者夢寐以求的科研利器。除了具備標準顯微葉綠素熒光成像的功能外,，FKM允許用戶進行任意熒光激發(fā)和熒光釋放波段的測量,，可對測量目標進行超高光譜分辨率和超快（µs）采樣頻率的熒光動力學和吸光動力學研究，能夠通過光譜分析區(qū)分各發(fā)色團并進行深入分析,；可在同一測量過程中對光合機構(gòu)中的各種發(fā)色團進行測量（例如,，PSI和PSII及其捕光色素復合體等），且不干擾細胞的正常生理代謝活動,。FKM多功能熒光動態(tài)顯微觀測系統(tǒng)使熒光成像技術(shù)真正成為光合作用研究的探針,，使深入理解光合作用過程及該過程中發(fā)生的各種變化變得*的容易。

FKM（Fluorescence Kinetic Microscope）不僅將葉綠素熒光動力學成像的全部功能擴展到了單細胞和亞細胞結(jié)構(gòu)水平,，而且可以進行其它熒光蛋白,、熒光素或者自有發(fā)色團的成像研究,。所有的傳統(tǒng)熒光參數(shù)都可以測微計的分辨率成像，因此對單個細胞,、單個葉綠體甚至基粒-基質(zhì)類囊體片段的研究都可以實現(xiàn),。

應用領(lǐng)域

· 植物光合特性和代謝紊亂研究

· 生物和非生物脅迫的研究

· 植物抗脅迫能力或者易感性研究

· 代謝混亂研究

· 藻類長勢與產(chǎn)量評估

· 植物——微生物交互作用研究

· 植物——原生動物交互作用研究

· 基因工程與分子生物學研究，GFP,、BFP,、YFP、CY3,、CY5等示蹤成像

典型樣品

· 植物細胞

· 綠藻

· 藻青菌

· 葉綠體

· 類囊體

· 其它

工作原理

FKM由主機中的白色激發(fā)光源和一系列激發(fā)濾波器,、分色鏡和檢測濾波器進行波段選擇，可以激發(fā)植物樣品中各種發(fā)色團的動態(tài)熒光,。分析過程中由溫控模塊調(diào)控實驗樣品的溫度,，并由蠕動泵將其導入主機的分析室中。系統(tǒng)對樣品激發(fā)出的熒光進行光譜分析和超快動力學分析,。激發(fā)光譜分析通過SM 9000光譜儀與圖像傳感器的同步來實現(xiàn),。超快動力學分析通過系統(tǒng)主機內(nèi)置的雙調(diào)制熒光儀來實現(xiàn)，同樣與圖像傳感器同步進行,。全部工作過程通過工作站和控制單元按照預先設(shè)定好的程序自動進行,，實現(xiàn)了由同一測量程序同時對同一樣品進行超高分辨率光譜分析和超快動力學測量。

功能特點：

· PAM脈沖調(diào)制模式的葉綠素熒光動力學和動力學成像測量,。 

· 通過選擇不同激發(fā)光波段,，對捕光天線的各部分（如各種不同的藻膽蛋白vs葉綠素蛋白復合物）進行選擇性激發(fā)。捕光天線的不同部分可在同一次測量中通過不同激發(fā)波段的自動切換進行激發(fā)和測量,。

· 整個kautsky誘導過程,，包括光化學熒光淬滅和非光化學熒光淬滅過程都可以進行光譜分辨分析。這種方式可以確定光系統(tǒng)中的哪一個色素蛋白復合物對光化學淬滅或非光化學淬滅貢獻zui多,，可以用于光合作用過程中光合機構(gòu)變化的分析,。

· 其它非葉綠素熒光動力學過程分析，可原位監(jiān)測其它生理學過程,，并與同一細胞的光合作用過程和表現(xiàn)進行比較,。與常規(guī)顯微葉綠素熒光成像相比，超高靈敏度相機與調(diào)制光測量過程使得成像可在不干擾細胞正常生理代謝的極弱光情況下進行,。

· 可直接測量快速過程,，而這些過程以現(xiàn)有的相機技術(shù)是無法捕獲的。例如直接測量QA再氧化過程（非pump-and-probe技術(shù)）,，天線連通性與天線大小,。

技術(shù)參數(shù)

· 快速熒光動力學測量控制單元為F3500,配置顯微版的雙調(diào)整熒光儀,可與熒光成像同步化。

· SM9000光譜儀精細選調(diào)不同波長的測量光,、光化學光和飽和光源,，光源進口 70µm×1400µm （optical entrance） ,，光波范圍200-980nm，波長精確度<0.5nm,，色素數(shù)量1044×64，色素大小24×24mm2,，16比特模數(shù)轉(zhuǎn)換,。

· TR2000溫度調(diào)節(jié)器,包括控制單元和溫度控制器兩部分，溫度調(diào)節(jié)范圍 0℃－70℃,，精確度0.1℃,。可實現(xiàn)測量室的溫度控制,。

· 可精細PAM活體熒光測量,，Kautsky熒光動力學、光化學熒光淬滅,、非光化學熒光淬滅等可以以光譜分辨率測量分析,，可以通過選調(diào)不同波長的光源激發(fā)天線色素的不同部位。

· 單細胞光譜解析熒光動力學,，在細胞水平上解析空間異質(zhì)性和和熒光光譜異質(zhì)性,。

· 8位濾波輪

· QA再氧化測量模塊（選配）

典型應用：

1. CLAIRE M. M. GACHON etc. Single-cell chlorophyll fluorescence kinetic microscopy of Pylaiella littoralis （Phaeophyceae） infected by Chytridium polysiphoniae （Chytridiomycota）. Eur. J. Phycol., （2006）, 41（4）: 395–403

2. Hendrik Kupper etc. Reversible coupling of individual phycobiliprotein isoforms during state transitions in the cyanobacterium Trichodesmium analysed by single-cell fluorescence kinetic measurements. Biochimica et Biophysica Acta （BBA） - Bioenergetics, Volume 1787, Issue 3, March 2009, Pages 155-167

Fig. 1. 吸收光譜與熒光發(fā)射光譜：異構(gòu)藻青蛋白（APC）；藻青蛋白（PC）,；藻紅蛋白（PE1,、PE2、PE3）,；藻尿后膽色素（PUB’s）

Fig.2.各種色素蛋白對F0的貢獻,、光譜及其隨時間的變化：異構(gòu)藻青蛋白（APC）；藻青蛋白（PC）,；藻紅蛋白（PE1,、PE2、PE3）,；藻尿后膽色素（PUB’s）

Fig. 3.Kaulstky誘導過程中各組分的熒光動態(tài)：異構(gòu)藻青蛋白（APC）,；藻青蛋白（PC）；藻紅蛋白（PE1,、PE2,、PE3）；藻尿后膽色素（PUB’s）

產(chǎn)地：歐洲

發(fā)表文獻：

1. Regulation of photosynthesis during heterocyst differentiation in Anabaena sp. strain PCC 7120 investigated in vivo at single-cell level by chlorophyll fluorescence kinetic microscopy, N Ferimazova, et. al, 2013, Photosynthesis Research

2. Toxicity and Deficiency of Copper in Elsholtzia splendens affect Photosynthesis Biophysics, Pigments and Metal Accumulation, H Peng, et. al, 2013, Environ. Sci. Technol.

3. Cadmium uptake and sequestration kinetics in individual leaf cell protoplasts of the Cd/Zn hyperaccumulator Thlaspi caerulescens, B Leitenmaier, et. al, 2011, Plant, cell & environment

4. Chromium‐and copper‐induced inhibition of photosynthesis in Euglena gracilis analysed on the single‐cell level by fluorescence kinetic microscopy, I Rocchetta, et. al, 2009, New Phytologist

5. Iron limitation in the marine cyanobacterium Trichodesmium reveals new insights into regulation of photosynthesis and nitrogen fixation, H Küpper, et. al, 2008, New Phytologist

6. Single-cell chlorophyll fluorescence kinetic microscopy of Pylaiella littoralis （Phaeophyceae） infected by Chytridium polysiphoniae （Chytridiomycota）, CMM Gachon, et. al, 2006, European Journal of Phycology