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PSP在线叶绿素荧光观测系统

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1  引言
叶绿素荧光是反应植物光合作用等生理功能的重要指标之一。通过分析植物叶绿素荧光参数,可以直接反应植物的光合能力、胁迫状况等重要的生理状态。因此,叶绿素荧光参数的测量一直为学者所重视。而调制-饱和-脉冲式荧光仪的出现,使得叶绿素荧光野外测量变得方便,但仍然存在着不能在线测量,每次只能测量一个样品、无法长期监测等问题
针对上述问题,我们推出了在线式叶绿素荧光监测系统,可以长时期的连续监测植物的叶绿素荧光参数,并且可以配合无线传输模块,远程传送数据,单个仪器可同时测量多达32个样品,并且简单的编程设置,可以选择任意时间或不同时间重复测量相同的参数,对更深入的研究植物的光合作用机制及环境对植物的影响具有重要的意义。
2  观测系统设计
2.1 目标
1) 坚固紧凑
2) 低维护
3) 多样品同时测量
4) 用户自定义设置
5) 多种测量协议
6) 远程数据传输
7) 安装方便
8) 适用野外长期监测
9) 标准数据输出

2.2 系统组成及技术指标
2.2.1 系统由如下部分组成:
1) 光适应与暗适应单元;
2) 主机;
3) 分线器;
4) 供电单元;
5) 支架等附件
6) 远红光单元(可选);
7) 在线数据传输单元(标配WIFI)
8) 气象单元(可选)
主机                                                             
技术特点
01探头配备专利日光暗适应模块,方便在白天同时对大批量植物自动进行暗适应测量。
抗性筛选都会选择测量叶绿素荧光参数,大部分叶绿素荧光参数需要在暗适应的条件下测量,同时伴随着频繁使用高强度饱和光闪,研究证实夜晚在植物的同一位置上频繁出现的饱和光闪会破坏植物组织,对植物的光合能力产生影响,而白天进行暗适应测量,可以减少对植物生长的影响。          
每个探头都配备暗适应模块,程序化设计,解决了田间大批量植物同时进行暗适应测量的难题,也可以随意设置不同时间不同处理的暗适应测量。

  
  日光暗适应模块关闭状态
 
 日光暗适应模块打开状态
02可以同时测量叶绿素荧光参数和叶绿素含量,几秒钟测完大批植物。
非接触式叶绿素含量探头可以直接测量叶绿素绝对含量(单位:mg/m2),几乎所有的植物叶片都可以测量。一次可以测量多株植物。采用调制光测量,不受环境光照影响。防水设计,非常适合监测营养胁迫。
还配有快速测量NDVI、NDRE、PPR&CCCI植被指数的探头,适合测量C3、C4或CAM植物的干旱胁迫和氮胁迫。
 
                      叶绿素含量探头用于营养胁迫                                                                 

NDVI、NDRE、CCCI探头用于干旱胁迫、氮胁迫
03 精确测量qE、qM、qT和qI参数,准确评估植物光合效率和生产力。
qE、qT、qI、qM是NPQ的四个分量,多用于抗性品种的鉴定,Goss和Lepetit(2015)使用光保护性成分qE、qM鉴定抗性品种。各种研究人员提出了计算NPQ分量的正确方法(Maxwell and Johnson 2000,Guadagno et al.2010,Rohá?ek2010,Kasajima et al.2015,Tietz et al.2017)可用于鉴定抗性品种或评估qE在胁迫耐受性中的效率。qI是光合作用的光抑制作用,是植物对环境压力和变化的保护性调节。 准确计算四个分量有助于从光合特性的角度深层次研究植物的抗性机理。

2.2.2 技术指标:

光适应测量参数:
l Y(II):
(相关参数采用Loriaux 2013 方法校正)
PSII的光量子产额,或ΔF/F’或Y
l ETR: 相对电子传递速率
l PAR: 光合有效辐射
l T: 叶片温度
l FMS 或FM’,光化光下使用饱和脉冲测的的最大荧光
l F: 光化光下的荧光信号(饱和脉冲照射之前)
暗适应测量参数
l FV/FM

PSII的最大光化学效率
l FV/FO 对胁迫更敏感的一个参数,但不测量植物效率
l Fo 最小荧光
l FM 最大荧光
l FV
l FO
可变荧光
远红光(暗适应模块)照射后的最小荧光
l FO 计算值
淬灭参数:
l Hendrickson参数 Y(NPQ), Y(NO), Y(II), NPQ, FV/FM
l Kramer参数 qL, Y(NPQ), Y(NO), Y(II), FV/FM
Kramer new:NPQ(T), qE(T), & qI(T) (近红色光源)
l Puddle参数 NPQ, qN,qP,Y(II), FV/FM
l 淬灭弛豫(可选) qE、qM、qT、qZ和qI
l Ruban/ Murchie 参数 pNPQ & qPd
快速光曲线:
l rETRMAX 最大电子传递速率
l α 是通过将ETR与PAR关联而创建的低PAR值处的初始斜率。 它提供了量子效率的量度
l Ik 光化光强
l Im 最佳光化光强
硬件参数:
光源
蓝色饱和脉冲LED:
FM’校正时7000 μmols/m2/s
具有方形顶部脉冲的10000 μmols/m2/s
可选红色饱和脉冲LED:
FM’校正时7000 μmols/m2/s
具有方形顶部脉冲的10000 μmols/m2/s
调制光源:
Blue 455nm – 半波宽18nm的蓝色(455nm)光源
可选的半波宽18nm的640nm红色光源
光化光源
蓝色,可达5000 μmols
红色可选,可达5000 μmols
远红光源:
用于Fo’测量或者暗适应模式中的预照射。
检测方法: 脉冲调制式
检测器&滤波器: 具有700 ~ 750带通滤波器的PIN光电二极管
采样速率:1~10000点每秒,根据不同测量自动选择
测量时间:使用太阳能或交流电对电池进行供电
存储空间:2GB
算法:25ms内8点平均值计算FM, FM', FO, & FS,降低噪音值
输出: CSV文件,可以通过wifi,手机、SD卡、无线点对点,以太网,卫星电话或者U盘传输
供电:可以根据要求提供各种外部12伏电池。可以使用太阳能电源和主电源。
操作温度: -10℃~+50℃
3   数据处理
数据通过主控制器获取,可以通过多种方式下载,所有系统标配Wi-Fi模块,方便客户使用。
系统界面为彩色触摸屏,可用于数据采集的编程,也可以使用PC和手机进行远程控制,获得的数据格式同Excel兼容,也可以导入各种数据处理软件进行分析,数采内部自带各种算法,用于计算各种模型参数。

5 产地: 美国

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