气体交换-P700-叶绿素荧光测量系统
全球唯一可同步测量P700与气体交换的系统
全球唯一可同步测量P700、叶绿素荧光与气体交换的系统
便携式光合-荧光测量系统——GFS-3000是一台配备高精度4通道绝对开路式非扩散红外气体分析器的光合仪,是目前世界上功能最强大、操作最简单、界面最人性化的光合仪,有多种方式可以进行气体交换与叶绿素荧光的同步测量,包括在人工光下同步测量气体交换与叶绿素荧光、在自然光下同步测量气体交换与叶绿素荧光、同步测量气体交换与荧光成像等。
双通道PAM-100荧光仪——Dual-PAM-100是大名鼎鼎的PAM-101/102/103的升级版,是全球唯一一台可同步测量叶绿素荧光(PS II活性)与P700(PS I活性)的仪器,代表了调制叶绿素荧光与P700测量的最高水平。
2009年,WALZ公司设计出一个特制的Dual-PAM气体交换叶室——3010-DUAL,可以将Dual-PAM-100与GFS-3000结合起来,在世界上第一次做到了同步测量植物叶片的P700、叶绿素荧光与气体交换!
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主要功能
* 同步测量P700、叶绿素荧光与气体交换
* 同步测量P700、叶绿素荧光与气体交换的暗-光诱导曲线
* 同步测量P700、叶绿素荧光与气体交换的光响应曲线和CO2响应曲线
* 典型的气体交换测量,如光合作用、蒸腾作用、呼吸作用
* 典型的叶绿素荧光测量,如诱导曲线、快速光曲线、淬灭分析、暗驰豫等
* 典型的P700曲线测量
* 叶绿素荧光与P700的快速诱导动力学等
* 编程进行复杂的同步或独立测量
应用领域
植物生理学、植物病理学、农学、林学、园艺学等,特别适合于进行深入的光合作用机理研究,可深入探讨植物光合机构对各种环境胁迫的复杂的变化响应机理。
系统组成
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测量参数
* PS II参数:Fo, Fm, F, Fm’, Fv/Fm, Y(II)=△F/Fm’, Fo’, qP, qL, qN, NPQ, Y(NPQ), Y(NO)和ETR(II)等
* PS I参数:P700, Pm, Pm’, P700red, Y(I), Y(ND), Y(NA)和ETR(I)等
* 气体交换参数:参比室和样品室的CO2绝对值(CO2abs,CO2sam),参比室和样品室的H2O绝对值(H2Oabs,H2Osam),流速(gas flow),环境气压(Pamb),叶室温度(Tcuv),叶片温度(Tleaf),环境温度(Tamb),环境PAR(PARamb),叶室内叶片正面PAR(PARtop),叶室内叶片背面PAR(PARbot),叶室相对湿度(rH),蒸腾速率(E),水气压饱和亏(VPD),叶片气孔导度(GH2O),净光合速率(A),胞间CO2浓度(Ci),环境CO2浓度(Ca),植物水分利用效率,CO2响应曲线,光响应曲线等
Dual-PAM气体交换叶室——3010-DUAL
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3010-DUAL |
3010-DUAL与DUAL-PAM-100的测量头连接 |
专为DUAL-PAM-100与GFS-3000的同步测量设计,由特制叶室(带温度和PAR传感器)、风扇、导光杆、电子盒与支架构成。同步测量时,光源完全由DUAL-PAM-100的测量头提供,气体交换由GFS-3000的红外分析器检测,P700和叶绿素荧光由DUAL-PAM-100的检测器测量。
需要注意的是,3010-DUAL可以连接DUAL-PAM-100的DUAL-DB测量头,但不能连接DUAL-DR测量头。DUAL-DR的光学单元太复杂,连接3010-DUAL容易损伤DUAL-DR。
测量实例
下面的两个图是以洋常春藤(Hedera helix)为材料,利用本系统同步测量的P700、叶绿素荧光和气体交换的诱导曲线。
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图1 洋常春藤(Hedera helix)的P700(蓝色)和叶绿素荧光(红色)的诱导曲线 |
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图2 洋常春藤(Hedera helix)的净光合速率(红色)和气孔导度(蓝色)的诱导曲线 |
主要技术参数
1)Dual-PAM气体交换叶室——3010-DUAL
* 设计:专为GFS-3000与Dual-PAM-100或KLAS-100的同步测量设计,叶室上下可通过导光杆与Dual-PAM-100的测量头DUAL-DB(不可连接DUAL-DR!)和DUAL-E连接,叶室的气路与电子盒连接到GFS-3000的主控单元3000-C上。
* 叶室温度测量:Pt 100 A型热电阻,测量范围-10~+50℃,精度±0.1℃
* 温度控制:低于环境温度10℃~+50℃
* 叶片温度测量:热电耦,测量范围-10~+50℃,精度±0.2℃
* 外置微型光量子传感器:测量PAR,范围0~2000 μmol m-2 s-1,精度±5%
* 叶面积:1.3 cm2
* 工作温度:-5~+45℃
* 尺寸:叶室10 cm x 4 cm 12 cm;电子盒7 cm x 7 cm x 15 cm
* 重量:包括叶室、电子盒、电缆与安装架,1.7 kg;工作台ST-101,2 kg
2)Dual-PAM-100
* P700双波长测量光:LED,830 nm和870 nm
* PSII荧光测量光:LED,460 nm(DUAL-DB)或620 nm(DUAL-DR)
* 红色光化光:LED阵列,635 nm;最大连续光强2000 μmol m-2 s-1
* 蓝色光化光:LED,460 nm;最大连续光强700 μmol m-2 s-1
* 单周转饱和闪光(ST):200000 μmol m-2 s-1,5~50 μs可调
* 多周转饱和闪光(MT):20000 μmol m-2 s-1,1~1000 ms可调
3)GFS-3000
* CO2测量:0~3000 ppm,分辨率:0.01ppm
* CO2控制:0~2000 ppm
* H2O测量:0~75000 ppm,分辨率:0.01ppm
* H2O控制:0~100% rh(可加湿)
* 温度测量:-10℃ ~ +50℃
* 温度控制:低于环境温度10℃ ~ +50℃
* PAR测量:0~2500 μmol m-2 s-1
* PAR控制:0~2000 μmol m-2 s-1
* 气压测量:60~110 kPa
参考文献
1.Sukhov, V., et al. (2017). "Decrease of mesophyll conductance to CO2 is a possible mechanism of abscisic acid influence on photosynthesis in seedlings of pea and wheat." Biochemistry (Moscow), Supplement Series A: Membrane and Cell Biology 11(3): 237-247.
2.Sukhov, V., et al. (2017). "High-Temperature Tolerance of Photosynthesis Can Be Linked to Local Electrical Responses in Leaves of Pea." Frontiers in physiology 8: 763.
3.Klughammer, C. and U. Schreiber (2016). "Deconvolution of ferredoxin, plastocyanin, and P700 transmittance changes in intact leaves with a new type of kinetic LED array spectrophotometer." Photosynthesis Research.
4.Sherstneva, O., et al. (2016). "The role of the intra-and extracellular protons in the photosynthetic response induced by the variation potential in pea seedlings." Biochemistry (Moscow) Supplement Series A: Membrane and Cell Biology 10(1): 60-67.
5.Sukhov, V., et al. (2016). "Changes in H+-ATP synthase activity, proton electrochemical gradient, and pH in pea chloroplast can be connected with variation potential." Frontiers in Plant Science 7: 1092.
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7.Surova, L., et al. (2016). "Variation potential propagation decreases heat-related damage of pea photosystem I by two different pathways." Plant signaling & behavior(just-accepted): 00-00.
8.Vodeneev, V., et al. (2016). "Age-dependent changes of photosynthetic responses induced by electrical signals in wheat seedlings." Russian Journal of Plant Physiology 63(6): 861-868.
9.Sukhov, V., et al. (2015). "Variation potential induces decreased PSI damage and increased PSII damage under high external temperatures in pea." Functional Plant Biology.
上海泽泉科技股份有限公司(Zealquest Scientific Technology Co., Ltd.)成立于2000年,是一家专注于高端科研设备研发、系统集成、技术推广、咨询、销售和科研服务的科技型技术企业。公司注册资金3500万元人民币,具有进出口贸易权。
公司总部位于上海浦西,在北京设有分公司,在广州、成都、武汉分别设有代表处。公司全体员工均具有高等教育背景,其中80%的技术研发、技术支持和销售人员具有硕士和博士学位,参加过很多国家和省部级重大科研项目,具有丰富的科研工作经验。公司曾获得上海市高新技术企业、上海市普陀区科技小巨人企业、上海市科技型企业中华全国工商联合会/上海市工商联合会/上海市商会会员单位,曾是上海市专业技术服务平台——生理生态测量与分析平台的依托单位和上海市高新技术成果转化项目承担单位。2012年公司通过了ISO9001质量管理体系认证,获得AAA级信用资质等级认定,获得普陀区科技小巨人企业认定,成为上海市研发公共服务平台加盟单位和“上海市工商联合会”/“上海市商会”会员单位 。2015年获得“专精特新”中小企业认定。2016年成为“上海市生态学学会常务理事单位”和“上海种子行业协会”会员单位,2017年成为“上海市农业工程学会理事单位”。
上海泽泉科技股份有限公司非常注重自主知识产权的申报和保护,公司及子公司上海乾菲诺农业科技有限公司截止2024年底已获得发明专利8项、实用新型54项及软件著作9项,国内外科研期刊发表科研论文20多篇。公司还参与承担了国家自然科学基金重点项目(41030529)和水利部948项目(200907)。
公司秉承推进中国生态环境改善、科技兴国的理念,服务涉及机器人与人工智能应用,生命科学多组学研究,植物表型与植物生理生态、生物育种技术平台建设;土壤、环境气象、水文水利与海洋等领域的最新技术资讯和产品解决方案,服务对象主要为各级科研单位、高校和政府机构。公司先后为科技部“973”项目和“863”项目、国家科技重大专项、国家科技支撑计划、国家“211”工程和“985”工程、中科院知识创新工程、农业部“948”项目、水利部“948”项目等提供技术咨询、仪器设备、系统解决方案和系统集成服务,为项目的顺利完成提供了有力支持。
多年来,公司积极参与相关领域的学术会议,并定期举办相关仪器设备的技术讲座和培训班,在科研和监测领域产生了积极的反响,获得了良好的口碑。截止2024年底,泽泉科技举办公开技术讲座275多场,参会人员超过15000人次;同时在国内外应邀参加学术会议和展会296多次,与相关领域的客户有非常密切的交流合作。
2014年2月,上海泽泉科技股份有限公司在上海浦东孙桥现代农业园区投资成立了上海乾菲诺农业科技有限公司,建设了AgriPhenoTM “高通量植物基因型-表型-育种服务平台”,为植物科研和育种单位提供全面的样品收集和栽培,实验设计和项目合作,以及表型数据与生物信息学分析综合服务。平台成功主持了上海张江国家自主创新示范区专项发展资金重点项目“泽泉科技高通量植物基因型-表型-育种服务平台”。作为主持单位或合作单位参与了上海市农委和科委的30多项政府科研服务项目以及商业服务项目,如科技兴农种业发展项目“农作物分子育种的技术创新研究”和“青菜高通量表型图谱标准的建立及主要性状分析”、科技兴农重点攻关项目“基于图像分析及三维建模技术的黄瓜长势快速评价方法研究”、 “兰科观赏花卉分子育种技术研究与产业化应用”等。为了紧追世界科技发展水平,开启院企合作建立研究型平台的创新尝试,上海泽泉科技股份有限公司与上海市农业科学院,结合双方各自的优势,于2021年5月在上海农业科学院庄行试验站联合成立“上海市农业科学院庄行综合试验站泽泉科技植物表型技术研究平台”,AgriPhenoTM平台从上海浦东孙桥现代农业园区整体迁出,并入新建的植物表型技术研究平台。目前平台除拥有无人机表型平台、温室型和实验室型高通量表型分析系统外,还拥有现代化温室、生物学实验室、植物生理生态测量设备、农业气象测量系统和专业的数据库平台,已经具备了对植物、动物基因测序与植物表型研究的各类条件。可以承担高通量DNA提取、基因测序服务、分子辅助育种、植物生理生态研究等科研实验任务。同时可以为植物功能基因组、农业育种家提供高通量植物基因型测试、高通量植物表型测试和植物基因型-表型生物信息学数据分析等开放式服务。
近年来,随着“生物技术+人工智能+大数据、信息技术”为特征的第四次种业科技革命不断孕育,国际大型种业公司规模不断扩大,种业市场集中度持续提高。生物育种是种业创新的核心,构建现代生物育种创新体系,强化种质资源深度挖掘,突破前沿育种关键技术,培育战略性新品种,实现种业科技自强自立,是解决种源要害、打赢种业翻身仗的关键,也是牢牢把握住粮食安全主动权的根本保障。在这个大背景下,2022年9月,北大荒垦丰种业、上海泽泉科技联合成立北大荒垦丰种业-泽泉科技生物技术与表型服务中心(KA-BPSC),集中优势资源、整合集体力量,为解决种业种源“卡脖子”技术难题,打赢种业翻身仗贡献力量。
展望未来,上海泽泉科技股份有限公司希望在社会多方资源的支持和关怀下,不断提升自己,为社会提供更多、更优秀的产品和一流的服务!
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