HEXAGON-IMAGING-PAM發布：讓葉綠素熒光成像回歸光合作用研究

2025-05-20 15:15:18 167閱讀次數

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葉綠素熒光技術是光合作用研究過程中應用最廣泛的技術之一。通過測量植物光合作用過程中發出的葉綠素熒光強度，可以研究光合作用光能捕獲、能量轉換和電子傳遞相關的信息。葉綠素熒光技術在評估藻類和植物的光合性能差異，檢測它們在面臨生物或非生物脅迫時光合生理活性的變化等領域有著非常廣泛的應用。

基于葉綠素熒光技術和CCD成像技術聯合開發出來的葉綠素熒光成像系統則為光合作用研究開辟了另外一種可能，即光合性能差異的可視化。從此，葉綠素熒光測量實現了由點到面的飛躍。葉綠素熒光成像系統的主要優勢是能夠直接測量完整葉片或者同時測量多個植物材料，評估單個葉片不同位置，同株植物不同葉片或者多株植物不同葉片的空間異質性。基于以上特點，葉綠素熒光成像技術在植物光合生理研究、病理研究、突變體篩選等領域都積累了大量的應用，逐漸成為一種提高實驗通量，洞察植物葉片細微差異的強大工具。

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至此，我們可以清楚地知道，葉綠素熒光成像系統是用于研究植物光合作用的測量設備。如何選擇一款適合自己的葉綠素熒光成像系統？您該重點關注哪些基本的技術細節？使用葉綠素熒光成像系統需要注意哪些問題？蜂巢矩陣葉綠素熒光成像系統HEXAGON-IMAGING-PAM可以給您答案，了解HEXAGONG-IMAGING-PAM可以幫您從技術背景入手，讓葉綠素熒光成像系統回歸光合作用研究，助力您的科研夢想。

葉綠素熒光成像系統的核心技術是熒光測量+CCD成像。葉綠素熒光測量目前廣受歡迎的仍然是脈沖振幅調制（PAM）技術，CCD成像現在普遍用的是CMOS相機。葉綠素熒光成像系統的關鍵技術是成像單元中光源的設計。只有在保證成像區域有效面積內的所有位置光強一致，即光場均勻的情況下，葉綠素熒光成像系統才能夠用來評價葉片的橫向異質性。

HEXAGON-IMAGING-PAM是德國WALZ公司最新推出的大型蜂巢矩陣葉綠素熒光成像系統。它憑借脈沖振幅調制（PAM）技術和高精度的CCD成像單元，可以對480 cm²（20×24 cm）的區域進行成像，分辨率高達1.2 MP，像素尺寸3.45 x 3.45 μm。超高分辨率的基礎是成像區域光場的均勻性（±7%），在設計過程中，光源陣列中LED的位置是經過精心布局的，以保證測量區域內無陰影，所有成像區域內的樣品均勻照光，樣品間的差異可以盡收眼底。

光場均勻的要求既是多方面的，也是高度統一的，對于PAM技術而言，成像單元需要為測量提供測量光ML，光化光AL和飽和脈沖SP，這就要求它們必須全部做到對樣品的均勻照光。與此同時，還要做到測量光強度必須足夠低（＜1 μmolm^-2s^-1），低到可以在反應中心完全開放時測量最小熒光Fo，飽和脈沖強度足夠高（＞3000 μmolm^-2s^-1），高到可以誘導出反應中心完全關閉的最大熒光Fm，光化光強度必須高于絕大部分樣品的光飽和點（＞2000 μmolm^-2s^-1），可以用于測量光響應曲線或模擬光抑制。

HEXAGON-IMAGING-PAM搭載451 nm高強度LED，測量光ML，光化光AL，飽和脈沖SP同源。測量光頻率1-8 Hz可調，最小強度可低至約0.5 μmolm^-2s^-1，充分滿足Fo的測量。光化光AL的最大光強為2100 μmolm^-2s^-1，可以覆蓋絕大部分植物的光飽和點。飽和脈沖SP的最大光強可達4100 μmolm^-2s^-1，足以關閉所有光系統的反應中心，測量Fm。此外HEXAGON-IMAGING-PAM還搭載了730 nm的遠紅光，以用于測量Fo’和狀態轉換。

光場均勻是葉綠素熒光成像系統的基本要求，除此之外，光源的穩定性也非常重要，因為光源陣列中的LED在實驗過程中為測量提供強光脈沖，不可避免地要發熱。發熱會對LED的性能產生影響，因此除了穩定的電源供給外還要重點考慮LED工作時的性能補償。

HEXAGON-IMAGING-PAM成像單元的LED陣列采用六邊形蜂巢矩陣式設計，這種經過充分考量的設計為實現樣品區域的理想照明提供了最佳可能性。獨立的的六邊形面板單元可以更好地補償LED的不平衡，為LED面板提供非常有效的冷卻系統，從而獲得可重復性的結果，同時還可以最大限度的延長LED的使用壽命。

葉綠素熒光成像系統的本質是光學成像設備，因此在使用時還要考慮測量時的工作距離，因為樣品與光源和鏡頭的距離會對測量產生非常大的影響，所以，當樣品與光源的距離發生改變時，最好重新校準光強。還要注意鏡頭的光圈，焦距與對焦，特別是光圈的大小直接影響CCD檢測信號的強度。

HEXAGON-IMAGING-PAM標準工作距離20 cm，可提供480 cm²面積內的均勻照光和成像。成像面積及足夠大才可以兼容多種樣品類型的測量，它可以直接測量穴盤或培養皿中的高等植物，也可以測量多孔板中的微藻，苔蘚，底泥，單次即可完成4塊96孔板的測量。如果您的樣品需要保持無菌，它也可以透過透明蓋直接測量樣品的葉綠素熒光。如果您的樣品是種在單獨的培養盆里，可以借助植物樣品托盤支架IMAG-HEX/PH，支架允許一次放置9個直徑6 cm的培養盆，大大提高了實驗的通量。

葉綠素熒光成像系統是用于研究植物光合作用的測量設備，讓葉綠素熒光成像系統回歸光合作用研究。HEXAGON-IMAGING-PAM可以測量慢速熒光誘導動力學曲線，快速光曲線，如果您特別關注樣品間NPQ的差異，它可以在慢速誘導動力學曲線，快速光曲線后自動增加暗弛豫測量過程，細分NPQ的各種組分，如qE, qT, qI等。軟件界面可以顯示所有熒光參數的動態過程，單次測量的誘導曲線和光曲線參數的變化可以動態播放，同一條曲線中單個熒光參數的所有圖片可以一鍵導出。如果您正在植物狀態轉換相關的研究，軟件可以持續監測熒光參數Ft，并可以以150 ms的采樣頻率導出動力學軌跡。

實驗安全非常重要，為了避免實驗過程中強光脈沖可能會損害實驗者眼睛的潛在風險，為此WALZ為HEXAGON-IMAGING-PAM設計了滑動門，集成安全關閉功能，開門狀態下，飽和脈沖的強度會被抑制，這樣可以保護操作人員的眼睛。

HEXAGON-IMAGING-PAM是葉綠素熒光成像技術在M系列IMAGING-PAM基礎上傳承與發展的新產品。IMAGING-PAM有非常多的應用，在我們整理的光合作用文獻數據庫中，是發表文章最多的，單個型號超過1600篇。2021年，IMAGING-PAM參與發表的相關論文曾兩次登上專業期刊雜志的封面。德國WALZ掌握PAM的核心技術，在此基礎上，HEXAGON-IMAGING-PAM集成像面積大、精度高、功能全、應用廣、文獻多、數據可視化于一身，它就是葉綠素熒光成像系統的“六邊形戰士”。