식물 형광기 공급 가격

실험실과 해양에 플랑크톤의 생물량, 생리학 및 광합성 측정을 위한 고급 형광 시스템 구축

1. 연구 목적 및 내용

연구 목적

이 프로젝트는 이산 시료 분석과 해양에서 플랑크톤의 풍도와 생리 상태를 연속적으로 측정하기 위해 F 형광I 유도 및 R 질주 (mini-FIRE) 시스템이라고 불리는 소형 데스크탑 기기를 만드는 것이 목적이다.Rutgers 팀이 발명하고 개발한 이전 세대 FRRF 및 FIRe 형광기와 달리 새로운 기기는 실시간으로 더 많은 생리적 매개 변수를 제공하는 향상된 감도 (약 10배) 를 나타낼 것입니다.새로운 기기의높은민감도 때문에 그들은 공해에서의 현지 업무에 큰 가치가 있다.

연구 내용

가변 형광 기술을 사용하여 플랑크톤 및 기타 광합성 생물의 광합성 활성에 대한 평가- 광합성 생물의 생리 상태의 신속 및 무손실 평가는 신속 반복율 형광학 (FRF) 및 그 기술의 후속 형광 감지 및 이완 (FIRE) 기술 사용에 의존합니다.이 기술은 Rutgers 팀이 개발하고 개발했습니다.광합성 생물의 생존 능력을 평가하는 기본적인 방법은 광합성 기관 *의 특성인 엽록소'가변 형광'단면의 측정과 분석에 의존한다(Falkowski 등은 2005년 이를 검토했다).'가변 형광'기술은 엽록소 형광과 광합성 과정 효율 간의 관계에 의존하고 전면적인 형광과 광합성 파라미터의 유기체를 제공한다.광학 측정은 민감하고 빠르며 손상되지 않으며 실시간 및 제자리로 완료 될 수 있습니다.

이러한 방법과 이미 실현된 계기학 원리는 동업자 심사 문헌에서 확립된 것이다(Falkowski and Kolber 1995; Kolber at al., 1998; Gorbunov et al., 2000, 2001; Gorbunov and Falkowski 2004).처음에는 물기둥의 플랑크톤을 연구하기 위해 개발되었으며 FRR 기술은정확플랑크톤 군락의 작동과 해양 초급 생산력을 제어하는 환경 요소의 영향에 대한 정보입니다 (e.g., Falkowski and Kolber 1995; Falkowski and Raven 2007; Behrenfeld et al., 1996; Coale et al, 2004; Falkowski et al, 2004).데스크탑 및 다이빙 FRR 및 FIRe 형광기를 사용하는 것은 미국과 세계의 대부분의 생물 해양학 프로젝트의 불가분의 일부가되었습니다.

F 형광 I 유도 및 R 질주(FIRe) 기술 개발광합성 생물의 포괄적인 광합성 및 생리적 특성 세트를 측정하기 위해(Gorbunov and Falkowski 2005).FIRe 기술은 강도, 기간 및 간격을 정확하게 제어하는 일련의 자극 섬광으로 인한 형광 순간적 기록과 분석을 기반으로 합니다 (그림 1 및 Gorbunov and Falkowski 2005).이 기술은 광합성 채광 과정, 광시스템 II (PSII) 의 광화학 및 광합성 전자가 탄소 고정으로 전송되는 것이 특징인 포괄적인 매개변수를 제공합니다.이러한 과정이 환경 요인에 특히 민감하기 때문에 FIRe 기술은 자연 (영양 제한, 광화학 및 광 자극, 열 응력 등) 및 오염과 같은 인위적인 스트레스 요인을 식별하고 진단하는 토대를 제공합니다.

그림 1. FIRe 형광 순간의 예입니다.형광 생산량의 동력학 기록은 마이크로초 시간 해상도로 4단계를 포함한다: (일단계, 100 ms) 100 ms의 강단 펄스 (단일 회전 플래시, STF라고 함) 누적 포화 PSII에 적용되고 Fo에서 Fm (STF) 까지의 형광 감지를 측정합니다: (2 단계, 500ms) 약 변조 광선은 500 ms의 시간 척도에서 형광 생산량을 기록하는 이완 동력에 사용됩니다: (3 단계, 50 ms) 50ms의 지속 시간의 강장 펄스 (다회전 플래시 및 PQ 재변조 광선 재포화 시간: 1 단계, PSQ 및 PQ 변조 광선 변조 광선 재포화 시간: PSQ (약함)1단계 분석 제공: 최소 및 최대큰형광 생산량 (Fo, Fm);PSII 광화학 전하 분리의 양자 효율 Fv/Fm(STF);PSII의 기능 횡단면,σPSII;및 연결 계수 (p).2단계는 PSII 수신자의 전자 전송에 시간 상수 (즉, Qa 수용체 측 재산화) 를 제공한다.3단계는 Fm(MTF) 및 Fv/Fm(MTF)을 제공합니다.4단계는 PSII와 PSI 사이의 전자 전송 시간 상수(PQ 라이브러리의 재산화)를 밝혀냈다.

가변 형광 기술의 생물 물리적 배경- 실온에서 엽록소 형광은 주로 PSII에서 발생합니다.PSII 반응 센터가 열린 상태(Qa 산화)일 때 형광 생산량은 Fo로 극히 적다. Qa가 복원될 때(예를 들어 강한 빛에 노출됨) 반응 중심이 닫히면 형광 생산량은 높은 수준의 Fm으로 증가한다. Fo와 Fm을 검출하기 위해 FIRe 기술은 강한 포만감과 펄스 광(~100μs, 단일 회전 섬광, STF)으로 인한 형광 감지 1단계(다이어그램)를 기록한다.형광 감지율은 PSII의 기능 흡수 횡단면에 정비례하며, 형광 상승의 상대폭 Fv/Fm은 PSII 광화학의 양자 효율로 정의된다.형광 감지의 형태는 단일 광합성 셀 간의 자극 전이에 의해 제어되고'연결 계수'(Kolber et al. 1998)에 의해 정의됩니다.따라서 에너지 전이(p=0) 없이 형광 감응은 기하급수적으로 p가 ~0.5~0.7의 ~대값으로 증가하면 반곡선이 된다.

PSII 수용체 측 전자전송의 운동에너지 (즉 Qa 재산화) 는 STF 이후의 형광 치전동력학 분석 (그림 1 2단계) 을 통해 평가된다.형광 역학은 Qa의 재산화 속도가 두 번째 전자 수용체 Q b의 상태에 따라 결정되기 때문에 Qb는 이동 이중 전자 수용체로서 작동합니다.

Qa-Qb는→Qa Qb- (150 - 200 ms) (1)

Qa-Qb-→Qa Qb= (600 - 800 ms) (2)

카-→Qa-Qb는→Qa Qb- (~ 2000 ms) (3)

반응(3)은 Qb가 D1 단백질의 결합 위치에서 처음 벗어났을 때의 조건과 대응한다.또한 전자 전송의 일부가 손상된 비활성 반응 센터는 역학에서 가장 느린 구성 요소를 질주하는 데 도움이 될 수 있습니다.FIRe 소프트웨어는 전자 전송의 시간 상수 (즉, Q 산화 tQa) 를 검색하기 위해 3 구성 요소 분석 처리 치전 동력학을 사용합니다.

PSII와 PSI 사이의 전자 전송 시간 상수 tPSII-PSI는 다중 회전 섬광(MTF, 그림 1의 3단계와 4단계) 이후의 형광 질주 동력학 분석에서 검색된다.대부분의 생리적 조건에서, 이 시간 상수는 질체 퀴논 (PQ) 라이브러리의 재산화 속도에 의해 결정되며, 하나의 수량 등급이 tQa보다 하나의 수량 등급이 느리다.

광합성 전자 전송 속도를 재구성할 수 있는 일련의 환경 광 강도의 FIRe 형광 매개변수를 측정합니다.Pf，빛의 강도로서의 함수(Kolber and Falkowski, 1993).Pf는 빛의 산물 및 환경 빛에서 측정 된 광화학 양자 생산량과 정비례 (DF'/Fm') 합니다.이러한 광합성과 광강도 곡선을 분석하면 광합성에서 큰 전자 전달 속도(Pmax) 및 광포화 계수(Ek)까지 광합성을 제공합니다.광합성 및 방사선 측정은 FIRe 데이터 수집 소프트웨어를 통해 컴퓨터가 제어하는 FIRe의 광화학 광원 (ALS) 을 사용하여 수행됩니다.

연구 개발 배경 및 전문 지식– Rutgers 팀 구성원은 가변 형광 기술과 방법론의 연구 개발에 20년 이상의 경험을 쌓았습니다.그들은 10 개 이상의 생물 물리학 연구를위한 * 기기를 발명하고 개발했습니다 (관련 동료 검토 출판물의 부록 참조 목록 참조).

2. 기기 소개

mini-FIRE는 이전 데스크탑 FIRe 기기와 동일한 생체 물리 원리 (Gorbunov and Falkowski 2005) 를 기반으로 하지만 새로운 기기는 3배 더 작고 민감도는 10배 향상되었습니다.엽록소 농도의 하한선은 ~0.005 mg/m3로 낮기 때문에 mini-FIRe는 공해에서 현장 샘플링을 수행하는 데 매우 가치가 있습니다.

여기서 Rutgers 팀은 mini-FIRE (그림 2) 기기를 만들어 이산 샘플 분석 (예: 사이트의 니스 골드 병에서 수집 된 샘플) 및/또는 바다에서 샘플을 지속적으로 추출하는 데 사용할 것을 제안했습니다.기기는 플랑크톤의 생물량과 광합성 특성을 연속적으로 그리기 위해 흐르는 샘플실을 갖추게 될 것이다.다음은 mini-FIRE가 기록한 생리적 매개변수 목록과 기기 기술 규격 mini-FIRE (그림 2).이 장비는 사이트의 니스 골드 병에서 수집 된 샘플과 같은 이산 샘플 분석 및 / 또는 바다에서 지속적으로 샘플을 추출하는 데 사용됩니다.이 기기는 플랑크톤의 생물량과 광합성 특성을 연속적으로 그리기 위해 흐르는 샘플실을 갖추게 될 것이다.다음은 mini-FIRE가 기록한 생리적 매개변수 목록과 기기 기술 사양이다.

그림 2 mini-Fire 형광기, 향상된 감도.

측정 매개변수:

● 어두운 적응 후 최소 및 최대 형광 생산량 (Fo, Fm)

● 빛의 적응하에 유효, 최소 및 최대 형광 생산량 (F', Fo', Fm')*

● 광시스템 II, PSII 중 광화학에서 대유효 양자 생산량 (Fv/Fm 및 DF'/F m))

● 3파장하 기능성 PSII 흡수단면적(sPSII)

● 광합성 셀 간 에너지 전이 효율('연결 인자')

● PSII 수용체 측 전자 전달 시간 상수(Q a-Qb, Qa-Qb-)

● PSII와 PSI 간의 광합성 전자 전송 시간 상수

● 전자 전송 속도,ETR，빛 강도의 함수로 *

● 광화학 담금질 계수(qP) 및 비광화학 담금질 계수(NPQ)*

● 큰 광합성 속도, 초기 기울기 및 광합성 회전 시간 (F 및 E 커브에서 얻음)

● 이러한 매개변수는 광학 광원 (ALS) 을 사용하여 측정되며 광학 강도 커브로 기록됩니다.

mini-FIRE 시스템의 기술 사양:

● 감도: 0.005 - 100 mg/m3 엽록소 a (중성 밀도 감압 필터를 추가하여 샘플링 농도를 높일 수 있음)

● 자극 광원: 청색 (피크 파장 450nm, 30nm 대역폭), 녹색 (피크 파장 530nm, 40nm 대역폭), 주황색 (피크 파장 590nm, 30nm 대역폭), 다양한 기능 그룹을 선택적으로 자극하는 플랑크톤 식물.

● 발사 감지: 680nm(엽록소a) 및 880nm(세균 엽록소a), 기타 파장은 교체 가능한 발사 필터를 사용하여 선택할 수 있다.

● 크기: 10 x 5 x 12인치