FKM FKM多功能荧光动态显微观测系统

FKM多功能荧光动态显微观测系统

——光合作用研究的真正探针

FKM多功能荧光动态显微观测系统被设计成实验室研究的设备，具备的功能，是科研工作者梦寐以求的科研利器。除了具备标准显微叶绿素荧光成像的功能外，FKM允许用户进行任意荧光激发和荧光释放波段的测量，可对测量目标进行超高光谱分辨率和超快（µs）采样频率的荧光动力学和吸光动力学研究，能够通过光谱分析区分各发色团并进行深入分析；可在同一测量过程中对光合机构中的各种发色团进行测量（例如，PSI和PSII及其捕光色素复合体等），且不干扰细胞的正常生理代谢活动。FKM多功能荧光动态显微观测系统使荧光成像技术真正成为光合作用研究的探针，使深入理解光合作用过程及该过程中发生的各种变化变得前所未有的容易。

FKM（Fluorescence Kinetic Microscope）不仅将叶绿素荧光动力学成像的全部功能扩展到了单细胞和亚细胞结构水平，而且可以进行其它荧光蛋白、荧光素或者自有发色团的成像研究。所有的传统荧光参数都可以测微计的分辨率成像，因此对单个细胞、单个叶绿体甚至基粒-基质类囊体片段的研究都可以实现。

应用领域

· 植物光合特性和代谢紊乱研究

· 生物和非生物胁迫的研究

· 植物抗胁迫能力或者易感性研究

· 代谢混乱研究

· 藻类长势与产量评估

· 植物——微生物交互作用研究

· 植物——原生动物交互作用研究

· 基因工程与分子生物学研究，GFP、BFP、YFP、CY3、CY5等示踪成像

典型样品

· 植物细胞

· 绿藻

· 藻青菌

· 叶绿体

· 类囊体

· 其它

工作原理

FKM由主机中的白色激发光源和一系列激发滤波器、分色镜和检测滤波器进行波段选择，可以激发植物样品中各种发色团的动态荧光。分析过程中由温控模块调控实验样品的温度，并由蠕动泵将其导入主机的分析室中。系统对样品激发出的荧光进行光谱分析和超快动力学分析。激发光谱分析通过SM 9000光谱仪与图像传感器的同步来实现。超快动力学分析通过系统主机内置的双调制荧光仪来实现，同样与图像传感器同步进行。全部工作过程通过工作站和控制单元按照预先设定好的程序自动进行，实现了由同一测量程序同时对同一样品进行超高分辨率光谱分析和超快动力学测量。

功能特点：

· PAM脉冲调制模式的叶绿素荧光动力学和动力学成像测量。 

· 通过选择不同激发光波段，对捕光天线的各部分（如各种不同的藻胆蛋白vs叶绿素蛋白复合物）进行选择性激发。捕光天线的不同部分可在同一次测量中通过不同激发波段的自动切换进行激发和测量。

· 整个kautsky诱导过程，包括光化学荧光淬灭和非光化学荧光淬灭过程都可以进行光谱分辨分析。这种方式可以确定光系统中的哪一个色素蛋白复合物对光化学淬灭或非光化学淬灭贡献Z多，可以用于光合作用过程中光合机构变化的分析。

· 其它非叶绿素荧光动力学过程分析，可原位监测其它生理学过程，并与同一细胞的光合作用过程和表现进行比较。与常规显微叶绿素荧光成像相比，超高灵敏度相机与调制光测量过程使得成像可在不干扰细胞正常生理代谢的极弱光情况下进行。

· 可直接测量快速过程，而这些过程以现有的相机技术是无法捕获的。例如直接测量QA再氧化过程（非pump-and-probe技术），天线连通性与天线大小。

技术参数

· 快速荧光动力学测量控制单元为F3500,配置显微版的双调整荧光仪,可与荧光成像同步化。

· SM9000光谱仪精细选调不同波长的测量光、光化学光和饱和光源，光源进口 70µm×1400µm （optical entrance） ，光波范围200-980nm，波长精确度<0.5nm，色素数量1044×64，色素大小24×24mm2，16比特模数转换。

· TR2000温度调节器,包括控制单元和温度控制器两部分，温度调节范围 0℃－70℃，精确度0.1℃。可实现测量室的温度控制。

· 可精细PAM活体荧光测量，Kautsky荧光动力学、光化学荧光淬灭、非光化学荧光淬灭等可以以光谱分辨率测量分析，可以通过选调不同波长的光源激发天线色素的不同部位。

· 单细胞光谱解析荧光动力学，在细胞水平上解析空间异质性和和荧光光谱异质性。

· 8位滤波轮

· QA再氧化测量模块（选配）

典型应用：

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. 吸收光谱与荧光发射光谱：异构藻青蛋白（APC）；藻青蛋白（PC）；藻红蛋白（PE1、PE2、PE3）；藻尿后胆色素（PUB’s）

Fig.2.各种色素蛋白对F0的贡献、光谱及其随时间的变化：异构藻青蛋白（APC）；藻青蛋白（PC）；藻红蛋白（PE1、PE2、PE3）；藻尿后胆色素（PUB’s）

Fig. 3.Kaulstky诱导过程中各组分的荧光动态：异构藻青蛋白（APC）；藻青蛋白（PC）；藻红蛋白（PE1、PE2、PE3）；藻尿后胆色素（PUB’s）

产地：欧洲

发表文献：

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