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Chlorophyllfluoreszenz-Bildgebungssystem für die Pflanzenphotosyntheseforschung – Führende Anbieter und Hersteller in China
Technische Spezifikationen
📷 Kamera
| Auflösung | 1608(H) × 1104(V) |
| Pixelgröße | 9 µm × 9 µm |
| ★ LÖSUNG Bildrate | 100 Bilder pro Sekunde |
| Pixeltiefe | 12 Bit |
| Schnittstellentyp | USB 3.0 |
🔭 Linsen- und optische Spezifikationen
| ★ LÖSUNG Brennweite | 12 mm |
| ★ LÖSUNG Maximale Blendenöffnung | F/2.8 Dynamisch einstellbar |
| Horizontales Sichtfeld (HFOV) | Ca. 62,11° |
| Vertikales Sichtfeld (VFOV) | Ca. 44,83° |
| Maximaler Bildgebungsbereich | 50 cm × 35 cm bei Standardarbeitsabstand |
💡 Spezifikationen der Lichtquelle
| Blaue Lichtwellenlänge | 450 nm — Anregungsquelle für die Fluoreszenzanregung |
| Wellenlänge des roten Lichts | 630 nm – Photochemisches Licht für PAM-Messungen |
| Fernrotes Licht | 730 nm — Für spezielle Messanforderungen |
| LED-Helligkeitsbereich | 1 % – 100 %, bis zu 1440 µmol/(m²·s) |
📐 Messbereich
1. OJIP-Messung
| Messdauer | 0,1 – 1,0 Sek., einstellbar (1 Sek. empfohlen) |
| LED-Helligkeit | 1 % – 100 % (90–1440 µmol/(m²·s), in 5-%-Schritten) |
2. PAM-Messung
| Dunkeladaptionszeit | 0 – 3600 Sek. (auf 0 setzen, um zu überspringen) |
| Anzahl der Lichtzyklen | 1 – 100 Mal |
| Überwachungsdauer | 10 – 120 Sek./Zyklus |
| Erholungszeit | 60 – 600 Sekunden |
| Photochemische Intensität | 1000 – 30000 (630nm LED) |
| Sättigungsimpuls (Fm) | 15 % – 100 % (Blau 450 nm) |
| Sättigungsimpuls (Fm') | 15 % – 100 % (Blau 450 nm) |
| Abtastintervall | 0,1 – 10,0 Sekunden |
🎯 Messgenauigkeit
1. Messung der Fluoreszenzintensität
| Dynamikbereich | 12-Bit (0–4095) |
| Signal-Rausch-Verhältnis | >100:1 |
| Wiederholbarkeit | CV |
| Linearität | R² > 0,999 |
| Empfindlichkeit | Fähig zur Erkennung schwacher Fluoreszenzsignale |
2. Genauigkeit der Parameterberechnung
| Fv/Fm | ±0,005 |
| ΦPSII | ±0,01 |
| qP/qN | ±0,02 |
| NPQ | ±0,1 |
| PIABS | ±0,05 |
3. Zeitauflösung
| OJIP-Modus | Minimales Erfassungsintervall 10 ms |
| PAM-Modus | Minimales Abtastintervall 100 ms |
| Expositionszeit | 100 ms – 1000 ms, einstellbar |
| Ansprechzeit |
4. Räumliche Auflösung
| ★ LÖSUNG Bildauflösung | 1608 × 1104 Pixel |
| Pixelgröße | 9µm × 9µm (Sensor) |
| Tatsächliche räumliche Auflösung | ~0,3 mm/Pixel (bei einem Sichtfeld von 50 cm × 35 cm) |
| Sichtfeld | Horizontal 62,11°, Vertikal 44,83° |
| ★ LÖSUNG Bildgebungsbereich | Maximal 50 cm × 35 cm |
Funktionsbeschreibung
📈 1. Schnelle Fluoreszenzkinetikanalyse von OJIP
Der OJIP-Messmodus dient der schnellen Bestimmung der Aktivität und der Lichtenergieausnutzungseffizienz des pflanzlichen Photosystems II (PSII). Durch Anregung mit starkem Licht wird der gesamte dynamische Prozess des Anstiegs der Fluoreszenz von der Anfangsfluoreszenz (Fo) zur maximalen Fluoreszenz (Fm) innerhalb einer Sekunde aufgezeichnet.
Messprinzip: Nach der Dunkeladaptation wird unter starker Lichteinstrahlung das PSII-Reaktionszentrum QA in Pflanzenblättern schrittweise vom oxidierten Zustand reduziert, was zu einem raschen Anstieg der Fluoreszenzintensität führt. Dieser Prozess spiegelt die Effizienz der Elektronentransportkette sowie die Anzahl und Aktivität der PSII-Reaktionszentren wider.
Erhaltene Informationen
- O-Punkt (Fo): Anfangsfluoreszenz, wenn alle PSII-Reaktionszentren geöffnet sind
- J-Punkt: ~2 ms, was den Elektronentransport von QA nach QB widerspiegelt.
- Ich weise darauf hin: ~30 ms, was den reduzierten Zustand der PQ-Bibliothek widerspiegelt.
- P-Punkt (Fm): Maximale Fluoreszenz, wenn alle Reaktionszentren geschlossen sind
Berechnete Schlüsselparameter
- Basic: Fv = Fm − Fo, Fv/Fm (Maximale photochemische Effizienz)
- Spezifische Aktivität: Mo (Anfangssteigung), Fläche (QA-Reduktionsfläche)
- Quantenausbeute: ΦPo, ΦEo, ΦDo
- Energiefluss: ABS/RC, Tro/RC, ETo/RC, Dio/RC
- Leistungsindex: PIABS
Anwendungsszenarien
- Schnelles Screening von Pflanzenmaterialien
- Beurteilung des Ausmaßes der Umweltbelastung
- Überwachung von Veränderungen des Wachstumsstatus
- Vergleich der Auswirkungen verschiedener Behandlungen
🌿 2. PAM-modulierte Fluoreszenzmessung
Der PAM-Messmodus nutzt modulierte Fluoreszenztechnologie, um die Photosyntheseaktivität von Pflanzen unter verschiedenen Lichtbedingungen zu überwachen. Er kann zwischen photochemischer und nicht-photochemischer Löschung unterscheiden und ermöglicht so ein tieferes Verständnis der Lichtschutzmechanismen der Pflanze.
Messverfahren
1
Dunkeladaptionsphase: Pflanzen entspannen sich in der Dunkelheit vollständig, und alle Reaktionszentren kehren in einen offenen Zustand zurück.
2
Fo- und Fm-Messung: Um die Parameter der Dunkeladaptation der Fluoreszenz zu bestimmen, wird Messlicht und ein Sättigungspuls angewendet.
3
Lichtadaptationsphase: Bereitstellung von photochemischem Licht zur Simulation natürlicher Lichtverhältnisse.
4
Zyklische Überwachung: Durch periodisches Anlegen von Sättigungsimpulsen werden Fs und Fm' gemessen.
5
Dunkelentspannungsphase: Unmittelbar nach dem Abschalten des photochemischen Lichts wird Fernrotlicht angelegt, um die minimale photoadaptierte Fluoreszenz (Fo') zu bestimmen.
6
Dunkelwiederherstellungserkennung: Schalten Sie sowohl das photochemische Licht als auch das Fernrotlicht ab und beobachten Sie den Fluoreszenz-Erholungsprozess.
Wichtige Parameter
- Fv/Fm: Maximale photochemische Effizienz von PSII (0,78–0,84 in gesunden Pflanzen)
- ΦPSII: Tatsächliche photochemische Effizienz von PSII
- qP: photochemischer Löschkoeffizient
- qN: Nicht-photochemischer Quenchkoeffizient
- NPQ: Nicht-photochemische Löschung (Wärmeableitung)
- ETR: Elektronentransportrate
Anwendungsvorteile
- Zerstörungsfreie Messung, wiederholbare Überwachung
- Unterscheiden Sie zwischen photochemischen und nicht-photochemischen Prozessen.
- Echtzeitüberwachung dynamischer Veränderungen der Photosynthese
- Bewerten Sie die Effizienz von Lichtschutzmechanismen
📊 ★ LÖSUNG 3. Datenanalyse und -visualisierung
Grundlegende Fluoreszenzparameter (OJIP)
F0FMFvFv/Fm
JIP-Testparameter
ΦPo, ΦDo, ΦEo, ψEo, δRo, ABS/RC, TRo/RC, ETo/RC, DIo/RC, REo/RC, PI_abs, M0, Vj, Vi, Fläche, Sm, N
Grundlegende Fluoreszenzparameter (PAM)
F0FsF0'Fv/Fm
PAM-abgeleitete Parameter
ΦPSII, qP, qL, qN, NPQ, NPQ_SV, Rfd, Kf, Fs/Fm, Fs/Fm', PSII_geschlossen, PSII_geschlossener_See, tatsächlicher_Wirkungsgrad, Anregungsdruck, Fm_Abfall_Prozent, Wirkungsgradabfall_Prozent, Vitalitätsindex, qP', qL_voll, PSII_geschlossener_See_voll, ΦNPH, ΦNO, Y_NPH, Y_NO, Rfd'
Visualisierung
- Fluoreszenzbilder: 2D-Farbfluoreszenzbilder der einzelnen Parameter (OJIP, PAM, JIP-Test, PAM-abgeleitet)
- Kinematische Kurven: OJIP-Kurven, relative variable Fluoreszenzkurven
- Zeitreihenkurven: PAM-Fluoreszenzintensitätsänderungskurven
- Parametertabellen: Übersichtliche Anzeige von Parameternamen, Werten und Einheiten
🖼️ 4. Bildverarbeitung und -analyse
- Automatische Regionssegmentierung: Ein intelligenter Schwellenwertsegmentierungsalgorithmus identifiziert automatisch die Bereiche von Pflanzenblättern und eliminiert so störende Hintergrundgeräusche. Benutzer können diese Funktion nach Bedarf aktivieren oder deaktivieren.
- Manuelle Auswahl: Wählen Sie direkt rechteckige, kreisförmige und unregelmäßig geformte Bereiche auf dem FM-Bild aus und sehen Sie sich die Auswahlinformationen in Echtzeit an.
- Bildregionenmittelwert: Unterstützt die Auswahl von Punkten, Rechtecken, Kreisen und unregelmäßig geformten Bereichen auf beliebigen Bildern sowie die Anzeige des Bereichsmittelwerts in Echtzeit.
Bildverbesserungsverarbeitung
- Rauschunterdrückung mit Gauß-Filter
- Adaptive Kontrastverstärkung
- Wissenschaftliches Farbschema (Jet-Pseudofarbe)
- Farbmarkierungsanzeige des Zahlenbereichs
💾 5. Datenmanagement
- Automatische Parameterspeicherung: Alle Messparameter werden nach der Änderung automatisch in der Konfigurationsdatei gespeichert und beim nächsten Start geladen – wiederholte Einstellungen sind nicht erforderlich.
Exportfunktion für Ergebnisse
- Bilder exportieren: Exportieren Sie alle analysierten Bilder im PNG-Format unter Beibehaltung der Originalauflösung.
- Exportparameter: Exportieren Sie Parametertabellen als CSV- oder Excel-Dateien zur einfachen statistischen Auswertung.
- Alle exportieren: Exportieren Sie alle Bilder und Parametertabellen mit einem Klick in ein angegebenes Verzeichnis.
- Dateibenennungskonvention: Exportierte Dateien werden automatisch nach dem Schema „Muster + Seriennummer + Bildname“ benannt.
⚙️ 6. Systemeinstellungen
- Sprachumschaltung: Klicken Sie auf die Schaltfläche zum Umschalten der Sprache oben rechts, um sofort zwischen Chinesisch und Englisch zu wechseln. Die Einstellungen werden automatisch gespeichert.
- Parameterkonfiguration: Alle Messparameter unterstützen benutzerdefinierte Einstellungen. Das System bietet Parameter-Tooltips, die dem Benutzer helfen, die Bedeutung und den empfohlenen Bereich jedes Parameters zu verstehen.
- Geräteverwaltung: Das Gerät erkennt Kamera und LED-Controller automatisch beim Start und stellt eine Verbindung her. Der Verbindungsstatus wird in Echtzeit in der Statusleiste angezeigt.
Anwendungsbereich
🌱 1. Pflanzenphysiologische Forschung
- Forschung zum Mechanismus der Photosynthese
- Aktivitätsbewertung des Fotosystems
- Analyse der Lichtenergienutzungseffizienz
- Forschung zur nicht-photochemischen Löschung
- Bewertung der Funktion der Elektronentransportkette
🌡️ 2. Forschung zu Umweltstress
- Reaktion auf Dürrestress
- Auswirkungen von Temperaturstress
- Anpassungsfähigkeit an leichten Stress
- Schwermetalltoxizitätsbewertung
- Früherkennung von Schädlingen und Krankheiten
🌾 3. Landwirtschaftliche Anwendungen
- Sortenprüfung
- Optimierung der Anbaubedingungen
- Bewertung der Düngemittelwirkung
- Pestizidschadenserkennung
- Wachstumsstatusüberwachung
🌍 4. Ökologische Forschung
- Forschung zur Lichtanpassung von Pflanzen
- Photosynthetische Eigenschaften der Gemeinschaft
- Bewertung der Ökosystemfunktionen
- Reaktion auf den Klimawandel
- Bewertung der Biodiversität
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Q
Worin besteht der Unterschied zwischen den Messmodi OJIP und PAM? Der OJIP-Modus erfasst den gesamten Fluoreszenzanstieg von Fo zu Fm innerhalb einer Sekunde unter starkem Licht und liefert so eine Momentaufnahme der PSII-Aktivität und der Effizienz der Elektronentransportkette. Der PAM-Modus nutzt modulierte Lichttechnologie zur kontinuierlichen Echtzeitüberwachung der photosynthetischen Aktivität unter verschiedenen Lichtbedingungen und ermöglicht so die detaillierte Analyse photochemischer und nicht-photochemischer Quenchprozesse im Zeitverlauf.
Q
Welche maximale Bildgebungsfläche kann das System unterstützen? Das System unterstützt einen maximalen Bildgebungsbereich von 50 cm × 35 cm Bei normalem Arbeitsabstand beträgt die tatsächliche räumliche Auflösung ca. 0,3 mm/Pixel. Die Kamera verfügt über eine Auflösung von 1608 × 1104 Pixeln mit einer Pixelgröße von 9 µm × 9 µm und gewährleistet so detaillierte Fluoreszenzaufnahmen über das gesamte Sichtfeld.
Q
Wie genau sind die vom System gemessenen wichtigsten photosynthetischen Parameter? Das System liefert hochpräzise Messungen: Die Genauigkeit beträgt ±0,005 für Fv/Fm, ±0,01 für ΦPSII, ±0,02 für qP/qN, ±0,1 für NPQ und ±0,05 für PIABS. Der dynamische Bereich der Fluoreszenzintensität liegt bei 12 Bit (0–4095) mit einem Signal-Rausch-Verhältnis von >100:1 und einer Wiederholbarkeit von CV
Q
Unterstützt das System die automatische Erkennung von Blattregionen in Bildern? Ja. Das System verfügt über einen intelligenten Schwellenwertsegmentierungsalgorithmus, der automatisch Pflanzenblattbereiche in Bildern identifiziert und so Hintergrundstörungen effektiv eliminiert. Benutzer können zudem manuell rechteckige, kreisförmige oder unregelmäßig geformte Bereiche auf dem FM-Bild auswählen, um eine präzisere Analyse zu ermöglichen. Sowohl der automatische als auch der manuelle Modus lassen sich je nach Bedarf aktivieren oder deaktivieren.
Q
In welchen Formaten können Messergebnisse exportiert werden? Alle analysierten Fluoreszenzbilder können exportiert werden als PNG-Format in Originalauflösung. Parametertabellen können exportiert werden als CSV- oder Excel-Dateien Für eine komfortable statistische Auswertung. Mit der Funktion „Alle exportieren“ können Benutzer alle Bilder und Parametertabellen gleichzeitig in ein angegebenes Verzeichnis exportieren. Die Dateien werden automatisch nach dem Format „Muster + Seriennummer + Bildname“ benannt.
Q
Was sind die wichtigsten Anwendungsgebiete dieses Fluoreszenz-Bildgebungssystems? Das System ist in zahlreichen Bereichen breit anwendbar: Pflanzenphysiologische Forschung (Photosystemaktivität, Analyse der Elektronentransportkette), Studien zu Umweltstress (Dürre, Temperatur, Schwermetalltoxizität, Früherkennung von Krankheiten), landwirtschaftliche Anwendungen (Pflanzenscreening, Düngemittel- und Pestizidbewertung, Wachstumsüberwachung) und ökologische Forschung (photosynthetische Eigenschaften der Lebensgemeinschaft, Bewertung der Ökosystemfunktion, Reaktion auf den Klimawandel).