— 生态 · 农业 · 康健 —
时间：2020-02-20
作者：Z6尊龙凯时
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简介：
藻类表型研究周全解决计划（二）
5. 珊瑚共生体的表型研究
Miguel Costa Leal等使用FluorCam关闭式多光谱荧光成像系统，对珊瑚共生体的光合能力及生态转变举行了研究。FluorCam关闭式多光谱荧光成像系统除了举行叶绿素荧光成像丈量，还可以举行植被归一化指数NDVI成像与绿色荧光卵白GFP成像（也可以丈量其他荧光卵白）。在本研究中，NDVI成像反应其叶绿素的漫衍及浓度转变，GFP成像则指示了含有GFP类似卵白的刺胞动物组织，叶绿素荧光成像则展示了珊瑚的光合能力。同时多光谱荧光还可以举行次生代谢组与病害表型研究及其他荧光卵白成像，如YFP、BFP、RFP等。
因此，仅一台FluorCam多光谱荧光成像系统就可以完成相当周全的藻类表型研究：光合表型、NDVI反射光谱指数、荧光卵白、次生代谢水平与漫衍。
左：珊瑚缩短－膨胀差别时相NDVI多光谱成像与GFP绿色荧光卵白成像剖析 ；右 ；珊瑚外貌及笔直剖面样品划分在弱光和强光顺应条件下的RGB成像、叶绿素荧光成像和NDVI多光谱成像剖析
本研究中定制的FluorCam关闭式多光谱荧光成像系统结构示意图
参考文献：Leal M C, et al. 2015. Concurrent imaging of chlorophyll ?uorescence, Chlorophyll a content and green ?uorescent proteins-like proteins of symbiotic cnidarians. Marine Ecology, DOI: 10.1111/maec.12164
6. 生物侵蚀防治的研究
大理石雕像上经� ；崃稚下躺蚝诨疑纳锬�。这种生物膜是蓝藻、藻类和真菌的混淆体，并会逐渐侵蚀大理石。为了对户外大理石雕像举行� ；�，欧洲相关科研机构开展了大宗相关的研究事情。而为了评估生物膜的活性以及洗濯后的效果，叶绿素荧光成像手艺无疑是最为便捷、直接的手艺。意大利弗洛伦萨应用物理研究所的Marta Mascalchi使用激光扫除大理石上的生物膜。FluorCam便携式荧光成像仪为其检测扫除效果并优化激光参数提供了最有力的数据。
左：通过叶绿素荧光成像图验证处置惩罚效果 ；右：事情中的FluorCam便携式荧光成像仪
参考文献：Mascalchi M, et al. 2018. Laser removal of biofilm from Carrara marble using 532 nm: The first validation study. Measurement 130: 255-263
7. 生物能源开发
举行藻类产油生物能源开发，首先就是获得高生物量的优良藻种。非光化学淬灭NPQ代表着藻类光合系统没有使用而热耗散掉的能量。那么减小NPQ，势必能提高其生物量。本研究中使用FluorCam叶绿素荧光成像系统筛选了两种NPQ减小的衣藻突变株，同时通过MC1000 8通道藻类作育监测系统探索其最佳的作育条件。MC1000 8通道藻类作育监测系统可以以为是FMT150藻类作育与在线监测系统的简化版，可动态调控光照、温度与光暗周期并通过丈量OD监测藻类生长动态，很是适用于藻类的多重复快速作育。
左：衣藻野生型和两种突变株的NPQ曲线、差别作育条件及其生长曲线 ；右：MC1000 8通道藻类作育监测系统
参考文献：Berteotti S, et al. 2016. Increased biomass productivity in green algae by tuning non-photochemical quenching. Scientific Reports 6, 21339
8. 海洋生物表型组学光学成像剖析系统
2019年中国海洋大学装备了海内首套海洋生物表型组学光学成像剖析系统，这一系统包括以下子系统：
lFKM多光谱荧光动态显微成像系统
lFluorCam多光谱荧光成像系统
lFluorCam叶绿素荧光成像系统
lSpecim IQ 高光谱成像仪
lMC1000 8通道藻类作育监测系统
海洋生物表型组学光学成像剖析系统的各个子系统
FluorCam多光谱荧光成像系统是FluorCam叶绿素荧光成像手艺的高级扩展产品，既可用于叶绿素荧光动态成像剖析，又可用于长波段UV紫外光对植物叶片引发爆发的MCF多光谱荧光成像丈量剖析，还可选配绿色荧光卵白GFP等稳态荧光的成像丈量。FluorCam普遍应用于藻类光合功效基因、逆境胁迫、藻类生态、经济藻类育种以及生物能源开发等研究。其中，MCF多光谱荧光尤其适用于病害造成的次生代谢组总体剖析及藻类防御机制研究。
左：事情中的FluorCam多光谱荧光成像系统 ；右：紫菜熏染病害的MCF多光谱荧光成像剖析
FKM（Fluorescence Kinetic Microscope）多光谱荧光动态显微成像系统是现在功效最为强盛周全的植物显微荧光研究仪器，是基于FluorCam叶绿素荧光成像手艺的显微成像定制系统。FKM使荧光成像手艺真正成为光相助用机理研究的探针，使科研事情者在藻类和高等植物细胞与亚细胞条理深入明确光相助用历程及该历程中爆发的种种转变，为直接研究叶绿体中光合系统的事情机理提供了最为有力的工具。FKM作为藻类/植物表型和基因型显微研究的双重利器，获得了学界的普遍认可并取得了大宗的科研效果。FKM与FluorCam多光谱荧光成像系统配合可以周全反应病害等胁迫因素对藻类宏观和微观两个条理的影响。
紫菜病害熏染后的叶绿素荧鲜明微成像图：左：最大荧光Fm，中：最大光化学效率Fv/Fm ；1为病害最初熏染区域，2为病害扩散区域，3为尚未熏染区域 ；右：事情中的FKM系统
? Specim IQ 高光谱成像仪是一款完整的、便携的、手持式高光谱相机，集高光谱数据收罗、剖析处置惩罚、效果可视化等功效特点于一体。其所需的所有组件均集成在紧凑、轻量级机身上，具备IP品级防护和全自动运行，系统自带可充电电池和可替换的标准存储卡。丈量获得的高光谱成像图可以进一步诠释藻类色素组分转变、光照顺应、胁迫中后期的色素剖析、细胞结构受损等。
左：Specim IQ 高光谱成像仪 ；右：差别藻类的高光谱成像剖析
中国海洋大学希望通过这一系统普遍开展差别基因型藻类在逆境胁迫下的表型剖析研究，从而展现藻类抗逆顺应的机理，为优良经济藻种开发提供理论依据。现在已经取得了起源的研究效果。
中国海洋大学使用FluorCam多光谱荧光成像系统研究条斑紫菜Pyropia yezoensis熏染赤腐病后的次生代谢响应（Tang L, 2019）
参考文献：Tang L, et al. 2019. Transcriptomic Insights into Innate Immunity Responding to Red Rot Disease in Red Alga Pyropia yezoensis. Int. J. Mol. Sci. 20: 5970
9. AlgaTech藻类高通量表型剖析平台
AlgaTech客户定制藻类高通量表型剖析平台由样品自动传送系统、光谱成像站和剖析软件组成，可选配多光谱成像、高光谱成像、叶绿素荧光成像、多光谱荧光成像等成像事情站，每个事情站可自力运行，可同步监测藻类光相助用、pH及温度，还可选配差别类型藻类作育与在线剖析系统。
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