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博普特水生植物资源利用和生理生态研究

水生生物的研究当前已经成为热点,国内目前有近百家机构从事水生植物资源研究,研究内容涵盖水生植物资源、水生植物生理、水体富营养化、湿地生态、水生态修复和防控等研究领域的诸多内容。

北京博普特公司代理的Videometerlab多光谱成像系统广泛用于水生植物资源种质资源库建设以及生理研究,该多光谱成像系统代表了种质资源采集领域的最高水准,如植物器官如叶片等表型性状、分类性状采集等。

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我司代理的Aquation公司系列产品,广泛用于水生植物生理以及叶绿素荧光研究,同时也对周围水环境进行监控。

叶绿素荧光现象的发现

将暗适应的绿色植物突然暴露在可见光下后,植物绿色组织发出一种暗红色,强度不断变化的荧光。荧光随时间变化的曲线称为叶绿素荧光诱导动力学曲线。最直观的表现是,叶绿素溶液在透射光下呈绿色,在反射光下呈红色的现象。其本质是,叶绿素吸收光后,激发了捕光色素蛋白复合体,LHC将其能量传递到光系统Ⅱ或光系统I,期间所吸收的光能有所损失,大约3%-9%的所吸收的光能被重新发射出来,其波长较长即叶绿素荧光。

叶绿素荧光参数

在对植物的生长状况进行分析时,要用到叶绿素荧光动力学技术的各个参数,这些参数从不同角度描述了植物的营养状况、生理状况及病害状况等,包含了丰富的光合作用变化的信息。但是这些参数众多,容易存在不规范和混乱的现象,因此需要对这些参数进行归纳整理,找出其中最常用、最能反应植物生长状况的参数。

Fo:最小荧光,它是光系统Ⅱ反应中心处于完全开放时的荧光强度,反映了光系统Ⅱ天线色素受激发后的电子密度,与叶绿素浓度有关。

Fm:最大荧光,它是指在光系统Ⅱ反应中心处于完全关闭时的荧光强度,它反映了光系统Ⅱ的电子传递情况,其值可在叶片经暗适应20min后测得。 

Fv:它指的是黑暗中最大可变荧光强度,它反映了PSⅡ原初电子受体的还原情况。

Fo’:光下最小荧光,它是指在光适应状态下全部PSⅡ中心都关闭时的荧光强度。

Fm’:光下最大荧光,它是指在光适应状态下全部 PSⅡ中心都开放时的荧光强度。

Fv’:它指的是光下最大可变荧光强度。

Fv/Fm:称为PSⅡ的原初光能转化效率。

Fv’/Fm’:PSⅡ的实际光能转化效率。

Fv/Fo:反映PSⅡ的潜在活性。 

产品水下应用实例

当前人们已不满足于携带着仪器去进行耗时耗力的人工测量,而希望能够实现对植物光合作用进行无人值守连续监测。叶绿素荧光测量的难点在于,若要精确测量Fo和Fm就需要在测量前进行一段5-20分钟的暗适应,而目前除了Aquation的全防水自动开合型叶绿素荧光仪Shutter之外,尚未见其它任何品牌的叶绿素荧光仪能够解决暗适应和连续监测的冲突问题。全防水自动开合型叶绿素荧光仪Shutter是由澳大利亚悉尼大学的John Runcie博士发明的。其设计之初衷就是解决连续监测和暗适应的冲突问题。他创造性的设计了一款能够程序控制自动开闭的暗适应叶室,可以完全闭合进行暗适应测量,测量结束后打开叶室进行自然光照。Shutter叶绿素荧光成像仪对同一样品监控超过24小时可提供基线破晓荧光值Fo和Fm,暗适应白天值Fo?,计算非光化学淬灭以及直接测量一天中的环境PAR。常规使用远红LED光,无需用户干涉,设计可有规律测量Fo? 。到目前为止,其它品牌还无法实现田间自动测量Fo’,田间Fo’测量是田间荧光研究很重要的一个参数。此数值在区分非光化学淬灭所占相对比例上非常有必要,特别在下游调节和光失活过程中。在简单水平上,此过程与植物自然条件下处理过量光照的能力有关,以及植物受胁迫程度如何。测量和鉴别植物胁迫与野外环境研究特别相关。Shutter叶绿素荧光成像仪非常适合直接测量电子传递速率,利用荧光测量法同时测量环境PAR以及其它植物特异数值,用以获得ETR估算值。Shutter叶绿素荧光成像仪原设计用来于水下操作,但也可用于陆地研究中。

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海洋、淡水河流、湖泊水下原位光合-呼吸自动测量系统

澳大利亚Aquation 公司是全球知名的水生生态科研仪器供应商。其研发团队均来自澳大利亚悉尼大学生物学院的知名教授和研究专家,在水生生态领域的研究成果享誉全球。 

Aquation 公司的技术被广泛应用到南极洲水域的生态研究以及深度超过200公尺的太平洋热带水域研究;在澳大利亚温带水域以及欧洲和在美国的森林研究中也有广泛的应用。

水下光合-呼吸自动测量系统根据测定水体中溶解氧浓度的变化,可以测量植物光合用,进而得到植物初级生产率;同时,水下光合-呼吸自动测量系统可以用来测定植物(尤其在夜晚)和动物的呼吸代谢。通过植物和动物生理指标的测定,为水生生态系统健康提供有益评价指标。

该水下光合-呼吸自动测量系统可以连续24小时野外无人值守进行测定,显著降低了野外危险环境对研究者的人身危害,使研究者可以轻松的得到野外动植物的连续生理指标。 

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Submersible Photosynthesis-Respiration System

此水下光合-呼吸自动测量系统配置了水下数据采集、控制、记录等各项功能,同时还可根据用户需求配置Aquation公司的经典水下荧光探头或者自动荧光探头、PH探头,完成对植 物的水下光合-荧光连续自动监测;系统还配置了LI-COR的水下点状和球状光合有效辐射传感器;并由数据采集器控制冲洗泵和搅拌泵自动工作,保证了测定 的自动化和准确性。系统采用模块化设计,每个测量模块由两个测量腔室组成,可以方便的进行模块的叠加以便进行多个重复测量。

该系统还可用于珊瑚的原位代谢研究,以反映设备与珊瑚/底质之间的温和互动。用于在野外条件下原位测量珊瑚的代谢速率。也可用于测量珊瑚藻,钙化藻,底栖海藻、其他低幅度底栖生物或基质,微生物膜和沉积物,海绵,无脊椎动物等。系统通过测量短时间孵育过程中的氧通量和ΔpH,从这些浓度变化计算呼吸作用(R)和光合作用(P)从而得出RQS(呼吸速率)和PQS。样本回路提供用于滴定检测的总碱度(TA)的水样,以测量钙化率(G)。同时采集的水样还可以用于测定可能影响珊瑚代谢的物质(例如,酸化海水)。测量过程可根据实验设计设定流速和光照水平梯度(获得光响应曲线)。

系统特点

1、全球唯一的原位植物光合-呼吸自动测量系统,彻底解决了困扰科学家多年的无法原位测量水生植物光合作用的难题。

2、既可以测定水生植物的光合-呼吸作用,也可测定水体动物的呼吸代谢。

3、与普通的氧电极相比,不但能够解决原位连续测量,而且可以对整株植物进行多点连续测定。

4、测量参数丰富,既可以测量水生植物光合-呼吸作用,也可测量水体温度、水下光合有效辐射、PH值以及植物水下荧光参数,完成水生植物光合+荧光的同步连续测定。

5、系统为模块化设计,可轻易的叠加更多腔室进行多点连续测定,只需要一人便可以轻易的移动和安装。

6、整个系统可30米潜水使用;材料为316不锈钢坚固且耐腐蚀,腔室采用缩醛类材料,轻巧耐用;

7、整个测量系统耗电少,便于野外长期测量;

8、操作界面友好,系统按照设定程序运行并可根据用户需要修改,可以图形显示参数;

北京博普特科技有限公司是澳大利亚Aquation公司中国区代理,全面负责其系列产品在中国的市场推广、销售和售后服务。

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随着水生植物学的发展,北京博普特科技有限公司将尽最大努力,为国内外广大从事水生植物与水环境保护领域科研提供相关产品和解决方案,促进我国水生植物资源利用与水生态环境研究领域学科的发展。

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