藻類葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)

1、藻類葉綠素?zé)晒鉁y量技術(shù)MeasuringAlgae自從上世紀六十年代CarlLorenzen(1966)首次將海水泵入安裝在考祭船上的葉綠素?zé)晒鈨x進行藻類研究以來，葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)很快成為海洋湖泊藻類研究的重要技術(shù)手段。特別是上世紀九十年代以來，Kolber等(1993,1998)、Trtilek等(1997)、Nedbal等(1999)、Dijkman等(1999)、Koblizek等(1999)等科學(xué)家采用P&PJJ術(shù)“pump-and-probe”、雙調(diào)制技術(shù)(Dual-modulation)、FR叱術(shù)(fastrepetitionrate)等對海洋湖泊藻類進行了大量研究，奠定了葉

2、綠素?zé)晒饧夹g(shù)在藻類研究監(jiān)測中的重要地位。下面就一系列國際先進的用于藻類研究監(jiān)測的葉綠素?zé)晒鈨x器技術(shù)做一簡單介紹，進一步的信息及參考文獻等可咨詢Ecolab實驗室(，)。d>UVUaQ0EO3匚巾 A =EZM300100200Time s柵藻(ScenedesmusFKM葉綠素?zé)晒獬上窦安煌瑬旁宓娜~綠素?zé)晒鈩討B(tài)曲線1. FL3500葉綠素?zé)晒鈨x1995年Trtilek等研制生產(chǎn)了世界上首款FL100雙調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x(Trtilek等，1997;Koblizek等，1997;Nedbal等，1999),時間分辨率可達1仙s。FL3500歷經(jīng)FL100、FL200等幾次升級換代，是世界上時

3、間分辨率最高、功能最為強大、配置靈活多樣的葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)儀器，由控制單元(主機)和功能多樣化的測量單元組成，其主要功能特點為：1)通用455n誼口625nm藍光和橙紅光雙色光源，滿足所有藻類葉綠素?zé)晒饧ぐl(fā)測量；2)雙色調(diào)制測量光、雙色調(diào)制光化學(xué)光和雙色持續(xù)光化學(xué)光；3)除通用藍光和橙紅光雙激發(fā)光測量單元外，還可選配其它波長的測量單元，組成2個以上多激發(fā)光葉綠素?zé)晒庀到y(tǒng)；4)既可進行PAM(脈沖調(diào)制)測量，還可進行STF單周轉(zhuǎn)光閃、TTF雙周轉(zhuǎn)光閃、MTF多周轉(zhuǎn)光閃及FRR程序測量，測量程序(protocols)包括單光閃熒光誘導(dǎo)、OJIP-test、QA再氧化動力學(xué)、放氧復(fù)合體S狀態(tài)轉(zhuǎn)換等；5

4、)可選配時間分辨率為4仙s的標配測量單元或時間分辨率達1仙s的快速測量單元，還可選配水下原位葉綠素?zé)晒鉁y量單元及葉夾式測量單元，從而組成功能強大多樣化的葉綠素?zé)晒鉁y量系統(tǒng)，既可測量水體微藻葉綠素?zé)晒?，還可原位測量水下 大型藻類及珊瑚礁藻類葉綠素?zé)晒猓案叩戎参锶~片葉綠素?zé)晒鈩討B(tài)；6）雙通道主機系統(tǒng)（控制單元），可選配雙檢測器，同時測量藻類葉綠素及細菌葉綠素?zé)晒鈩討B(tài)；或選配溶解氧測量探頭，同步測量溶解氧動態(tài)；7）可客戶定制高靈敏度測量單元，檢測極限達1ngChl/L;8）可對溫度進行070°C調(diào)控，精度達0.1°Co2. FL5000雙通道超高靈敏度葉綠素?zé)晒鈨xFL5000為

5、雙通道雙檢測器，可同時測量藻類葉綠素和細菌葉綠素，是目前世界上靈敏度最高的葉綠素?zé)晒鉁y量儀，測量極限可達0.1ngChl/L,適于藻類濃度很低的海洋、泉水等進行就地（insitu）測量監(jiān)測，可自動運行PAMM量、葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)、OJIP-test、QA再氧化動力學(xué)、放氧復(fù)合體S狀態(tài)轉(zhuǎn)換、熒光淬滅分析等。儀器內(nèi)置以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，可進行遠程控制和數(shù)據(jù)瀏覽下載等。其主要功能特點如下：1）超高靈敏度，可用于海洋及自然水體浮游植物包括藻類及光氧細菌的對比研究分析；2）便攜性強、使用方便，控制單元、測量單元等集成在一個機箱內(nèi)，水樣可通過蠕動泵自動控制抽樣測量，既可用于實驗室測量研究，又可用于野外或在考察

6、船上進行測量或監(jiān)測；3）雙通道雙檢測器，可同時測量藻類葉綠素?zé)晒鈩討B(tài)和細菌葉綠素?zé)晒鈩討B(tài)（如藍藻細菌與藻類），內(nèi)置精密時鐘測量數(shù)據(jù)帶時間戳；4）內(nèi)置以太網(wǎng)接口和WIFI,可實現(xiàn)遠程遙控和數(shù)據(jù)采集，具觸摸屏5）具備FL3500的光源雙調(diào)制功能，雙色調(diào)制測量光、雙色調(diào)制光化學(xué)光及持續(xù)光化學(xué)光6）具備PC遙控模式和觸摸屏在線模式，觸摸屏界面有圖表（Graph）、數(shù)據(jù)（Numerics）、設(shè)置（Settings）、WiFi、記錄（Record）及分析（Analysis）等菜單或按鍵，用于設(shè)置光源等參數(shù)、實施在線測量、無線網(wǎng)絡(luò)連接、蠕動泵控制、即時顯示數(shù)據(jù)或圖及記錄分析等功能3. Aquapen手持式藻

7、類熒光儀Aquapen水體藻類熒光儀是目前世界上便攜性最強（僅手機大?。?、功能最強大、靈敏度最高的手持式水體藻類熒光測量設(shè)備，有探頭式和試管式兩種，探頭式可直接將測量探頭插入水體中原位測量，試管式可采樣在試管（比色皿）中測量。Aquapen不僅具備PAMMM量技術(shù)的所有功能，還可進彳TOJIP-test測量并自動分析出26個OJIP測量參數(shù),其中OJIP固定面積與藻類濃度相關(guān)。Aquapen具體功能特點如下：1）高靈敏度，測量極限為0.5pgChl/L2）具備NPQ儕口NPQ改程序熒光淬滅分析和三套給光程序的光響應(yīng)曲線測量3）可設(shè)置測量程序和測量間隔后進行自動測量紀錄4）探頭式標配為藍色激發(fā)光

8、，可選配橙紅色、白色或其它波長的激發(fā)光；試管式具備藍光和橙紅光雙色測量光源，紅色光源適于藍藻測量，藍色光源適于綠藻等5）試管式還可測量兩個波段的光密度值OD68阱口OD7206）可選配2個或2個以上不同激發(fā)光的Aquapen已滿足多激發(fā)光測量的需求7）FluorPen數(shù)據(jù)分析軟件可顯示數(shù)據(jù)圖表包括原始測量數(shù)據(jù)和分析數(shù)據(jù)、熒光動態(tài)曲線等8）內(nèi)置數(shù)據(jù)采集器可采集紀錄100000個帶時間戳的數(shù)據(jù)4. FKM多光譜熒光動態(tài)顯微成像系統(tǒng)FKM（FluorescenceKineticMicroscope）多光譜熒光動態(tài)顯微成像系統(tǒng)是目前功能最為強大的藻類及植物顯微熒光光譜研究儀器，由包含可擴展平臺的增強型

9、蔡司顯微鏡、高分辨率CCDffi機、多光譜激發(fā)光源組、高解析度光譜儀、控溫模塊、熒光成像模塊、專用藻類熒光成像觀測室以及相應(yīng)的控制單元和專用的工作站與分析軟件組成。多光譜激發(fā)光源組包括紫外光、紅光、蘭光、綠光和白色光源。FKM不僅可以進行微藻、單個細胞、單個葉綠體甚至基粒-基質(zhì)類囊體片段進行Fv/Fm>Kautsky誘導(dǎo)效應(yīng)、熒光淬滅、OJIP快速熒光響應(yīng)曲線、QAS氧化等各種熒光成像動力學(xué)分析，還能通過激發(fā)光源組及光譜儀系統(tǒng)進行任意熒光激發(fā)和熒光釋放波段的測量與光譜分析。除對葉綠素?zé)晒鈩討B(tài)進行成像光譜分析外，還可對靜態(tài)熒光如GF暇光、DAPI熒光、DiBAC4熒光、SYTOX錄色熒光、

10、CTC熒光染色等熒光蛋白、熒光素進行成像分析，并可通過光譜儀對各種熒光進行光譜分析，區(qū)分各發(fā)色團（例如，PSI和PSII及各種捕光色素復(fù)合體等）并進行深入研究。目前中科院植物所、海洋所都配備了FKM光譜熒光動態(tài)顯微成像系統(tǒng)，詳細信息請咨詢Ecolab實驗室0其它用于藻類研究的葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)還有FluorCam便攜式葉綠素?zé)晒獬上駜x、FluorCam封閉式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)、FluorCam開放式葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)等。下圖為絲狀魚腥藻FKM成像分析：A為沿藻絲從左到右不同細胞的Fm成像，其中第7和第17個細胞已分化形成異形胞；B為從左到右每個細胞的Fo值，C為Fv值，D為Fv/Fm（源自Fe

11、rimazova等，2013,PhotosynthesisResearch,116:79-91）。5. AOM廣譜藻類在線監(jiān)測系統(tǒng)AOM(AlgalOn-lineMonitor)為高靈敏度廣譜藻類監(jiān)測儀器，適于監(jiān)測綠藻、藍藻、硅藻等各種浮游生物，靈敏度達30ngChl/L(綠藻檢測極限達10cell/ml;藍藻檢測極限100cell/ml),應(yīng)用于自然水體如水華爆發(fā)早期監(jiān)測預(yù)警等，及人工水體藻類短期或長期監(jiān)測如水處理監(jiān)測控制等，還可與FFL-40、MicroMac1000營養(yǎng)鹽在線監(jiān)測儀組成富營養(yǎng)化監(jiān)測系統(tǒng)。AOME置藍色和紅色(或選配590nm黃色光源)雙色測量光，監(jiān)測參數(shù)包括Ft、QYOJ

12、IP等，其中Ft、OJIP固定面積可反映藻類濃度動態(tài)，QY可反映藻類生理狀態(tài)如受脅迫狀態(tài)、水體毒性或突發(fā)污染事件等。內(nèi)置數(shù)據(jù)采集器，可存儲紀錄100000個數(shù)據(jù)或300次OJIP測量數(shù)據(jù)。通過蠕動泵自動抽樣，可通過GPRS5線數(shù)據(jù)傳輸6. FFL-40FRRF藻類在線監(jiān)測系統(tǒng)FFL-40為運行FR刖量程序的藻類在線監(jiān)測系統(tǒng)，由FFL-40主機和PCB作系統(tǒng)組成。FRR味光儀廣泛用于浮游植物生產(chǎn)力估算和模型模擬分析等。通過FRR自動測量，F(xiàn)FL-40可以測量PSII功能吸收截面積o-PSII(functionalabsorptioncross-sectionofPSII)、PSII能量傳遞p、F

13、0、F0'、FmsFm'等，并進而實時估算光合電子傳遞速度Pe快速光響應(yīng)曲線RLC?。FFL-40技術(shù)特點如下：1)2)3)4)5)6)7)PC操作系統(tǒng)具備多平臺網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器功能，可通過GUI遠程控制測量過程和數(shù)據(jù)通訊，可同時操作多臺FFL-40;450nmffi590nm色測量光源和光化學(xué)光源，590nm光源強度可達60000mol/m2s,450nm藍光強度可達120000仙mol/m2s；單周轉(zhuǎn)誘導(dǎo)與弛豫相時間分辨率可達1.5仙s?可通過NTPE務(wù)器程序支持與其它設(shè)備的同步化監(jiān)測，如同步化GPSt位（特別適用于儀器安裝在考察船進行移動式監(jiān)測（參見圖），可監(jiān)測紀錄浮游植物時空

14、分布格局）；內(nèi)置光適用和暗適應(yīng)室，通過泵閥自動抽樣、特別適用于浮游植物生產(chǎn)力評估；自動清洗;檢測靈敏度達0.5代gChl/L87. FMT150藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)（光養(yǎng)生物反應(yīng)器）FMT150藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測系統(tǒng)將藻類培養(yǎng)與在線監(jiān)測儀器獨特地結(jié)合在一起，用于精確地進行淡水和海水光合營養(yǎng)藻類和藍綠細菌等的培養(yǎng)和監(jiān)測。培養(yǎng)條件可以根據(jù)用戶自定義方案而動態(tài)變化，光能、光譜組成、溫度等可以精確設(shè)定并可在幅度或頻率上振蕩變化。儀器內(nèi)置雙調(diào)制熒光儀和顯像密度計等，培養(yǎng)物的生長狀態(tài)可以即時由顯像密度計（OD735測定735nm的光散射值，葉綠素含量通過在680nm和735nm的光密度差值（NDVI）來連續(xù)監(jiān)測，通過PSII的光量子產(chǎn)量（Fm'-Fs）/Fm'測量可以監(jiān)測其瞬時生理狀態(tài)。主要功能特點如下：1）內(nèi)置雙調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x，實時監(jiān)測培養(yǎng)藻類的生理狀況，測量記錄熒光參數(shù)Ft,2)3)4)5)6)7)8)FmQY等內(nèi)置光密度計，測量OD680和OD735經(jīng)過校準可計算生物量葉綠素濃度（藻類細胞數(shù)量）、可同時測量監(jiān)測溫度、pH值、溶解氧等多種參數(shù)，還可選配CO2/O汾析系統(tǒng)以實時監(jiān)測耗氧與CO朗卜放精確控制溫度、光質(zhì)、光強、培養(yǎng)周期等，如設(shè)置模擬晝夜節(jié)律培