FluorTron UV-MCF生物荧光高光谱成像

      长波段UV紫外光（320nm－400nm）对植物叶片激发，可以产生具有4个特征性波峰的荧光光谱(Multi-color Fluorescence,MCF)，4个波峰的波长为兰光440nm（F440）、绿光520nm（F520）、红光690nm（F690）和远红外740nm（F740）(C.Buschmann等，1998)，其中F440和F520统称为BGF（蓝绿荧光），由表皮及叶肉细胞壁和叶脉发出（指示次级代谢产物等），F690和F740为叶绿素荧光Chl-F。紫外光激发多光谱荧光（UV-MCF）可以用来灵敏、特异性地评估植物生理状态包括受胁迫状态如干旱、病虫害、环境污染、氮胁迫等（H.K.Lichtenthaler, 2021）。

      欧洲PSI公司采用光学滤波器技术，通过紫外线激发并仅使特定波长的激发荧光到达检测器，研制生产了FluorCam多光谱叶绿素荧光成像系列仪器设备，可以对F440、F520、F690、F740四个波长荧光（多光谱荧光）进行二维成像分析，成为目前广泛应用于植物表型分析、植物胁迫检测等领域的重要仪器技术。
      基于近二十年叶绿素荧光测量与成像技术、UV-MCF多光谱荧光成像分析技术服务与实验研究，值此公司成立二十周年之际，易科泰生态技术公司隆重推出UV-MCF生物荧光高光谱成像系统，其主要技术和功能特点为：
1.基于高光谱成像技术的紫外光激发生物荧光光谱成像分析，可同时获得蓝色、绿色、红色及远红波段的荧光光谱成像，不仅可对生物荧光在二维尺度上进行成像分析，还可以获得荧光光谱特征（光谱指纹）并在高光谱维度上（多达几百个）进行荧光光谱分析。下图为银杏叶高光谱荧光成像（自左至右依次为：彩色成像、绿色荧光F533成像、UV-MCF荧光光谱。易科泰Ecolab实验室提供）

2.不仅可进行叶绿素荧光及BGF成像分析，还可以得到其高光谱数据立方并进而分析其光谱特性，使生物荧光二维成像分析提升到高光谱成像分析（达几百个光谱纬度）水平
3.可对GFP（绿色荧光蛋白）等进行成像分析
4.可选配多激发光（绿色及红色激发光）植物荧光光谱成像分析，并进一步测量分析花青素、叶绿素、多酚等指数及氮素指数
5.FluorVision高光谱荧光成像分析软件，可进行光谱融合、ROI选区分析、样品剖面荧光分析、频率直方图、自动识别不同波段峰值并分析其比值等

6.可同时获取反射光光谱和荧光光谱，并进行高光谱成像分析和高光谱荧光成像分析（下图为花椰菜高光谱成像分析——光谱反射指数，和荧光成像分析）

7.可对植物叶片或整株植物）、根系、果实、种子等不同组织部位进行荧光成像分析和反射光高光谱成像分析

8.应用于植物表型成像分析、遗传育种、植物胁迫与抗性分析检测、种质资源分析检测、中草药检测鉴定、采后生物学研究、光生物学研究等。UV-MCF不仅适于活体植物成像分析，也适应于干燥后的茎叶、根系等荧光成像分析，如茶叶及中草药品质检测等
分析参数：
1.BGF蓝绿荧光Fb（或F440）和Fg（或F520）
2.叶绿素荧光Fr（或F690）和Ffr（或F740）
3.荧光比值，如Fb/Fg、Fb/Fr、Fb/Ffr、Fr/Ffr等，及F_730-740/F_680-690（反应叶绿素含量及植物长期胁迫等）、F735/F700（可精确反映叶绿素含量）。下表为UV-MCF部分比值参数与植物表型关系（参考H.K.Lichtenthaler, 2021。++指显著提高，+指提高，--指显著降低，-指降低，0为无明显变化）

植物表型	Fb/Fr	Fb/Ffr	Fr/Ffr	Fb/Fg	F735/F700
杂色叶片/绿色叶片	++	++	++	0
背面/正面叶片	++	++	+	0	-
黄绿/绿色叶片	+	++	++	+	--
第二片/第一片冒芽叶片	--	--	++	-	+
干旱胁迫	++	++	0	0
N胁迫	++	++	+	0	--
暴晒	++	++	+	--
虫害	++	++	0	+	-
敌草隆处理	--	--	+	0
光抑制	++	++	--	0
野外/大棚植物	++	++	-	0

4.花青素指数（log(Ffr_R/Ffr_R)）、黄酮指数（log(Ffr_R/Ffr_UV）及氮素平衡指数NBI——需选配红绿多激发光模块
5.高光谱成像分析，可自动分析计算NDVI、NDVI₇₀₅红边归一化植被指数（对衰老敏感）、VOG1红边指数（对叶绿素浓度、物候变化等敏感）、PRI光化学植被指数、PSRI 植被衰减指数（用于指示冠层胁迫、植物衰老、果实成熟等）、SIPI结构不敏感色素指数（反映冠层胁迫程度、生理胁迫检测等）、CRI1 类胡萝卜素反射指数、ARI1/ ARI2 花青素反射指数、CI 叶绿素指数（红边指数）、WBIR水波段指数（反映水分含量分布）、HI健康指数等植物色素指数和胁迫敏感指数、NPQI归一化脱镁指数（用于早期胁迫检测）、PSSRa（R800/R680）指数等
应用案例：植物对敌草隆的荧光响应

参考文献：
Claus Buschmann and Hartmut K. Lichtenthaler. Principles and characteristics of multi-colour fluorescence imaging of plants. Journal of Plant Physiology, 1998.
H.K.Lichtenthaler. Multi-colour fluorescence imaging of photosynthetic activity and plant stress. Photosynthetica, 2021.
 

    北京易科泰生态技术有限公司成立于2002年，为中关村高新技术企业，致力于生态-农业-健康研究监测技术推广、研发与服务，特别是在光谱成像技术（高光谱成像技术、叶绿素荧光成像技术、红外热成像技术、无人机遥感等）、植物表型分析技术、呼吸与能量代谢测量技术等方面，与国际领先企业PSI、Specim、Sable等合作，致力于植物科学、土壤与地球科学、动物能量代谢、水体与藻类及生态环境领域先进仪器技术的引进推广和技术研发集成，为植物/作物表型分析、生态修复及生态保护、能量代谢测量等提供规划设计、技术方案与系统集成、技术咨询与科技服务。公司技术团队80％以上具备硕士或硕士以上学位，并与中国科学院研究生院、中科院植物研究所、中科院动物所、中科院地理科学与资源研究所、中国农科院、中国林科院、中国环科院、中国水科院、清华大学、中国农业大学、北京林业大学、北京大学、中国海洋大学、陕西师范大学、内蒙古大学等建立了长期的技术合作交流关系。
 
    公司下设有叶绿素荧光技术与植物表型业务部、EcoTech^®实验室、光谱成像与无人机遥感事业部及无人机遥感研究中心（与陕西师范大学合作建立）、动物能量代谢实验室、内蒙古阿拉善蒙古牛生态牧业研究院及青岛分公司。实验室拥有叶绿素荧光成像、叶绿素荧光仪、水体藻类荧光仪、SPECIM高光谱仪、WORKSWELL红外热成像仪、EasyChem全自动化学分析仪、MicroMac1000水质在线监测系统、ACE土壤呼吸自动监测系统、SoilBox便携式土壤气体通量测量系统、动物呼吸测量系统、LCpro+光合作用测量仪、Hood土壤入渗仪、年轮分析仪等各种仪器设备，可以进行实验研究分析、实验培训等，欢迎与易科泰生态研究室开展合作研究。
 
    易科泰公司与欧洲PSI公司（叶绿素荧光技术与表型分析技术）、美国SABLE公司（动物能量代谢技术）、欧洲SPECIM公司（高光谱成像技术）、欧洲WORKSWELL公司（红外热成像技术）、欧洲Lightigo公司（LIBS元素分析技术）、欧洲BCN无人机遥感中心、欧洲ITRAX公司（样芯密度扫描与元素分析）、美国VERIS公司、英国ADC公司、德国UGT公司、欧洲SYSTEA公司等国际著名生态仪器技术领域的研发机构和厂商建立了密切的合作关系，在FluorCam叶绿素荧光成像与荧光测量技术、PlantScreen植物表型分析技术、高光谱成像技术、红外热成像技术、光合作用与植物生理生态研究监测、土壤呼吸与碳通量研究监测、动物呼吸代谢测量、水质分析与藻类研究监测、CoreScanner样芯密度CT与元素分析技术、LIBS元素分析技术、无人机生态遥感技术等生态仪器技术及其系统方案集成有着丰富的经验，成为我国农业、林业、地球科学、生态环境研究等领域科技进步的重要研究技术支持力量。由公司研制生产的EcoDrone^®无人机遥感平台、SoilTron®多功能小型蒸渗仪技术、SoilBox®土壤呼吸测量技术、PhenoPlot®轻便型作物表型分析系统、SCG-N土壤剖面CO2／O2梯度监测系统、植物生理生态监测技术、动物能量代谢测量技术等，在中科院修购项目、农业部学科群项目、CERN网络（生态系统监测网络）等项目中发挥重要作用。
 
    “工欲善其事，必先利其器”，易科泰公司将秉承“利其器，善其事”的经营理念，为国内生态-农业-健康研究与发展提供最优的技术方案和服务。