مصنع فلوريمتري للبيع

بناء نظام قياس مضان المتقدمة العوالق النباتية الكتلة الحيوية ، علم وظائف الأعضاء ، والتمثيل الضوئي في المختبر والمحيطات

1. أهداف البحث ومحتوياته

هدف البحث

ويهدف المشروع إلى بناء جهاز منضدي صغير ، يعرف باسم نظام F-FI للحث على التألق و R-FIRE ( MINI-FIRE ) لتحليل العينات المنفصلة والقياس المستمر لكثرة العوالق النباتية وحالتها الفسيولوجية في المحيطات . على عكس الجيل السابق من frrf و fire fluorimeters التي وضعها فريق روتجرز ، الصك الجديد سوف تظهر زيادة الحساسية ( حوالي 10 مرات ) وتوفير المزيد من المعلمات الفسيولوجية في الوقت الحقيقي . أداة جديدةعاليوالحساسية تجعلها ذات قيمة كبيرة للعمل الميداني في أعالي البحار .

محتوى البحث

تقييم النشاط الضوئي العوالق النباتية وغيرها من الكائنات الضوئي باستخدام تقنية مضان متغير- يعتمد التقييم السريع وغير المدمر للوضع الفيزيولوجي للكائنات الحية الضوئي على استخدام تقنية مضان معدل تكرار سريع ( FRF ) وتكنولوجياتها اللاحقة للكشف عن مضان والاسترخاء ( FIRE ) . وقد تم تطوير هذه التكنولوجيا من قبل فريق روتجرز . وتعتمد المنهجية الأساسية لتقييم القدرة على البقاء على قيد الحياة في عملية التمثيل الضوئي على قياس وتحليل ملامح الكلوروفيل ' الفلورية المتغيرة ` ، التي هي سمة من سمات آلية التمثيل الضوئي * ( التي استعرضها فالكوسكي وآخرون في عام 2005 ) . تعتمد تقنية ' الفلورية المتغيرة ' على العلاقة بين مضان الكلوروفيل وكفاءة عملية التمثيل الضوئي ، وتوفر مجموعة شاملة من المعلمات الفلورية والتمثيل الضوئي للكائنات الحية . القياسات البصرية حساسة وسريعة وغير مدمرة ، ويمكن أن تكتمل في الوقت الحقيقي وفي الموقع .

هذه الطريقة وأداة المبادئ المحددة في استعراض الأقران الأدب ( فالكوسكي و كولبير 1995 ؛ كولبير ات ال 1998 ؛ غوربونوف et al . , 2000 , 2001 ؛ غوربونوف و فالكوسكي 2004 ) . وضعت أصلا لدراسة العوالق النباتية في عمود الماء ، frr التكنولوجيا يوفردقة( E.G . , Falkowski and Kolber 1995 ; Falkowski and Raven 2007 ; Behrenfeld et al . , 1996 ; Coale et al , 2004 ; Falkowski et al , 2004 ) . استخدام سطح المكتب والغوص FRR و التنوب مضان أصبحت جزءا لا يتجزأ من معظم المشاريع الأوقيانوغرافية الحيوية في الولايات المتحدة والعالم .

f-fluorescence أنا الحث و البحث قبل الاسترخاء ( منطقة معلومات الطيران ) التكنولوجيا المتقدمة .( Gorbunov and Falkowski 2005 ) . تقنية التنوب تستند على تسجيل وتحليل عابر مضان الناجمة عن سلسلة من الإثارة ومضات ، كثافة ومدة الفاصل الزمني من هذه ومضات تسيطر عليها بدقة ( الشكل 1 و gorbunov و falkowski 2005 ) . هذه التكنولوجيا توفر مجموعة شاملة من المعلمات التي تتميز عملية التمثيل الضوئي والإضاءة ، الكيمياء الضوئية في ضوء النظام الثاني ( PSII ) و نقل الإلكترون الضوئي إلى تثبيت الكربون . لأن هذه العمليات هي حساسة بشكل خاص للعوامل البيئية ، FIRE التكنولوجيا يوفر الأساس لتحديد وتشخيص العوامل الطبيعية ( القيود الغذائية ، الكيمياء الضوئية و photostimulation ، الإجهاد الحراري ، وما إلى ذلك ) و الضغوط البشرية ( مثل التلوث ) .

الشكل 1مثال فوري فلوري . تم تسجيل حركية غلة الفلورية في قرار الوقت ميكروثانية ، وتتكون من أربع مراحل : (واحدالمرحلة الثانية ، 500ms ضعيف التضمين ضوء يستخدم لتسجيل الاسترخاء الطاقة الحركية من مضان العائد على مقياس الوقت من 500ms : ( المرحلة الثالثة ، 50ms ) طويلة مكثفة نبض مدة 50ms ( وتسمى أيضا متعدد دوران فلاش ، MTF ) يستخدم لتشبع PSII و الانفصالى السياسى المكتبات : ( المرحلة الثانية ، 500ms ) ضعيف التضمين ضوء يستخدم لتسجيل الطاقة الحركية من مضان العائد على مقياس الوقت من 500ms : ( المرحلة الثالثة ، 50ms ) طويلة مكثفة نبض مدة 50ms ( وتسمى أيضا متعددة دوران فلاش ، MTF ) يستخدم لتشبع PSII و الانفصالى المكتبات : ( المرحلة الرابعة من ضعف التضمين ضوء حركية في مقياس 1 ق ق ) يستخدم لتسجيل الوقت في المرحلة الرابعة . المرحلة 1 : الحد الأدنى من التحليلكبيرمضان العائد ( فو ، وزير الخارجية ) ؛ كفاءة الكم ف / م ( STF ) من تهمة فصل psii الضوئية ؛ PSII وظيفة عبر الباب ، σPSII; و ربط عامل ( ع ) . المرحلة الثانية يوفر الوقت ثابت ( أي إعادة أكسدة QA مستقبلات الجانب ) من أجل نقل الإلكترون من PSII المتلقي . المرحلة 3 يوفر وزير الخارجية ( MTF ) و / أو وزير الخارجية ( MTF ) . المرحلة الرابعة تكشف عن نقل الإلكترون الوقت ثابت ( إعادة أكسدة الانفصالى المكتبة ) بين PSII و المبادرة .

الخلفية البيوفيزيائية متغير تقنية مضان- في درجة حرارة الغرفة ، مضان الكلوروفيل يحدث أساسا في PSII . عندما psii مركز التفاعل هو في حالة مفتوحة ( QA الأكسدة ) ، مضان العائد هو الحد الأدنى ، فو . عندما QA الحد ( على سبيل المثال ، من خلال التعرض للضوء القوي ) ، مركز التفاعل يغلق ، مضان العائد يزيد إلى مستوى عال من وزير الخارجية . من أجل الكشف عن فو و وزير الخارجية ، فيري تقنية تسجيل مضان التعريفي الناجم عن كثافة التشبع و نبض الضوء ( ~ 100 ميكروثانية ، والمعروفة باسم واحد دوران فلاش ، STF ) ( الشكل 1 ، المرحلة 1 ) . حساسية مضان يتناسب طرديا مع امتصاص الفنية عبر قسم PSII ، في حين أن زيادة السعة النسبية FV / FM يحددها الكم كفاءة PSII الكيمياء الضوئية . شكل مضان التعريفي يسيطر عليها نقل الإثارة بين وحدات التمثيل الضوئي الفردية ، يحددها " ربط عامل " ( كولبير et al . 1998 ) . وهكذا ، في غياب نقل الطاقة ( ع = 0 ) ، مضان التعريفي هو الأسي ، عندما ع يزيد إلى قيمة كبيرة من 0.5 إلى 0.7 ، فإنه يتحول إلى منحنى عكسي .

الطاقة الحركية ( QA reoxidation ) نقل الإلكترون في الجانب المستقبلات PSII تم تقييمها من قبل fluorochromatokinetics بعد المنتدى ( الشكل 1 ، المرحلة 2 ) . حركية مضان يتكون من عدة أجزاء ، لأن معدل إعادة أكسدة QA يعتمد على حالة من المستقبلات الإلكترونية الثانية QB ، QB يعمل كمحرك مستقبلات الإلكترون المزدوج :

ق ق ب → ق ق ب- (150 - 200 ms) (1)

ق ق ب → Qa Qb= (600 - 800 ms) (2)

قاع- → ق ق ب → ق ق ب- (~ 2000 ms) (3)

رد فعل ( 3 ) يتوافق مع الظروف التي QB في البداية فصل من D1 البروتين ملزمة الموقع . وبالإضافة إلى ذلك ، فإن نسبة صغيرة من نقل الإلكترون التالفة في مركز رد الفعل المعطل قد تسهم في أبطأ عنصر في حركية قبل الاسترخاء . فيري البرمجيات يستخدم ثلاثة عناصر تحليل عملية الاسترخاء حركية لاسترجاع الوقت ثابت ( q-oxidation tqa ) من نقل الإلكترون .

ثابت الوقت من نقل الإلكترون بين PSII و المبادرة تم استرجاعها من قبل tpsii-psi التحليل الحركي قبل التألق بعد دوران متعددة فلاش ( MTF ، المرحلة 3 و 4 في الشكل 1 ) . في معظم الظروف الفسيولوجية ، ثابت الوقت يتحدد معدل إعادة أكسدة البلاستيدات كينون ( الانفصالى ) مكتبة ، وهو أمر من حجم أبطأ من tqa . . . . . . .

معدل نقل الإلكترون في عملية التمثيل الضوئي يمكن بناؤها من خلال قياس سلسلة من المعلمات من شدة الضوء المحيطة Pf， بوصفها وظيفة من شدة الضوء ( التمثيل الضوئي و منحنى شدة الضوء ) ( كولبير و falkowski ، 1993 ) . الجبهة الوطنية تتناسب طرديا مع photochemistry الكم العائد ( مدافع / اف ام ) تقاس تحت الضوء المحيط . من خلال تحليل هذه photosynthesis وشدة الضوء المنحنيات ، معدل نقل الإلكترون الضوئي ( pmax ) و معامل التشبع الضوئي ( اك ) يتم توفيرها . عملية التمثيل الضوئي والإشعاع القياسات تتم باستخدام مصدر الضوء الضوئي ( ALS ) من منطقة معلومات الطيران التي تسيطر عليها الكمبيوتر من خلال منطقة معلومات الطيران الحصول على البيانات البرمجيات .

البحث والتطوير الخلفية والخبرة– أعضاء فريق روتجرز تراكمت لديها أكثر من 20 عاما من الخبرة في مجال البحث والتطوير في مجال تقنيات وأساليب مضان متغير . وقد اخترعوا وطوروا أكثر من 10 * أدوات البحث في الفيزياء الحيوية ( انظر التذييل قائمة المراجع ذات الصلة لاستعراض الأقران المنشورات ) .

2 - عرض الصكوك

mini-fire تستند على نفس المبادئ الفيزيائية الحيوية مثل سطح المكتب السابق fire-instruments ( غوربونوف و falkowski 2005 ) ، ولكن الجديد هو أكثر إحكاما ثلاث مرات و حساسية أعلى 10 مرات . الحد الأدنى من تركيز الكلوروفيل هو ~ 0.005 مغ / م 3 ، مما يجعل من ميني فيري قيمة أخذ العينات في الموقع في أعالي البحار .

هنا ، اقترح فريق روتجرز لبناء ميني فيري ( الشكل 2 ) التي سوف تستخدم في تحليل عينات منفصلة ( على سبيل المثال ، عينات جمعت من موقع قارورة نيسكين ) و / أو أخذ عينات مستمرة في المحيط . وسوف يكون الجهاز مجهزاً بغرفة العينة التي تتدفق من خلالها لرسم خرائط مستمرة لكتلة العوالق النباتية وطابعها الضوئي . وفيما يلي قائمة من المعلمات الفسيولوجية و المواصفات الفنية mini-fire ( الشكل 2 ) . وستستخدم هذه الأداة في تحليل العينات المنفصلة ( على سبيل المثال ، العينات التي تم جمعها من قارورة نيسكين في الموقع ) و / أو في إجراء أخذ عينات مستمرة في المحيطات . هذا الصك سوف تكون مجهزة عينة الدائرة التي تتدفق من خلال رسم مستمر من العوالق النباتية الكتلة الحيوية والتمثيل الضوئي الخصائص . وفيما يلي قائمة من المعلمات الفسيولوجية و المواصفات الفنية من ميني فيري السجلات .

الشكل 2 ميني - منطقة الإسفار الصك ، مع زيادة الحساسية .

قياس المعلمات :

● الحد الأدنى إلى أقصى قدر من مضان العائد بعد الظلام التكيف ( فو ، وزير الخارجية )

● فعالة ، الحد الأدنى والحد الأقصى من مضان الغلة تحت ضوء التكيف ( و ، فو ، وزير الخارجية ) *

• photochemistry إلى كفاءة عالية الكم العائد في النظام البصري الثاني و psii ( إف / اف ام و مدافع / و م )

● وظيفية PSII امتصاص مساحة المقطع العرضي ( PSII ) في ثلاثة أطوال موجية

● كفاءة نقل الطاقة بين وحدات التمثيل الضوئي ( ' عامل ربط ' )

● نقل الإلكترون الوقت ثوابت ( qa-qb qa-qb , )

● ثوابت وقت نقل الإلكترون الضوئي بين PSII و PSI

● معدل نقل الإلكترون ، ETR， بوصفها وظيفة من شدة الضوء *

• معامل التبريد الكيميائي الضوئي ( QP ) ومعامل التبريد الكيميائي الضوئي غير ( NPQ ) *

● ارتفاع معدل التمثيل الضوئي الأولي المنحدر الضوئي دوران الوقت ( من و و هـ المنحنيات )

● يتم قياس هذه المعالم باستخدام مصدر الضوء الضوئي ( ALS ) ، وسجلت بوصفها منحنى شدة الضوء .

المواصفات الفنية لنظام ميني فيري :

الحساسية : 0.005-100 مغ / م 3 الكلوروفيل أ ( يمكن زيادة تركيز العينة عن طريق إضافة فلتر الضغط محايدة الكثافة )

● مصدر الضوء الإثارة : الأزرق ( ذروة الطول الموجي 450 نانومتر ، وعرض النطاق الترددي 30 نانومتر ) ، والأخضر ( ذروة الطول الموجي 530 نانومتر ، وعرض النطاق الترددي 40 نانومتر ) ، والبرتقال ( ذروة الطول الموجي 590 نانومتر ، وعرض النطاق الترددي 30 نانومتر ) ، وتستخدم بشكل انتقائي لإثارة العوالق النباتية من مختلف المجموعات الوظيفية .

● الكشف عن الانبعاثات : 680 نانومتر ( الكلوروفيل أ ) و 880 نانومتر ( الكلوروفيل أ البكتيرية ) ، ويمكن اختيار أطوال موجية أخرى باستخدام مرشحات الانبعاثات القابلة للاستبدال .

● الحجم : 10 × 5 × 12 بوصة