高光譜熒光成像系統

       MacroPhor™ Lab高光譜熒光成像系統是針對樣品過(guò)大而無(wú)法進(jìn)行標準顯微鏡分析的情況而優(yōu)化設計的。該系統采用*的高光譜熒光相機來(lái)獲取圖像。所得的高光譜熒光圖像包含樣品的空間和光譜信息。用戶(hù)可以通過(guò)這些數據進(jìn)行純組分識別，并為進(jìn)一步的組分分類(lèi)方法提供依據。MacroPhor™ Lab高光譜熒光成像系統可應用于植物科學(xué)，農學(xué)，制藥業(yè)，生命科學(xué)等領(lǐng)域。

主要特點(diǎn)

• 高光譜成像的強大功能

        MacroPhor™ Lab通過(guò)高光譜成像技術(shù)可得到令人驚嘆的圖像，其中包含每個(gè)像素的光譜信息。用戶(hù)可以通過(guò)圖片來(lái)研究不同光譜特征，或者使用三種化學(xué)計量學(xué)方法來(lái)提取純組分。 

• 在更寬的波長(cháng)范圍內采集光譜信息

  與基于濾光片的熒光系統相比，MacroPhor™ Lab的主要優(yōu)勢在于能夠在更寬的波長(cháng)范圍內采集光譜信息。MacroPhor™ Lab熒光圖像的每個(gè)像素都包含400至800nm的光譜信息。這使用戶(hù)能夠查看在基于濾光片的系統中無(wú)法查看的光譜特征。MacroPhor™ Lab是能夠區分多種熒光體的出色工具。

主要參數

1.由軟件控制的X-Y樣品平臺；

2.由軟件控制的用于對焦的Z軸控制模塊；

3.照明——帶有可更換底座的激發(fā)式激光器（405nm, 488nm, 532nm 或 640nm波長(cháng)可選）。

視場(chǎng)（FOV）選項

4.具有50mm空間線(xiàn)（spatial line），179mm工作距離的鏡頭；

5.具有100mm空間線(xiàn)的廣角鏡頭；

6.具高靈敏度的熒光高光譜相機；

7.高達2000點(diǎn)的空間分辨率；

8.多達1000個(gè)光譜通道；

9.光學(xué)分辨率7.5nm（默認）；

10.macroPhor™圖像采集與控制軟件；

11.KemoQuant™分析軟件套裝； 

應用案例

  關(guān)于種子質(zhì)量的信息可以通過(guò)特定基因型的種子萌發(fā)過(guò)程的統計數據來(lái)確定。例如，種子發(fā)芽率和種子發(fā)芽所需時(shí)間是重要的數據。研究人員還想了解生長(cháng)因素，如濕度、溫度和光照對發(fā)芽過(guò)程的影響。對于試圖提高作物產(chǎn)量的植物生理學(xué)家來(lái)說(shuō)，提高種子萌發(fā)能力的技術(shù)是非常重要的。一旦種子開(kāi)始發(fā)芽，熒光高光譜成像的技術(shù)可在生理特征顯現之前，更早和更可靠地測量種子萌發(fā)的跡象。

  試驗通過(guò)MacroPhor™ Lab熒光高光譜成像系統來(lái)研究玉米種子四天內的發(fā)芽過(guò)程。研究過(guò)程中使用多元曲線(xiàn)分辨(MCR)對收集的高光譜圖像進(jìn)行分析，以揭示*的熒光特征及分布、熒光出現的時(shí)間，并量化這些特征的相對強度。分析結果可以被提取和應用于研究發(fā)芽過(guò)程。

   熒光成像是研究植物材料的一種有價(jià)值的工具，因為它可以很容易地激活和檢測植物內部的光合色素。MacroPhor™ Lab高光譜成像系統是為植物或植物相關(guān)材料的大尺度掃描而設計的。在相機前方安裝紅色熒光發(fā)射濾波器，可以減少并去除非葉綠素波長(cháng)區域（λ<650nm）的熒光發(fā)射，因此在有/無(wú)熒光發(fā)射濾波器的情況下分別收集圖像數據（如圖1所示）。

 圖1.光譜照相機前安裝或不安裝紅色濾波器情況下同一像素的平均光譜。兩種情況下，陷波濾波器濾除510nm以下的光來(lái)防止激光照射傳感器

     試驗用6種不同基因型的種子，其中3種已知萌發(fā)速度較快(Fn)， 3種已知萌發(fā)速度較慢(Sn)。

  不使用紅色熒光發(fā)射濾波器情況下，高光譜玉米種子圖像的MCR分析結果提取了4個(gè)主要的熒光發(fā)射光譜特征（圖2）。 首先是葉綠素a的特征，其他三個(gè)特征與種子其他部分（例如胚乳，胚芽，種皮）發(fā)出的熒光物質(zhì)有關(guān)。

   雖然很難將因子2-4*分配到種子的特定區域，但有些因子在種子的某些區域比其他區域多。例如，因子2出現在和胚根中。因子3在玉米種子胚乳中表現得更強烈。因子4在整個(gè)種子中都存在，但有時(shí)在胚芽中更集中。

 圖2.不使用熒光發(fā)射濾光片情況下所提取的光譜特征

  圖3顯示了種子單個(gè)像素上每個(gè)光譜特征的相對強度百分比圖像。由于葉綠素的高熒光發(fā)射強度，部分圖像像素飽和，特別是在萌發(fā)76小時(shí)后。這些像素被從分析結果中移除，這就是圖像中一些亮的葉綠素區域中強度百分比顯示為零的原因。這些像素以100%的色彩進(jìn)行回填，以創(chuàng )建出偽彩色圖像。值得注意的是52小時(shí)后，幾乎所有快速發(fā)芽的種子中都可見(jiàn)到葉綠素。76小時(shí)后，只在一顆緩慢發(fā)芽的種子(S3組中的一顆種子)中發(fā)現少量葉綠素。

 圖3.頂部圖片顯示的是發(fā)芽過(guò)程中的種子圖像，以下不同因子下對應每種基因型種子的百分強度圖像。后一組圖像為偽彩色圖像，紅色代表葉綠素a，黃色代表因子6，藍色代表因子4

  使用紅色熒光發(fā)射濾波器情況下，對高光譜玉米種子圖像進(jìn)行MCR分析，提取了2個(gè)主要的熒光發(fā)射光譜特征（如圖4所示）。

 圖4. 使用熒光發(fā)射濾光片情況下所提取的光譜特征

 圖5.上半部分為種子的圖像，下半部分為偽彩色圖像。紅色代表葉綠素a，黃色為因子2

   圖5中的偽彩色圖像(葉綠素圖像像素為紅色，MCR因子2圖像像素為黃色)是由這兩個(gè)因子的強度百分比圖像組合生成的。對于某些種子， 如F1種子2號在52小時(shí)，F3種子2號在52和76小時(shí)，S3種子2號在76小時(shí)，可見(jiàn)的發(fā)芽跡象出現之前，就可以觀(guān)測到葉綠素。

   利用高光譜成像技術(shù)可以研究不同基因型的種子以及影響種子萌發(fā)過(guò)程的因素。我們能夠識別出在這些玉米種子中發(fā)現的四種*的熒光特征，這些光譜特征集中出現在種子的特定區域，可以讓我們更全面地理解不同基因型玉米種子的萌發(fā)過(guò)程。

產(chǎn)地與廠(chǎng)家：美國 MSV