6800-18 藻类和水生生物测量室

LI-6800便携式光合作用系统是陆地植物研究 光合作用系统,6800-18 藻类和水生生物测量室可搭配LI-6800,测量藻类悬浮液、珊瑚、大型海藻和海草的稳态碳同化和叶绿素荧光。

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最近发表在《藻类研究Algal Research》上的一篇文章描述了使用6800-18 藻类和水生生物测量室对碳吸收和叶绿素荧光的直接测量。

在这项研究中,作者Jason Hupp、Johnathon McCoy、俄勒冈州立大学的Allan Miligan博士和科罗拉多州立大学的GrahamPeers博士使用该仪器同步测量了悬浮细胞溶液中的 CO2 交换和叶绿素荧光

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6800-18开启全新研究领域 | 苔藓、珊瑚、海草的光合碳同化实测数据——来自英国Essex大学的前沿实验

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Phillip Davey博士来自英国Essex大学生命科学学院,他和大家分享了三个前沿的光合生理实验。从 34’50’’开始

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“这个测量室不仅适用于藻类,我们还非常激动的用它探索了测量珊瑚、苔藓、地衣和其他需要溶液或测量过程中持续保持湿润的生物。”

Tracy Lawson博士
藻类和水生生物测量室测试者
植物生理学教授
埃塞克斯大学,科尔切斯特,英国

LI-6800-18 aquatic chamber with algae

LI-6800 是一款深受全球前沿科研人员和机构信任, 可用于测量陆地植物中的碳同化(A)和脉冲调制(PAM)叶绿素荧光。借助高精度的 CO2 H2O 气体分析仪以及自动化系统控制,LI-6800 尤为适用于探索光合生理学研究的前沿新假设。

全新的 6800-18 藻类和水生生物测量室将这些功能延申到了必须保持在水中浸泡或被湿润空气包围的样本,使研究人员能够探索水生悬浮藻类、珊瑚和大型水生植物、珊瑚、苔藓、地衣等的光合研究。

工作原理

传统的基于氧气测量的藻类光合作用系统,根据一定时间内氧气浓度的变化来计算光合速率,与之相比,LI-6800 是一种开路式、气流驱动的稳态气体交换系统,在测量过程中, CO2 O2 浓度可保持恒定。

差分式 CO2 测量

在 6800-18 藻类和水生生物测量室中,通过气流与液体样本反应前后的质量平衡来确定碳同化速率。气流中的 CO2 和水汽浓度由一对高精度红外气体分析仪(IRGA)来测量。同化速率根据浓度差和流速计算得到:

assimilation equation
6800-18 Aquatic Chamber, open, flow-through system diagram
图1. 在开路式系统中,样品气流中的 CO2 H2O 在与样本反应前(进口IRGA)和反应后(出口IRGA)被测量。前后之间的差异反映了样本的生物活性。

从根本上讲,这种质量平衡给出了液体样本和测量室头部空间之间的CO2通量。通量通过气液界面的交换和水生样本碳酸盐体系的动力学与真正的生物碳同化速率耦合。

当按照细胞密度、质量或叶绿素含量进行标准化时,水生生物测量室分别提供以 µmol CO2 cell-1 s-1, µmol CO2 mg-1 s-1, 和 µmol CO2 µg-1 s-1, 为单位的测量结果。

  • 通过特定的方法将进口和出口气流之间的水蒸汽差异 。
  • 水汽浓度包含在碳同化计算中,以消除体积稀释带来的误差。

通过向液体样品中通气快速平衡气相 CO2 和溶液中的 CO2

精心控制的通气方案确保质量传输系数不受限制,并且测量的通量代表样品的生物同化速率。为了在测量期间保持碳酸盐系统的稳态,将碳酸酐酶(CA)添加到样品介质中,以快速水合 CO2 并与碳酸氢盐(HCO3–)进行互换。

CO2 transfer from air to water

稳态样本条件

LI-6800 准确控制样本环境条件,包括测量室头部空气中的 CO2 浓度和光环境,根据您的实验要求进行调整。

  • 样本中的 CO2 浓度在测量过程中保持稳定。仪器通过注入/吸收控制系统维持 CO2 浓度稳定,防止 CO2 O2 在水生样本或测量室头部空间中积累。
  • 仪器控制测量室中的光强 - 总光强以及蓝光、红光和远红光的比例 - 可以进行各种光响应测量。
  • 通过外部循环水浴,样本温度可以保持在>0°C至50°C的任意设定值。样本温度被测量并记录到数据中。

这些特性使您能够在样本环境条件保持稳定的情况下按照时间顺序来收集数据。确保测量的生物学反应是在已知的稳态条件下进行的。

screenshot showing steady state sample conditions
图2. 仪器根据用户的设置来控制变量同时在数据中记录测量参数。图中,参照室气体中的 CO2 保持在400 ppm左右,通过外部循环水浴,温度维持在25 ℃附近。

叶绿素 a 荧光

同步测量水生样品的CO2气体交换和脉冲调制叶绿素a荧光,比单独使用任一技术更能 了解光合作用过程。CO2气体交换测量是藻类与溶液中溶解的无机碳进行光合作用的指标。叶绿素荧光是生物体光反应的指标。

将二者结合在一起,比单独使用任一技术更能揭示藻类的光化学特性。

flourescence in aquatic sample

示例测量

从基本的光响应测量到复杂的多因素实验,6800-18藻类和水生生物测量室可用于评估水生生物对不同环境条件的响应。

恒定 CO2 下藻类对光照的光合响应

图3显示了在环境氧气(21%)和低氧(0.5%)条件下, Chlorella对不同光强(Q)的同化测量。进入测量室的CO2浓度由LI-6800系统稳定在400 µmol mol-1。21%氧气含量的气体为环境空气;低氧气体来自于含有0.5%氧气的平衡空气罐。测量室温度通过外部水浴稳定在25 °C。细胞在含17 ppt盐度的海水介质中测量。

6800-18 Aquatic Chamber, Net carbon assimilation rate as a function of light intensity (Q)
图3. 净碳同化速率与光强(Q)的函数。实心点代表0.5%氧气条件下的测量结果;空心点代表21%氧气条件下的测量结果。

当溶液中的O2浓度减少时,RuBP被Rubisco酶氧化(光呼吸的第一步)的可能性相应减少,相对于能量捕获,碳同化的总效率增加。图中 ΦPSII的变化几乎一致,表示O2浓度改变对PSII效率几乎没有影响。光呼吸会影响电子汇的强度,因此随着光呼吸的增加,1-qL可能会减少一些(图4)。

6800-18 Aquatic Chamber, Measurements derived from chlorophyll a fluorescence as a function of light intensity.
图4. 叶绿素a荧光与不同光强的关系。图示中,圆圈代表光系统II的光量子效率(当Q > a 时,为IIPSII ;当Q = 0时,为Fv/Fm),三角形代表反应中心关闭的比例(1-qL)。实心符号代表在0.5%氧气条件下的测量结果;空心符号代表在21%氧气条件下的测量结果。

NPQ 中与循环电子流有关的部分的主动调节,平衡了光化学的高能产物 ATP 和 NADPH-,因此当低氧条件下光呼吸受到抑制时,NPQ 的调节作用就会减弱(图 5)。

6800-18 Aquatic Chamber, Captured energy being dissipated through non-photochemical processes (NPQ).
图5. 捕获的能量通过非光化学过程(NPQ)被耗散。实心圆代表在0.5%氧气条件下的测量结果;空心圆代表在21%氧气条件下的测量结果。

恒定O2和光强下藻类对CO2的光合响应

在环境氧气浓度和700 µmol m-2 s-1的光量子通量密度下,测量了Monoraphidium对不同浓度CO2的光合响应。测量过程中,进入测量室的CO2浓度按照不同的梯度进行控制。测量室温度通过外部水浴维持在25 ℃。细胞在经TRIS缓冲液调至pH为7.0的淡水介质中测量。

光合作用对CO2的反应是非线性的(图6)。在低浓度下,由于CO2受限,同化速率随浓度变化而变化。

6800-18 Aquatic Chamber, Net carbon assimilation rate as a function of pCO2 in the sample medium.
图6. 净碳同化速率随样品介质中pCO2变化的函数。在这些条件下,最终用于碳同化部分的能量减少,导致非光化学猝灭的增加以及1-qL的上升,表明了电子汇强度变小。这导致了PSII的量子效率 PSIIPSII) 的降低,因为系统逐渐受到能量耗散的限制(图7)。
6800-18 Aquatic Chamber, Measurements derived from chlorophyll a fluorescence as a function of the equilibrium CO2 concentration (pCO2) in the sample cuvette.
图7. 根据叶绿素a荧光与样品室中CO2的平衡浓度(pCO2)的函数关系得出的测量结果。上图显示了PSII的量子效率(ΦPSII,实心符号)以及反应中心的关闭比例(1-qL,空心符号)。下图显示了捕获的能量通过非光化学过程(NPQ)耗散的程度。下载完整白皮书,了解此处所述数据的更多详情。
LI-6800-18 aquatic chamber with algae

LI-6800 藻类和水生生物测量室与
9968-338 样品适配器套件

马尾藻在稳定CO2下,对光照的光合响应

使用样品适配器,水生生物测量室可用于测量必须保持在湿润空气中的样品的光合响应,以及一些体积过大以至于无法装进上部测量室的样品,例如珊瑚。图8显示了使用水生生物测量室测量马尾藻的光响应曲线。

Sargassum photosynthetic response to irradiance at constant CO2.
Sargassum photosynthetic response to irradiance at constant CO2.
Sargassum photosynthetic response to irradiance at constant CO2.
图8. 马尾藻光合响应测量,包括同化作用、ΦPSII 和非光化学猝灭与光强(Q)的拟合结果。数据点为三个生物学重复曲线的平均值。误差线为标准误差。
6800-18 whitepaper

一种新颖的方法,用于测量藻类悬浮液中的碳同化和叶绿素荧光

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6800-18 report

使用 9968-338 样品适配器套件与 6800-18 水生生物测量室

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使您专注于研究的功能

BP提供对所有LI-6800功能的完全编程控制。您可以使用Python编程语言或内置的图形编程界面编辑它们。

  • BP提供对所有LI-6800功能的完全编程控制。您可以使用Python编程语言或内置的图形编程界面编辑它们。
  • 连接器和端口允许使用常见的12 mm直径的pH探针测量样品pH。PH数据将与其他数据一起记录。
  • 助辅助空气进气口支持定制气体混合物,将样品置于任意气体条件下。
  • 实时数据的图形显示让您能够随时观察测量结果的响应。
  • 用户可配置的提示允许操作人员在每次测量时输入补充信息。这些信息将与测量值一起记录在数据中。
  • 自动化的系统测试验证仪器的性能和运行情况,并提供故障排除信息,以帮助您获得数据。
  • 数据记录在文本文件和Microsoft Excel文件中,并附有公式,以便进行简单的评估和重新计算。

藻类和水生生物光合测量系统技术参数

样品腔室

  • 润湿材料: 316不锈钢,浮法玻璃,Viton氟橡胶,PTFE,硅酮,缩醛
  • 腔室工作容积 0 – 20 mL, 推荐样品容积15 mL

CO2 气体分析仪:

  • 工作原理: 非色散红外分析仪(NDIR)
  • 测量范围: 0 – 3100 µmol mol-1
  • 精确度 (1σ) @ 4 Second Averaging @ 400 µmol mol-1: < 0.1 µmol mol-1
  • 准确度: 读数的1% > 200 µmol mol-1, +/- 2 µmol mol-1 at < 200 µmol mol-1

CO2 控制:

  • 范围: 0-2,000 µmol mol-1
  • 可通过用户配气进气口接入其它气体。

荧光仪 (6800-01A):

  • 红蓝作用光输出: 0 – 3000 µmol m-2 s-1
  • 远红光输出: 0 – 20 µmol m-2 s-1
  • 饱和闪光强度: 0 – 16,000 µmol m-2 s-1
  • 红色作用光波峰波长: 625 nm
  • 蓝色作用光波峰波长: 475 nm
  • 远红光波峰波长: 735 nm

温度:

  • 工作温度: 0~50℃(无太阳直射,不结冰)
  • 保存温度: -20~60℃,测量室保持清洁干燥
  • 温度控制: 自备水浴,#10-32螺纹连接至测量室

操作液体环境

  • 温度: 无结冰至50℃
  • 盐度: 0 – 35 %

辅助接口:

  • pH计(须另购): 12mm直径O型密封圈,配备放大器。基于被动玻璃电极的pH探针,BNC接口(标称-59 mV/pH斜率,用户校准)。
  • 隔膜: 硅胶-PTFE 隔膜

技术参数若有任何变更恕不另行通知

查看LI-6800高级光合荧光测量系统完整技术参数

订购信息

要实现使用LI-6800测量藻类和水生生物光合,可以订购一个完整的独立系统(以前没有LI-6800或者没有闲置不用的LI-6800),也可以在已有LI-6800系统基础上单独订购新的藻类和水生生物测量室和光源(以前订购过不带荧光的LI-6800),或者只单独订购一个藻类和水生生物测量室(以前订购过带有荧光的LI-6800)。详见以下介绍。

LI-6800AQ 带有藻类和水生生物测量室的 光合荧光测量系统

专为藻类和水生生物研究人员设计,该套装为整套LI-6800系统,包括主机、分析器头、电缆线,6800-01A荧光叶室以及6800-18藻类和水生生物测量室。内含配件包,电源适配器,两节电池,硅胶干燥剂,小苏打和CO2小钢瓶。

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6800FAQ 带有荧光计的藻类和水生生物测量室

套装包含有6800-01A荧光叶室和6800-18藻类和水生生物测量室。此套装适用于已有LI-6800系统但仍需要6800-01A荧光叶室或想要特定的 6800-01A 荧光叶室用于水生生物测量的客户以避免与叶片测量来回切换。

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6800-18 藻类和水生生物测量室

单独一个藻类和水生生物测量室(带配件),需要与原有的LI-6800便携式光合系统以及6800-01A荧光叶室搭配使用.

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9968-338 藻类和水生生物测量室适配器

9968-338适配器组件安装在6800-18上使用,适用于海草,大型藻类,珊瑚和苔藓植物等样品的测量。

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