概要

FMS-300は、最先端のパルス振幅変調(PAM)クロロフィル蛍光計です。

FMS-300は、使いやすさと、ハイレベルなデータを提供するパワーと機能性を兼ね備えています。幅広いアクセサリコンポーネントにより、様々な種類のサンプルで実験を行うことができます。

初めてクロロフィル蛍光光度計を使用する方でも、すぐにデータを取得し分析することができるため、クロロフィル蛍光光度計の教育に理想的なシステムです。FMS-300は、柔軟性、機能性、優れた品質のデータ取得を提供する、非常に高性能な研究用装置でもあります。広範な機能と性能により、複雑な概念のデモンストレーション、実験、データ収集、結果の分析、共同学習や研究プロジェクトの促進に使用することができます。

FMS-300は主に実験室ベースのシステムですが、適切なポータブル電源と組み合わせれば、温室やフィールドでの応用も可能です。 FMS-300は、標準周波数10Hz（高速蛍光捕捉時は最大100kHz）の超短測定パルスにより、羨望の信号品質を実現します。FMS-300は、1パルスあたりわずか400 nsで、ユーザー定義の平均強度0.1 μmol m-2 s-1までの高強度測定パルスを発することができます。この高強度と超短パルス幅の組み合わせにより、シグナル減衰やデータ平均化の必要がなく、強力な蛍光シグナルが得られます。ユーザーには100％生のデータが表示されます。

FMS-300 オプションアクセサリー

FMS-300は、さまざまなサンプルタイプに対応するため、さまざまなアクセサリーをご用意しています。 ハンザテックでは、光学グレードの高研磨ホウケイ酸ガラス製の3種類のライトガイドをご用意しています。これらは、標準的なリーフクリップの代わりに光ファイバーケーブルに接続し、幅広い特殊なアプリケーションでの測定を可能にします。

8×100mmの六角形ライトガイドは、サボテンや多肉植物、または水槽に挿入して大藻やサンゴなどの測定に適しています。ライトガイドはスリーブで保護され、層状のサンプルはマグネットパックで固定されます。シロイヌナズナ、針葉、地衣類などの小さなサンプルの測定には、2種類のテーパー型ライトガイドをご用意しています。テーパー形状のライトガイドはFMS-300からの光を集光し、最大飽和パルス強度を増加させます。この2種類のライトガイドは、サンプル端の寸法が4 x 4 mmと2.5 x 2.5 mmで、それぞれ最大60,000μmol m-2 s-1と90,000μmol m-2 s-1を提供します。また、テーパーの付いたライトガイドは、海草などのサンプルの測定のために液体に挿入するのにも適しています。

藻類のような液体サンプルの測定には、4.5mlの分光光度計キュベットを受け入れるように設計されたチャンバーが利用可能です。液体サンプルチャンバーには、チャンバー内のサンプルを暗順応させるためのスイベルアクションリッドが装備されています。側面の光学ポートにより、FMS-300光ファイバーケーブルをチャンバー内に挿入し、光ファイバーの先端をサンプルキュベットの外壁に直接接触させることができます。 最小光学密度（O.D.）0.1のサンプルは、飽和パルスイベントごとに表示される低速および高速の蛍光カイネティクスで測定できます。 複数のチャンバーを使用することで、測定前に複数のサンプルを同時に暗順応させることができます。サンプルチャンバーは、ハンザテック社のマグネチックスターラーや既存のマグネチックスターラープレートと互換性があり、実験中にサンプルを混合することができます。

付属の光ファイバーサポートアームに加え、Hansatech InstrumentsとFMS-300のバッジがレーザー刻印されたオーク材ベースのサポートスタンドもご用意しています。

FMS-300/RS Retort Stand

Fibre-optic cable support arm and clamp

FMS-300には、多関節サポートアームとクランプが標準装備されています。これらのアイテムは、測定中の光ファイバーの便利で効果的かつ確実な位置決めをサポートします。
FMS-300ブランドのサポートスタンド（オプションとして入手可能）または標準的な実験用サポートスタンドと組み合わせて使用できます。

アームの一端には9.5mmオネジがあり、クランプ後部の9.5mmメネジに接続します。もう一方の端には、FMS-300光ファイバーケーブルを測定中にしっかりと固定できるアダプターが付いています。 クランプの開閉は、クランプ側面のハンドルで行います。クランプは直径13～35mmの円筒形状のものをしっかりとつかみ、最大4kgまでの荷重に対応します。サポートアームとクランプをサポートスタンドにしっかりと取り付ければ、アームは広い範囲で調節でき、必要に応じて光ファイバーケーブルの試料端を便利に配置できます。

FMS/DLC Dark-adaptation leafclips

実験前や実験中にサンプルの暗順応（または光がない状態での測定）が必要な場合に使用します。リーフクリップは、測定前にサンプルに独立して取り付けることができ、測定するサンプルに十分な暗順応時間を確保することができます。暗順応リーフクリップは、さまざまなサンプルに使用できます。

暗順応リーフクリップは3Dプリントされたナイロン製です。サンプルを暗順応させるには、クリップ上部のステンレス製シャッタープレートを前方にスライドさせ、サンプルを覆い、周囲の光が葉に届くのを効果的に防ぎます。測定中、光ファイバーケーブルのサンプリング端は、リーフクリップ上部のファイバーレセプターに挿入され、蝶ネジでしっかりと固定されます。測定前にシャッターを開位置まで引き込み、暗所に適応したサンプルを光ファイバー光源に照射します。
サンプルの構造へのダメージを最小限に抑えるため、クリップに入れたままサンプルは発泡パッドの上に置きます。暗順応の間、すべての反応中心は完全に酸化され、光化学に利用できるようになり、クロロフィル蛍光収量は消光されます。このプロセスには様々な時間がかかり、植物種、暗順応前の光履歴、植物がストレスを受けているかどうかによって異なります。通常、効果的な暗順応には15～20分かかります。測定前の待ち時間を短縮するため、複数のリーフクリップを用いて、多数の葉を同時に暗順応させることもできます。

PTL-100 リーフクリップ

FMS-300には、環境光/人工光条件下でのクロロフィル蛍光測定用に、開放型リーフクリップPTL-100が標準で付属しています。光に適応した状態でのサンプルの測定が必要な場合のルーティンに使用できます。

PTL-100は3Dプリントされたナイロン製ボディで、前面にPARセンサーが取り付けられています。葉温センサーはリーフクリップの下側に取り付けられています。光ファイバーはホールドリングへ挿入され、ネジで固定されます。光ファイバーの開放端はサンプルの平面に対して60°の位置にあり、サンプルの照明強度と蛍光信号の検出の両方を最大にするために近接しています。PTL-100は、リーフクリップの後部にアダプターが付いており、光ファイバーサポートアームに接続することができます。サンプルは、リーフの下に設置されたマグネットによって、しっかりと固定されます。

FMS/LG2/LG3ライトガイド

FMS/LG2/LG3ライトガイドは、FMS-300 および FMS 2+ クロロフィル蛍光計の機能を拡張します。 これは、一般的な光ファイバーおよびリーフクリップ構成に適さないサンプルの測定に使用できる光延長として光ファイバー ケーブルに接続します。

FMS/LG2及びLG3は、シロイヌナズナ、草（海草種を含む）、針葉樹などのサンプルを測定する場合に便利なソリューションを提供します。 このライトガイドは、藻類や葉緑体懸濁液などの小さなキュベットまたはバイアルに保持された液体サンプルからの蛍光シグナルを測定するために使用することもできます。
葉緑体や藻類の懸濁液などの液体サンプル中の酸素発生と蛍光を同時に測定する場合、FMS/LG2/LG3ライトガイドを Hansatech Instruments の液相電極チャンバー内のサンプルに浸すことができます。 この方法を使用すると、スピルリナ プラテンシスなどのサンプルからの信頼できる蛍光データを、O.D. 0.1 という低いサンプル濃度から得ることができます。

LG2ガラス製ライトガイドは長さ50mm、断面が正方形です。 光ファイバーケーブルの端では、ライトガイドは 7.5 x 7.5 mm で、サンプル端では 4 x 4 mm まで先細になっています。 また、ライトガイドのテーパー形状により、FMS-300 によって供給される光が最大 2 倍に増幅され、最大 60,000 μmol m-2 s-1 の飽和光強度が利用可能です。

LG3ガラス製ライトガイドは長さ50mm、断面が正方形です。 光ファイバーケーブル端では、ライトガイドは 7.5 x 7.5 mm で、サンプル端では 2.5 x 2.5 mm まで先細になっています。 ライトガイドのテーパー形状により、FMS-300 によって供給される光が最大 3 倍に増幅され、最大 90,000 μmol m-2 s-1 の飽和光強度が利用可能です。

FMS/LPC液体サンプルチャンバー

FMS/LPC 液体サンプル チャンバーは、FMS-300 および FMS 2+ クロロフィル蛍光計の機能を拡張し、液相サンプルのクロロフィル蛍光測定を可能にします。 さまざまな種類の藻類とシアノバクテリアの懸濁液を 4.5 ml の分光光度計キュベットに保持し、それを FMS/LPC チャンバーに挿入します。 回転式の蓋により、チャンバー内のサンプルを暗順応させることができます。 複数のチャンバーを使用するということは、測定前に複数のサンプルを同時に暗順応できることを意味します。

側面の光ポートにより、光ファイバーケーブルをチャンバーに挿入できるため、光ファイバーの先端がサンプルキュベットの外壁に直接接触します。 最小光学密度 (O.D.) が 0.1 のサンプルは、各飽和パルス イベントの後に示される遅い蛍光速度論と速い蛍光速度論の両方で測定できます。
サンプル チャンバーは Hansatech Instruments マグネチック スターラー (FMS/MAG) または既存のマグネチック スターラー プレートと互換性があるため、実験中にサンプルを混合できます。

FluoroControlソフトウェア

FMS-300には、洗練されたユーザーフレンドリーなソフトウェアパッケージが付属しています。FluoroControlは装置操作のあらゆる面をコントロールし、使いやすさを基本に開発されました。直感的なタブベースのインターフェースにより、ユーザーはすぐに測定を開始することができます。

FMS-300ハードウェアの設定は、1つの設定画面から行うことができます。設定可能な6つの測定ルーチンは、従来のすべての蛍光プロトコルをカバーし、データ取得に使用されます。測定および計算されたパラメータの包括的なセットは、明順応と暗順応の両方の状態で飽和パルスイベントごとに取得された高速蛍光（OJIP）データとともに表示されます。測定データはCSV形式で簡単にエクスポートでき、外部ソフトウェアでさらに解析することができます。

蛍光測定ルーチン

FMS-300は、あらかじめ設定された6つの典型的な実験ルーチンを使って操作します。 これにより、迅速な学習と効率的で手間のかからないデータ取得が可能になります。 各ルーチンのプロトコールは、飽和パルスイベントと、暗所または光照射下での測定で構成されています。 これにより、幅広い環境条件下での蛍光収量測定が可能になります。 FMS-300は、飽和パルスイベントごとに、明所および暗所に適応したサンプルの状態について、極めて高分解能の高速蛍光カイネティクスを捉えます。

ルーティン 1： 最大QY
このルーチンは、Fv/Fmパラメータ、PSII光化学の最大量子収率、OJIP（JIP-Test, Strasser et al. 記録されたパラメーター Fv/Fm、Fo、Fm、Fv、TFm、Area、F20μs、FL、FK、FJ、FI、Fv/Fo、Fo/Fm、VJ、VI、RC/ABS、dVg/dto、N、Sm、Sm/TFm、Mo、φPo、φEo、φRo、ψEo、δRo、PIabs、PItotal、 DFabs, DFtotal, ABS/RC, TRo/RC, ETo/RC, REo/RC, DIo/RC, ABS/CSo, TRo/CSo, ETo/CSo, REo/CSo, DIo/CSo, ABS/CSm, TRo/CSm, ETo/CSm, REo/CSm, DIo/CSm, kN, kP.

ルーティン 2： 有効QY
定常状態の光合成活性で光適応したサンプルからΦPSII（またはY[II]）パラメータの測定を提供します。ΦPSIIはPSII光化学の有効量子収率の推定値です。 記録されたパラメータ ΦPSII、Fv'/Fm'、F、Fm'、Fq'、TFm'、Fo'（測定値）、Fo'（計算値）、Fv'、F20μs'、FL'、FK'、FJ'、FI'、VJ'、VI'

ルーティン 3： 消光
Baker(2008)で定義されたプロトコルに従って、非光化学消光の推定を伴う完全な消光分析を実行します。水溜りモデルと湖モデル（Kramer 2004, Hendrickson 2004）の両方のパラメータが、明順応および暗順応したサンプル状態に関連するその他のデータとともに提示されます。 記録されたパラメータ：明順応および暗順応測定に関連するすべてのパラメータに加え： 水たまりモデル： NPQ、qN、qP 湖モデル（Kramer）： ΦPSII, Y(NPQ), Y(NO), qL 湖モデル（Hendrickson）： ΦPSII、Y（NPQ）、NPQ、Y（NO）

ルーティン4： 光応答曲線
電子輸送速度（ETR）パラメータを、強度が増加する一連の短時間の光照射について解析します。このソフトウェアは、ETR対PPFDをプロットし、最大ETR（ETRmax）および最小飽和放射照度（Ek）を含むパラメーターを計算します。各照度レベルにおいて定常光合成が達成されるように、アクチニックステップの時間を長くすることができます。 記録されるパラメータ：光適応測定に関連するすべてのパラメータに加え、以下のパラメータも記録される： ETR、JNPQ、PAR、α、β、ETRmax、Ek

ルーティン 5： マルチマキシマムQY
暗順応Fv/Fm/JIP-Test測定を連続して行うことができます。複数の異なるサンプルの比較、複製、または複数の表現型などのスクリーニングが可能です。 記録されるパラメータ：ルーチン1のパラメータと同様

ルーティン6： マルチ効果QY
光に適応したΦPSII測定の連続測定を、比較、複製、スクリーニングのアプリケーションのために行うことを可能にします。 記録されるパラメータ：ルーチン2のパラメータと同様

すべての飽和パルスイベントに対する高速蛍光キネティクス

FluoroControlソフトウェアは、速い蛍光と遅い蛍光のデータを同じように強調して表示します。 高速蛍光キネティクスは、暗順応と明順応の両方のサンプル状態について、飽和パルスイベントごとに測定され、プロットされます。 市販の蛍光光度計には通常見られないこの機能は、新しい研究の機会を提供します。 例えば、消光ルーチン中の高速蛍光キネティクスの変化を調べることで、PSIとNPQコンポーネントが作動し始めるPSIIの酸化還元活性を示すことができます。
これらのプロセスは、暗順応したサンプルが一定の光照射下で完全に明順応したときに起きます。 クエンチングプロトコルの後半では、NPQ成分が暗所で弛緩し始めると、完全に明順応したサンプルが再び暗順応するため、同じ酸化還元状態を逆に調べることができます。

低速キネティクス時のサンプリング周波数は10Hz（100msごとに1サンプル）であり、高速蛍光捕捉時には100kHz（10µsごとに1サンプル）に増加します。

この高速サンプリングレートは、PSIIの一次電子受容体の酸化還元状態に関する情報を提供するカウツキー効果（OJIP）の初期段階を正確に捉えるために 不可欠です。

LEDのカラーバリエーション

4つの LED カラー オプションからお選びいただけます。BおよびBWバージョンのLEDの最大強度は、0.1μmol m-2 s-1です。RおよびRWバージョンでは、LEDの最大強度は0.058 μmol m-2 s-1 です。 すべてのバージョンは優れたS/N特性を提供しますが、ほとんどの真核生物藻類または高等植物の測定では、FMS-300-BおよびBWバージョンが最も強い蛍光応答を提供します。最適なFMS-300バージョンを選択する際には、目的のサンプルの吸収特性と光化学的要件を理解することが重要です。

青色光は上面で最大限に吸収され、葉の奥深くまで浸透しません（Ramos & Lagorio、2004）。 赤色光は葉の奥深くまで浸透し、断面全体にわたって蛍光を誘発しますが、蛍光のかなりの部分が再吸収され(Gitelson et al. 1999)、その結果、蛍光強度が全体的に減少します。 青色に誘発された蛍光は、再吸収がほとんどなく葉の表面からのみ放出され、その結果、より高い蛍光強度と強力で低ノイズの蛍光計信号が得られます (Ramos & Lagorio、2004)。
青色励起光の使用は実験によっては適さない場合があります。 シアノバクテリアには、青色光を吸収しないと考えられているフィコビリソーム (PBS) として知られる特殊なアンテナが含まれています。 したがって、シアノバクテリアは青色光下では光合成効率が低下するため（Luimstra et al. 2018）、赤色励起光の使用が適用可能と考えられます。
クロロフィル a の吸収特性に対する各 LED の発光特性を図 1 に示します。図 2 に、FMS-300 の各バージョンのクロロフィル蛍光発光スペクトルに対する蛍光検出特性を示します。
FMS-300-B には、他のバージョンとは異なる蛍光検出フィルターが取り付けられており、645 nm を超える蛍光発光を捕捉できます (図 2)。 これにより、685 nm 発光ピークのかなりの部分が透過されるため、非常に低ノイズの蛍光信号が得られます。 他のすべてのバージョンは 680 nm 以上の蛍光を検出します (図 2)。

図1：クロロフィルA吸光度スペクトルに対するFMS-300 LEDの発光特性

図2：クロロフィル A 発光スペクトルに対する FMS-300バージョンの検出器特性

FMS-300システム構成

FMS-300仕様

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