多機能Plant Efficiencyアナライザ　M-PEA

　植物の光合成効率の研究(屋内にも野外にも対応)　
　M-PEA-1は蛍光及びP700+変調吸光度測定に対応　
　M-PEA-2はM-PEA-1の機能に加えて、遅延蛍光（DF）及び葉の吸収率測定が可能

概要

M-PEA（Multi-Function Plant Efficiency Analyser）は、高速蛍光キネティック及びP700 +吸光度測定、そして遅延蛍光（DF）測定を組み合わせて、植物の光合成効率を研究するための包括的システムです。システムには「コントロールユニット」と光源とディテクターを内蔵する「センサーユニット」が含まれます。Windows®専用ソフトウェア（M-PEA+）で制御でき、M-PEA本体によって複雑な実験をデザイン、アップロード、実行できます。データは、USB2.0接続経由でソフトウェアにダウンロードできます。

フロントパネル

A : 電源のオン/オフ

B : 電源表示灯

C : LCDディスプレイ

D : 光センサー接続部

リアパネル

A : 12V DC電源端子

B ：ヒューズ

C : USB2.0

D : モデルとシリアル番号

E : バッテリー残量確認ボタン

F : バッテリー残量計

M-PEA+光学センサーユニット

A : P700+光源

B : P700+検出器

C : 即時蛍光検出器

D : 遅延蛍光検出器

E : 相対吸光光度計

F : 遠赤光源

G : アクチニックLED

サンプル装着

A : 暗順応リーフクリップ

B : 光学センサーユニット

C : 接続ケーブル

D : 三脚

E : サンプル

M-PEA制御ユニット
内部仕様	1 x高性能16ビットマイクロコントローラー、1 x拡張フラッシュ8ビットコントローラー、デュアルチャネル1x変調、1 x非変調、16ビット分解能 A/D10μsのサンプリングレート、デュアル16ビットD/A光源、コントローラー
メモリー	32Mb内蔵メモリ容量
ディスプレイ	LCD(4行×20文字)
測定時間	0.001〜300秒（プロトコル毎に最大100回繰り返し可能）
接続	USB 2.0(12Mb/s)
電源	12V @ 1A DC
寸法	230×190×85mm、1.4kg
M-PEA-1センサーユニット
光源
アクチニック	NIRショートパスカットフィルタ付き超高輝度LEDλ625nm、半値幅20nm、最大光強度5000μmolm^-2s^-1
遠赤	ロングパスフィルタ付き超高輝度LED、最大光強度1000μmolm^-2s^-1
P700+	光学的フィルタリングされたパルス変調820nmLED強度は0～100％
検出器
即発蛍光	730nm（±15nm）バンドパスフィルターを備えた低ノイズ、高速応答のPINフォトダイオード
P700+	光バンドパスフィルターを備えた低ノイズ、高速応答のPINフォトダイオード
M-PEA-2センサーユニット
光源
アクチニック	NIRショートパスカットフィルタ付き超高輝度LEDλ625nm、半値幅20nm、最大光強度5000μmolm^-2s^-1
遠赤	ロングパスフィルタ付き超高輝度LED、最大光強度1000μmolm^-2s^-1
P700+	光学的フィルタリングされたパルス変調820nmLED強度は0～100％
検出器
即発蛍光	730nm（±15nm）バンドパスフィルターを備えた低ノイズ、高速応答のPINフォトダイオード
P700+	光バンドパスフィルターを備えた低ノイズ、高速応答のPINフォトダイオード
730 nm（±15 nm）バンドパスフィルターを備えた高感度広帯域アバランシェフォトダイオード (遅延蛍光測定用)、低ノイズ、高速応答PINフォトダイオード(葉の吸収率測定用)

M-PEAには、以下のコンポーネントが付属しています。

M-PEA コントロールユニット＆センサー

HPEA/LC リーフクリップ×20 個

電源

ケース

USBケーブル

USB ドライバ、ソフトウェア、マニュアル

OJIPデータ：tFm、Area、Fo、Fm、Fv

正規化されたデータ： Fo / Fm、Fv / Fm、Fv / fo、Vj =（Fj-Fo）/（Fm-Fo）、 Vi =（Fi-Fo）/（Fm-Fo）

特定のフラックス： ABS / RC、DIo / RC、TRo / RC、ETo / RC、REo / RC

CSoあたりの見かけのフラックス： ABS / RC、DIo / RC、TRo / RC、ETo / RC、REo / RC

部分的なパフォーマンス： Γ（RC）/（1-Γ（RC））、Φ（Po）/（1-Φ（Po））、Ψ（Eo）/（1-Ψ（Eo））、 PI（abs）、Δ（Ro）/（1-Δ（Ro））

タイムマーク： Ft1、Ft2、Ft3、Ft4、Ft5

部分的な領域： FoからFt1、Ft1からFt3、Ft1からFt4、Ft1からFt5、Ft3からFt4、 Ft4からFt5、Ft5からFm

勾配と積分： dVg / dto、dV / dto、Sm=面積/Fv、N = Sm / Ss、Sm / tFm

収率=フラックス比： TRo / ABS =Φ（Po）、ETo / TRo =Ψ（Eo）、 ETo / ABS =Φ（Eo）、 REo / ETo =Δ（Ro）、REo / ABS =Φ（Ro）

CSmあたりの見かけのフラックス：（ABS / CSm）〜Fm、DIo / CSm、TRo / CSm、ETo / CSm、 REo / CSm

総合的なパフォーマンス、推進力、およびレート： PI（合計）、DF（abs）、DF（合計）、kP / ABS * kF、kN / ABS * kF

ユーザーパラメーター： 3ユーザーが入力した値

測定項目
OJIPデータ	tFm、Area、Fo、Fm、Fv
正規化されたデータ	Fo / Fm、Fv / Fm、Fv / fo、Vj =（Fj-Fo）/（Fm-Fo）、 Vi =（Fi-Fo）/（Fm-Fo）
特定のフラックス	ABS / RC、DIo / RC、TRo / RC、ETo / RC、REo / RC
CSoあたりの見かけのフラックス	ABS / RC、DIo / RC、TRo / RC、ETo / RC、REo / RC
部分的なパフォーマンス	Γ（RC）/（1-Γ（RC））、Φ（Po）/（1-Φ（Po））、Ψ（Eo）/（1-Ψ（Eo））、PI（abs）、Δ（Ro）/（1-Δ（Ro））
タイムマーク	Ft1、Ft2、Ft3、Ft4、Ft5
部分的な領域	FoからFt1、Ft1からFt3、Ft1からFt4、Ft1からFt5、 Ft3からFt4、Ft4からFt5、Ft5からFm
勾配と積分	dVg / dto、dV / dto、Sm=面積/Fv、N = Sm / Ss、Sm / tFm
収率＝フラックス比	TRo / ABS =Φ（Po）、ETo / TRo =Ψ（Eo）、 ETo / ABS =Φ（Eo）、REo / ETo =Δ（Ro）、 REo / ABS =Φ（Ro）
CSｍあたりの見かけのフラックス	（ABS / CSm）〜Fm、DIo / CSm、TRo / CSm、ETo / CSm、 REo / CSm
総合的なパフォーマンス、推進力、レート	PI（合計）、DF（abs）、DF（合計）、kP / ABS * kF、kN / ABS * kF
ユーザーパラメーター	3ユーザーが入力した値

光合成電子伝達系は、3 つの大きなタンパク質複合体である光化学系 II（PSII）、シトクロム（cyt b6 / f）、光化学系I（PSI）で構成されています。P700 は、PSI の反応中心内のクロロフィルを説明するためによく使用されるワードです。光化学系が最も反応する波長であるためです。強光を照射すると、光合成電子伝達系はとても減少します。この還元からの電子は、次に酵素フェレドキシン-NADP+ レダクターゼを活性化し、最終的にNADP還元とCO2固定をもたらします。この還元プロセスはカウツキー誘導曲線のOJIP ステップによって表されます。 P700 の酸化により、800〜850nm の波長で吸光度が増加します。M-PEA は、ピーク波長 820nmの変調 LED と高感度フォトダイオードを使用して P700 の透過率を測定し、蛍光測定中に PSI 複合体の吸光度を監視します。 820nm LED はアクチニックではないため、M-PEA はPSII 複合体を乱すことなく高い光強度を使用できます。したがって、M-PEA はクロロフィル蛍光と 820 nm での透過を同時に測定する方法を提供し、光合成電子伝達系の両端で、カウツキー誘導中の電子伝達プロセスの研究を可能にします。 M-PEA は PSI 複合体を優先的に励起するために使用可能な遠赤光源も内蔵されています。還元は、PSII 活性によるシステム間電子伝達系を介して発生し、電子は加水分解から発生します。 M-PEA は、高品質な P700 +吸光度測定のために光学的フィルタリングをされ、変調 820nmLED を使用します。P700 +アクティビティは高速応答 PIN フォトダイオードおよび 16 ビット A/D コンバータを使用して低ノイズで記録され、優れた SN 比を実現します。

遅延蛍光（DF）は、PSII アンテナ複合体の同じクロロフィル分子に由来するため、即発蛍光（PF）と多くの共通点があります。遅延蛍光は、緑の植物、藻類、光合成細菌が光にさらされた後、即発蛍光発光が減衰した後に短時間放出される光です。遅延蛍光は、スペクトルの赤/赤外領域で発生します（即発蛍光と同じ）。ただし、遅延蛍光発光の強度は、即発蛍光の強度よりも少なくとも2 桁低いため、信号を測定するには非常に高感度な装置が必要です。即発蛍光と同様に、遅延蛍光発光の特性は、光化学系IIの機能状態と光合成反応中心全体に非常に関連があります。理論的に遅延蛍光は即発蛍光よりも光合成プロセスに関するより多くの情報を持っています。蛍光測定器はほとんどすべての研究所にありますが、遅延蛍光は現時点では光合成生物を研究するための方法として確固たる地位を築くことはできていません。幸いなことに近年、電子工学開発と遅延蛍光測定理論の両方で大きな進歩が見られました。結果、遅延蛍光を実用的な科学研究に利用することが可能になってきています。M-PEAを開発したのはこのような背景があるからです。遅延蛍光発光は、50年以上前から科学者の間で知られています。これは、Strehler and Arnold（1951）が、緑藻クロレラにおける光による ATP 蓄積の測定にホタル発光を使用しようとしたときに発見されました。彼らは、ルシフェラーゼとルシフェリンを添加しなくても、照射後の暗闇の中で藻類細胞と葉緑体から長時間の輝きがあることを発見しました。遅延蛍光は、使用されたさまざまな光合成サンプル、つまり葉（Strehler and Arnold 1951）、葉緑体、および光合成細菌（Arnold and Thompson 1956）の特徴であることがわかりました。Strehler and Arnold は、それが実際には光合成反応の逆転によって引き起こされたクロロフィルの化学発光であると仮定しました。遅延蛍光と光合成反応の密接な関係は、多くの研究で確認されており、遅延蛍光は即発蛍光よりもさらに感度が高いことがわかりました（Kramer and Crofts、1996）。

M-PEA1とM-PEA2の比較と構成

植物の光合成効率の研究(屋内にも野外にも対応)

M-PEAを使用した文献はこちら
Two Quenchers Formed During Photodamage of Phostosystem II and The Role of One Quencher in Preemptive Photoprotection
(Alonso Zavafer , Ievgeniia Iermak, Mun Hon Cheah & Wah SoonChow)

M-PEA+によるRapid Light Curvesの測定についてはこちらをご参照ください。

M-PEA+によるLight Curve Templateについてはこちらをご参照ください。

Light Curve エクセルテンプレートの入手をご希望の方はこちらからお問い合わせ下さい。

M-PEA日本語取扱説明書(約11MB)ダウンロード

論文：多機能 Plant Efficiency アナライザ M-PEA でわかること M-PEA（Multifunctional Plant Efficiency Analyser）は、625nmの励起光に由来するクロロフィルの
即時蛍光（prompt fluorescence, PF）と820nmの変調赤外光の反射光（modulated light reflection, MR）を同時に高速で測定できる装置です。
それらに加え、遅延蛍光（delayed fluorescence, DF）の測定も可能にするオプションがあり、本稿では、PFとMRについての測定例を紹介します。

即時蛍光(PF)と変調赤外反射光(MR)の測定例(約1MB)ダウンロード