LCpro T 全自動ポータブル光合成器

はじめに

LCpro-T携帯型光合成器は次世代知能型携帯型光合成測定器であり、植物葉の光合成速度、蒸散速度、気孔導度など植物光合成に関連するパラメータを測定するために用いられる。計器応用時間差分IRGA（赤外ガス分析）CO₂分析モジュールと二重レーザ同調高速応答水蒸気センサによる羽根表面COの精密測定₂濃度及び水分の変化状況から葉と植物の光合成に関するパラメータを考察した。人工光源、CO₂制御ユニットと温度制御ユニットは同時に環境条件を正確に制御することができ、それによって光強度、CO₂濃度と温度が植物の光合成システムに与える影響。本装置は高湿度、多塵などの劣悪な環境で使用でき、広範な適用性を持っている。

上図左は光合成器本体の部品と携帯箱などのセットで、上図中は光合成器本体とハンドルで、上図右は操作者が野外実験を行う

応用分野

l植物光合成生理学研究

l植物の抗ストレス研究

l炭素源の炭素為替研究

l世界の気候変動に対する植物の対応とそのメカニズム

l作物新品種選別

技術的特徴

l手持ち式葉緑素蛍光計を備え、すべての汎用葉緑素蛍光分析実験プログラムを内蔵し、2セットの蛍光急冷分析プログラム、3セットの光応答曲線プログラム、OJIP-testなどを含む

l

カラーLCDタッチスクリーン、スクリーン、制御ユニットはすべて膜封止技術を採用し、高湿と多塵環境で使用することができる

lホワイトライトとRGB（Red Gree Blue）ライトのどちらかを選択

l緯度および標高データを正確に取得するGPSモジュールを内蔵

l完全自動・独立制御環境パラメータ（空気湿度、CO₂濃度、温度、照明強度）

lCOの正確な測定₂および水蒸気データ

lポータブル設計、小型軽量、わずか4.1 Kg

l人間工学設計、快適型肩ベルト、携帯操作が簡単

lハンドルにマイクロIRGAを内蔵し、COを効率的に削減₂測定時間

l劣悪な環境で操作でき、堅牢で耐久性がある

l異なる種類のリーフルーム、バインダーの交換が容易

l葉室材料は入念に選択し、COを確保する₂及び水分測定精度

lデータ記憶量が多く、プラグアンドドロップSDカードを使用

lメンテナンスが便利で、リーフルームのすべてのエリアが清掃しやすい

l低消費電力技術を採用し、野外単電池の持続時間は長く、16時間に達することができる

lリアルタイムグラフィックス表示機能

上の写真は英ケンブリッジ大学植物科学科M.Davey博士の南極大陸での藻類光合成研究時の作業画像は、LCシリーズ光合成器の軽量で小型、頑丈で耐久性があり、航続時間が長いなどの特徴で第一選択とされている。

技術指標

l測定パラメータ：光合成速度、蒸散速度、セル間CO₂濃度、気孔導度、羽根温度、葉室温度、光合成有効放射、気圧、GPSデータなど、光応答曲線とCO₂応答曲線測定。

lハンドヘルド葉緑素蛍光計（オプション）

1. 測定パラメータはFを含む₀、Ft、Fm、Fm’、QY_Ln、QY_Dn、NPQ、Qp、Rfd、RAR、Area、M₀、Sm、PI、ABS/RCなどの50以上の葉緑素蛍光パラメータ、および3種類の光供給プログラムの光応答曲線、2種類の蛍光クエンチ曲線、OJIP曲線など

2. 高時間分解能、10万回毎秒に達し、自動的にOJIP曲線を描出し、26個のOJIP-test測定パラメータをFを含む₀、Fj、Fi、Fm、Fv、Vj、Vi、Fm/F₀、Fv/F₀、Fv/Fm、M₀、Area、Fix Area、Sm、Ss、N、Phi_P₀、Psi_₀、Phi_E₀、Phi-D₀、Phi_Pav、PI_Abs、ABS/RC、TR₀/RC、ET₀/RC、DI₀/RCなど

lCO₂測定範囲：0-3000 ppm

lCO₂測定解像度：1 ppm

lCO₂赤外線分析、差動分離路測定システム、自動ゼロ配置、自動気圧と温度補償を採用する

lH₂O測定範囲：0-75 mbar

lH₂O測定解像度：0.1 mbar

lPAR測定範囲：0-3000μmolm^-2s^-1、余弦補正

l葉室温度：-5-50℃精度：±0.2℃

lブレード温度：-5 - 50℃

l空気ポンプ流速：100-500 ml/min

lCO₂制御：内部CO₂供給システム提供、最大2000 ppm

lH₂O制御：環境条件より上または下

l温度制御：マイクロpeltier素子によって制御され、周囲温度-10℃から+15℃まで、すべての葉室は自動的に調整される

lPAR制御：RGB光源最大2400μmol m^-2s^-1，LED白色光源最大2500μmolm^-2s^-1

l複数の光源付き制御可能な温葉室、バインダーを選択可能

1. 広葉葉室：長さ×幅は2.5×2.5 cmで、広葉及び大部分の葉のタイプに適用する

2. 狭葉室：縦×幅5.8×1 cm、適用幅1 cm未満の短冊葉

3. 針葉室：長さ約69 mm、直径47 mm、クラスター状針葉（白色光源）に適用

4. 小型葉室：葉室直径16.5 mm、測定面積2.16 cm²

5. 土壌呼吸/小型植物室：土壌呼吸を測定、または高さ55 mm未満の草本植物全体の光合成を測定し、底面直径は11 cm

6. 多機能測定室：縦×幅×高さ15×15×7 cm、上下2つの部分に分け、上部は小型植物光合成を測定し、下部は土壌呼吸を測定する

7. 果実測定室：上下2部構成、上部透明、下部金属、測定可能果実最大直径11 cm、最大高さ10.5 cm

8. 冠状層測定室：底面直径12.7 cm、高さ12.2 cm、地表冠状層に適用

9. 蛍光計併用アダプタ：複数種類の葉緑素蛍光計の接続に適している

上図左からワイドベーン室、狭ベーン室、LED光源、蛍光計併用ベーン室、小型ベーン室

上図左から針葉室、果実測定室、土壌呼吸室、多機能測定室、冠層室

l表示：カラーWQVGA LCDタッチスクリーン、480 x 272画素、サイズ95 x 53.9 mm、対角線長109 mm

lデータストレージ：SDカード、最大32 G対応容量

lデータ出力：Mini-B型USBインタフェース、RS 232九針D型インタフェース、最大230400ボーレートPC通信

l給電システム：12 V 7.5 AHリチウムイオン電池を内蔵し、16時間まで動作可能、スマート充電器

lサイズ：本体230×110×170 mm、測定ハンドル300×80×75 mm

l重量：本体4.1 Kg、測定ハンドル0.8 Kg

l操作環境：5〜45℃

典型的な応用一

Glyphosate reduces shoot concentrations of mineral nutrients in glyphosate-resistant soybeans, Zobiole L. et al. 2010, Plant and Soil, 328(1): 57-69

本研究は異なるタイプの抗オキサグリホスフィン大豆にオキサグリホスフィン処理を行い、大豆の各光合成パラメータ、クロロフィル含有量、気孔導度、光合成速度、蒸発速度を含むことを発見した。

典型的な応用2

Methanol as a signal triggering isoprenoid emissions and photosynthetic performance inQuercus ilex, Seco R. et al. 2011, Acta Physiologiae Plantarum, 33(6): 2413-2422

上図左は本研究で設計されたガス室装置であり、常緑樹ナラ（Quercus ilex）の葉の一部を切り取る（かじりをシミュレートする）時とメタノール（近くの他の植物がかじられた時に放出される信号をシミュレートする）時の生理変化を研究するために用いられ、上図右は両方の処理が植物の純光合成速度を高めたことを示している。

産地

英国

オプション技術方案

1) クロロフィル蛍光計との光合成とクロロフィル蛍光測定システムの構成

2) FluorCamとの併用組成光合成とクロロフィル蛍光イメージング測定システム

3) オプションの高スペクトルイメージングによる単葉から複合冠への光合成時空間変化の実現

4) オプションの配O₂測定ユニット

5) 赤外線熱イメージングユニットを選択的に配置して、気孔の導度動態を分析することができる

6) オプションのPSIインテリジェントLED光源

7) FluorPen、SpectraPen、PlantPenなどの手持ち式植物（葉）測定器を選択的に配合し、植物葉の生理生態を全面的に分析することができる

8) オプションでECOORONを割り当てる®無人機プラットフォームは高スペクトルと赤外熱イメージングセンサを搭載して時空構造の調査研究を行う

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