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10 62536325 Http://www.eco-tech.com.cn Email:[email protected] [email protected] 易科泰生态技术有限公司Ecotech Ecological Technology Ltd. FytoScope LED 光源植物培养箱――真正的科研级培养箱

一、FytoScope LED 光源植物培养箱与传统植物培养箱的区别和优点 植物培养箱是生物实验室常规仪器之一.以 前的研究中,只要求培养箱能够使种子萌发、基 本满足植物的生长即可.但在真正严格的植物生 理生态研究中,传统培养箱是远远不能达到要求 的.而FytoScope LED 光源植物培养箱是由植物 生理科学家直接参与设计的,才是真正用于精确 科研实验的植物培养箱. 1.光源 众所周知,光是植物生长中最重要的环境因 子之一,它不仅为植物光合作用提供辐射能,还 为植物提供信号转导,调节其发育过程.植物在 它的整个生命周期中始终处于一个不断变化的光 环境中,在长期的进化中,植物不仅适应了光环 境的变化,而且还能相互影响而改变周围的光环 境.因此,培养箱光源就是决定其品质最重要的 部分. 1)光质 到达地面的太阳光波长大约从 300~2600nm,其中对光合作用的有效波长在 400~ 700nm 之间,其中 425~490nm 的蓝光以及 610~700nm 的红光对光合作用贡献率最大,而520~610nm(绿色)的光线被植物吸收的比率很低(闫新房,2009) . 图1. FytoScope LED 光源的单色光光谱 LED(1ight―emitting diodes), 即发光二极管的一大特点就是可以发射出纯度极高的单色 光(图1) .因此从 LED 诞生之初,红光和白光 LED 就被用于植物培养. 北京市海淀区中关村东路89 号恒兴大厦19B(100190) Tel.: +86

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10 62536325 Http://www.eco-tech.com.cn Email:[email protected] [email protected] 易科泰生态技术有限公司Ecotech Ecological Technology Ltd. 图2.不同光源光谱图,上左:太阳光;

上中:白炽灯;

上右:荧光灯(日光灯) ;

下左: 卤光灯;

下中:冷白光 LED;

下右:暖白光 LED 但在很多研究中, 科学家希望尽量模拟自然太阳光来培养植物. 由图

2 中可以看到白炽 灯和荧光灯虽然发出的都是白光, 实际上其光谱都与太阳光谱有很大差异. 与太阳光谱最为 类似的就是卤光灯和白光 LED.但是,卤光灯由于有相当一部分能量都用于发射植物不能 利用的 750-2600nm 波段近红外辐射.美国 GE 公司的资料指出这部分能量占到总辐射能量 的76%.同时,近红外辐射又会有极强的光辐射增温效应,长时间照射会对培养的植物造 成损伤. 而LED 光源的一大优点就是发热量极少. 这从图

2 的光谱图中也可以看到白光 LED 的近红外辐射是极低的. 图3.光敏色素与激素的交互作用(Jaillais, 2010) 光除了给植物提供能量, 还会直接通过光敏色素和隐花色素来调节植物的多种生理反应 (图3) .光敏色素有两个互变异构体――红光光敏色素(Pr)和远红光光敏色素(Pfr).Pr 吸收 波长为

660 Bin 左右的红光,Pfr 吸收波长为 730nm 左右的远红光.光敏色素调节多种不同 北京市海淀区中关村东路89 号恒兴大厦19B(100190) Tel.: +86

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10 62536325 Http://www.eco-tech.com.cn Email:[email protected] [email protected] 易科泰生态技术有限公司Ecotech Ecological Technology Ltd. 植物对光的反应,包括光周期,种子萌发、展叶、下胚轴伸长和脱黄化.隐花色素则吸收蓝 光和紫外光范围的光波. 因此 FytoScope 在白光 LED 和红蓝 LED 以外,还配备了远红光光源.除了为植物生长 提供最佳的光质,同时满足植物光形态建成的需要.另外,FytoScope 可以提供绿光 LED 与 红蓝 LED 组成三原色光源系统,通过调整三原色的比例,能够发出可见光谱中任意一种颜 色的光,用于不同光质对植物影响的研究.FytoScope 也可以定制其他颜色的单色光. 2)光强 白炽灯、卤钨灯光效为 12-24lm/W,荧光灯 50-70lm/W,钠灯 90-140lm/W,大部分的 耗电变成热量损耗.而理论上 LED 发光源光效可达到 300lm/W. FytoScope LED 光源植物培养箱可以在30-50cm 的距离上实现最大2000?mol(photons)/m? .s 的光强,满足从藻类、拟南芥到小麦、玉米、水稻等高耐光植物的 培养需求,并能够进行各种高光/低光胁迫实验. 3)光源与温湿度的调控 传统光源中,荧光灯不能调控光强,只能通过增加或减少灯管数量来粗略控制光强, 并不能进行精确实验.白炽灯、卤钨灯虽然可以调节光强,但是由于光谱、光辐射升温等原 因,并不是很适用于植物培养. FytoScope 可以分别精确控制每种单色光的光强、光照时间,并可以通过软件实现动态 变化,模拟昼夜周期变化、日升日落等自然界中光环境变化,以及其他各种任意变化.同时 温湿度也可以随着光强同步变化,模拟昼夜周期中气温的变化(图4) . 图4. FytoScope 软件中编制的昼夜周期,并模拟日升日落 4)LED 光源的其他优点 ①使用电源电压较低,供电电压仅为 6―24 V,比使用高压电源更安全;