JP2006504956A - 植物材料の質を決定するための光合成系の量子効率のイメージ作製方法及び装置並びに植物材料を計測、分類、及びソートするための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
Description
植物材料の光合成活動の量子効率を計測する一般的な方法は、“Detection of rapid induction kinetics with a new type of high frequency modulated chlorophyll fluorometer”Photosynthesis Research (1986) 9 : 261-272中に記載されたU. Schreiberのパルス増幅変調(PAM)蛍光計を用いて光合成活性を計測することである。この方法においては、光合成活動の量子効率が測定される。このためには、まず、蛍光収率(FO)が、暗所又は低い光強度の周囲光中で、計測される。次いで、最大蛍光収率(Fm)が、飽和光パルスにおいて、測定される。上記2つの計測シグナルから、Q=(Fm−FO)/Fmに従って、光合成系の効率を計算することができる。上記計測方法は、一つの葉の小さな表面の光合成系の効率、いわゆるスポット計測を測定し、そしてそれゆえ、イメージングではない。
本発明の1の目的は、イメージングのやり方でクロロフィル蛍光を計測する方法を提供し、そして得られたクロロフィル蛍光イメージから植物材料の光合成活動の量子効率を測定することであり、ここで、知られた計測方法の小さな計測表面の欠点が克服される。
一定の時間期間にわたり、クロロフィル蛍光イメージFfastを取得するために前記電磁気ビームを用いて前記植物材料上で、数回、速いスキャンを実行し、そして
一定の時間期間にわたり、クロロフィル蛍光イメージFslowを取得するために前記電磁気ビームを用いて前記植物材料上で、遅いスキャンを実行し、そしてその後、
植物材料の光合成系の効率に関する尺度である特徴的なクロロフィル蛍光イメージを、上記クロロフィル蛍光イメージFfast及びFslowから計算する、前記方法が好ましい。
IQP=(Fslow−Ffast)/Fslow
により計算される。
本発明は、存在するクロロフィルに高く特異的である分光スペクトル計測、及び光合成系の機能に基づく。光合成系の機能は、植物の適正な機能、及び植物の質にとって、ひじょうに重要である。光は、クロロフィル分子により捕獲される。植物が、良い質を有し、そしてストレスを受けていない場合には、クロロフィル分子の捕獲されたエネルギーは、化学エネルギーへの変換のための光合成系に、素速く受け渡される。クロロフィルは、蛍光を示す特性を有する。生合成系により十分に速く上記エネルギーが受け渡されるとき、低レベルの蛍光をもたらす。上記生合成系が十分に速く上記エネルギーを処理しきれないとき、蛍光は強度が高くなるであろう。クロロフィルにより吸収される電磁気照射をもつ飽和光源をスイッチ・オンする間、上記光合成系が上記エネルギーを速く処理することができるとき、最大レベルの照射蛍光までの上記光源のスイッチ・オンからの経過時間は、上記光合成系が上記エネルギーを速く処理することができない場合よりも、より長くなる。この特性を、今般、光合成活性の量子効率を測定するために使用する。本発明に係る方法は、イメージングのやり方で、植物全体の光合成の量子効率を計測することを可能ならしめる。
IQP=(Fslow−Ffast)/Fslow (1)
本新規発明の他の重要な用途は、野菜や果実の鮮度、並びに例えば病気の形態における損傷の存在の測定もある。損傷は、その植物材料の健康な部分よりもIQPイメージにおける低いIQP値を示す。
本実施例は、クロロフィル蛍光イメージ、及び光合成活動の量子効率のイメージに対する除草剤処理の効果について説明する。蛍光イメージは、図1に従う上述の好ましい態様を用いて計測された。
Claims (19)
- 植物材料のクロロフィル蛍光イメージを測定することにより当該植物材料の質を決定する方法であって、ここで、当該植物材料は、存在するクロロフィルの少なくとも一部がその照射の少なくとも一部により励起されるような1以上の波長を含む電磁気照射ビームを照射され、上記電磁気照射ビームは、上記植物材料の小部分のみが照射されるような形状をもち、そして、当該ビームは、上記植物材料の大部分が計測されるように当該植物材料にわたり移動され、ここで、上記クロロフィル遷移に関係する上記植物材料から生成した蛍光発光が、クロロフィル蛍光イメージを取得するためのイメージング検出器により計測される、前記方法。
- 所定の順番で、
一定の時間期間にわたり、クロロフィル蛍光イメージFfastを取得するために前記電磁気ビームを用いて前記植物材料上で、数回、速いスキャンを実行し、そして
一定の時間期間にわたり、クロロフィル蛍光イメージFslowを取得するために前記電磁気ビームを用いて前記植物材料上で、遅いスキャンを実行し、そしてその後、
植物材料の光合成系の効率に関する尺度である特徴的なクロロフィル蛍光イメージを、上記クロロフィル蛍光イメージFfast及びFslowから計算する、請求項1に記載の方法。 - 前記特徴的蛍光イメージが、前記植物材料の光合成系の光合成活動の量子効率に関する情報を含み、かつ、当該イメージが、以下の式:
IQP=(Fslow−Ffast)/Fslow
により計算される、先の請求項のいずれか1項に記載の方法。 - 前記ビームが薄線の形状をもつ、先の請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記ビームが、前記植物材料の表面全体が照射されるように当該植物材料上を移動される、先の請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記植物材料を照射するために使用される電磁気照射が、200〜750nmの波長をもつ、先の請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記植物材料を照射するために使用される電磁気照射が、ランプ、LEDランプのレーザーにより生成される、先の請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記植物材料から生じる蛍光発光が、600〜800nmの間で計測される、先の請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記植物材料から生じる蛍光発光が、ビデオ・カメラ、CCD−カメラ、ライン・スキャン・カメラ又は多数の光ダイオード又は光電子増倍管から成る電子カメラを用いて計測される、先の請求項のいずれか1項に記載の方法。
- 前記植物材料中に存在するクロロフィルの少なくとも一部が励起されるような1以上の波長を含む電磁気照射ビームを当該植物材料に照射する第1手段、高スキャン頻度で前記植物材料に対して前記電磁気照射ビームをスキャニングするための第1手段、前記速いスキャンに関係するクロロフィル蛍光イメージ(Ffast)を取得するために前記植物材料から生じる蛍光発光を計測するための第1手段、前記植物材料中に存在するクロロフィルの少なくとも一部が励起されるような1以上の波長を含む電磁気照射ビームを当該植物材料に照射する第2手段、低スキャン頻度で前記植物材料に対して前記電磁気照射ビームをスキャニングするための第2手段、前記遅いスキャンに関係するクロロフィル蛍光イメージ(Fslow)を取得するために前記植物材料から生じる蛍光発光を計測するための第2手段、並びに当該クロロフィル蛍光イメージを処理するための手段を含む、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法を使用して植物材料の質を測定するための装置。
- 前記植物材料を照射するための第1手段と第2手段が、同一レーザーから成り、ここで、前記レーザー線は、前記植物材料に対して、それぞれ、高頻度と低頻度で、スキャンされ、前記クロロフィル蛍光イメージを計測するための第1手段と第2手段は、コンピュータに接続されたカメラから成り、そして前記蛍光イメージを処理するための手段は、前記速いスキャンと遅いスキャンのクロロフィル蛍光イメージを処理するためのソフトウェアを具備するコンピュータから成る、請求項10に記載の装置。
- 各々異なる質をもつ数個のフラクションに、個々の成分から成る植物材料を分離する方法であって、特徴的パラメーターが、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法又は請求項10若しくは11に記載の装置を用いて、各成分について、決定され、そして同一の予め決定された範囲内に上記特徴的パラメーターをもつ成分のフラクションが、集められる、前記方法。
- 前記植物材料が、植物、切花、葉材料、果実、ベリー、野菜、花、花の器官、根、組織培養物、種子、球根、藻類、コケ、及び植物塊茎から成る、請求項12に記載の方法。
- 前記個々の成分が、別個の植物、切花、葉材料、果実、ベリー、野菜、花、花の器官、根、組織培養物、種子、球根、藻類、コケ、及び植物塊茎から成る、請求項13に記載の方法。
- 前記植物材料の供給部分、電磁気照射での前記植物材料の照射のための部分、蛍光シグナルを取得するための前記植物材料から生じる蛍光発光の計測のための部分、及び当該計測されたシグナルに基づいて働く分離部分を含む、請求項12〜14のいずれか1項に記載の方法を使用する植物材料を分離するための装置。
- 各々異なる質をもつ数個のフラクションに個々の成分から成る植物材料を分類する方法であって、特徴的なパラメーターが、請求項1〜9のいずれか1項に記載の方法又は請求項10若しくは11に記載の装置を用いて、各成分について、決定され、そして同一の予め決定された範囲内に特徴的なパラメーターをもつ成分のフラクションが、集められる、前記方法。
- 前記植物材料が、植物、切花、葉材料、果実、ベリー、野菜、花、花の器官、根、組織培養物、種子、球根、藻類、コケ、及び植物塊茎から成る、請求項16に記載の方法。
- 前記個々の成分の各々が、個々の植物、切花、葉材料、果実、ベリー、野菜、花、花の器官、根、組織培養物、種子、球根、藻類、コケ、及び植物塊茎から成る、請求項17に記載の方法。
- 前記植物材料を位置決めするための移動構造体、電磁気照射を前記植物材料に照射するための部分、蛍光シグナルを取得するために前記植物材料から生じる蛍光発光を計測するための部分、及び当該計測されたシグナルに基づき働く分類部分を含む、請求項16〜18のいずれか1項に記載の方法を使用する植物材料を分類するための装置。
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