葉綠素?zé)晒庋芯考夹g(shù)

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1、葉綠素?zé)晒夥治黾夹g(shù)在植物生理生態(tài)研究中的應(yīng)用KautskyandHirsh（1931）發(fā)現(xiàn)，將暗適應(yīng)的綠色植物突然暴露在可見(jiàn)光下后，植物綠色組織發(fā)出一種暗紅色，強(qiáng)度不斷變化的熒光（Kautsky效應(yīng)）。熒光隨時(shí)間變化的曲線稱為葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線。葉綠素?zé)晒猬F(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)上世紀(jì)80年代，?gren（1985）和Schreiber（1986）相繼創(chuàng)制出便攜的調(diào)制式熒光儀，并實(shí)現(xiàn)了商品化。葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)研究得到廣泛應(yīng)用的原因1、葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)特性包含著光合作用過(guò)程的豐富信息●光能的吸收與轉(zhuǎn)換●能量的傳遞與分配●反應(yīng)中

2、心的狀態(tài)●過(guò)剩光能及其耗散●光合作用光抑制與光破壞……等等2、可以對(duì)光合器官進(jìn)行“無(wú)損傷探查”，獲得“原位”的（insitu）信息。3、操作步驟簡(jiǎn)單快捷。由于以上原因葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)技術(shù)在：●光合作用生理生態(tài)●逆境生理等研究領(lǐng)域得到了較快的普及和廣泛的應(yīng)用直觀的葉綠素?zé)晒猬F(xiàn)象葉綠素溶液在投射光下呈綠色，在反射光下呈紅色的現(xiàn)象。熒光現(xiàn)象的本質(zhì)是什么？為什么活體植物的葉片看不到熒光現(xiàn)象？葉綠體吸收光后，激發(fā)了捕光色素蛋白復(fù)合體（LHC），LHC將其能量傳遞到光系統(tǒng)2或光系統(tǒng)1。其間所吸收的光能有所損失，大約3%-9%的所

3、吸收的光能被重新發(fā)射出來(lái)，其波長(zhǎng)較長(zhǎng),也即葉綠素?zé)晒?透射光下反射光下當(dāng)一個(gè)葉綠素分子a的電子從激發(fā)態(tài)回到到基態(tài)的去激過(guò)程中，一小部分激發(fā)能（3-9%）以紅色的熒光形式耗散。在生理溫度下，葉綠素?zé)晒獾牟ㄩL(zhǎng)峰值大約為685nm的紅光，并且一致延伸到800nm的遠(yuǎn)紅光處熒光是研究光能分配的探針激發(fā)能光化學(xué)反應(yīng)形成同化力熱耗散熒光CO2固定光呼吸Mehler反應(yīng)N代謝通過(guò)調(diào)節(jié)PSII反應(yīng)中心的開(kāi)放的程度干涉熒光的發(fā)射，根據(jù)不同情況下熒光的變化來(lái)分析光合機(jī)構(gòu)運(yùn)行情況。ΦF=kfkf+kp+kdФF:葉綠素?zé)晒猱a(chǎn)量；kf：葉綠

4、素?zé)晒獾乃俾食?shù)；kp：光化學(xué)反應(yīng)的速率常數(shù)；kd：熱耗散的速率常數(shù)熒光發(fā)射與原初光化學(xué)活動(dòng)、熱耗散過(guò)程是互相競(jìng)爭(zhēng)的一種關(guān)系。因此，熒光產(chǎn)量的變化反映了光化學(xué)效率和熱耗散能力的變化。如何測(cè)定葉綠素?zé)晒?？現(xiàn)有兩類熒光儀可以用來(lái)測(cè)定葉綠素?zé)晒狻?.續(xù)激發(fā)式熒光儀（如PEA)，必須將測(cè)定葉片在避光下測(cè)定，在照光條件下，儀器無(wú)法區(qū)分葉綠素?zé)晒夂妥匀还庵信c熒光波長(zhǎng)相同的紅光和遠(yuǎn)紅光。但是這類熒光儀有很高的分辨率，每秒鐘能夠測(cè)定10萬(wàn)次熒光變化，因此是研究光合機(jī)構(gòu)中電子傳遞瞬間變化的有力工具。2.脈沖調(diào)制式熒光儀（如FMS-2)

5、，可以避免上述問(wèn)題。在測(cè)定時(shí)，儀器提供一種脈沖調(diào)制式光，能誘導(dǎo)出的脈沖式的熒光。當(dāng)有其它光線同時(shí)存在時(shí)，會(huì)產(chǎn)生以下三種光信號(hào)：1.自然光中具有熒光波長(zhǎng)的紅光信號(hào)2.自然光誘導(dǎo)的非脈沖熒光信號(hào)3.脈沖調(diào)制光誘導(dǎo)的脈沖熒光信號(hào)脈沖調(diào)整式葉綠素?zé)晒鈨x原理圖1：調(diào)制測(cè)量光；2：作用光；3：飽和脈沖光；4：遠(yuǎn)紅光；5：檢測(cè)器及放大器；6：短波通過(guò)濾光片；7：長(zhǎng)波通過(guò)濾光片；8：樣品（5）（6）7）8高選擇性監(jiān)測(cè)器可以排除前兩種信號(hào)而只保留脈沖過(guò)程中所產(chǎn)生的熒光信號(hào)。用脈沖調(diào)制式方法，可以在全光照情況下測(cè)量葉綠素?zé)晒庑盘?hào)，而不被

6、其它光所干擾。當(dāng)對(duì)暗適應(yīng)葉片照光時(shí)，葉綠素?zé)晒庋杆偕仙?，隨后有一系列的慢的波動(dòng)，逐漸下降到穩(wěn)態(tài)。這稱為“KautskyEffect”，是Kautsky等在1931年首先報(bào)道的。熒光產(chǎn)量的變化反映了光化學(xué)效率和熱耗散能力的變化。最大熒光熒光波動(dòng)熒光穩(wěn)態(tài)熒光快速上升過(guò)程將時(shí)間標(biāo)尺放大后的熒光動(dòng)力學(xué)曲線對(duì)（KautskyEffect）的解釋：連續(xù)光下熒光產(chǎn)量瞬態(tài)上升，這是因?yàn)檎展夂竽承┨纪感枰饣罨?，因此碳同化途徑產(chǎn)生延遲。這使得照光初期相當(dāng)多的QA處于還原狀態(tài)，從而導(dǎo)致了熒光產(chǎn)量的瞬態(tài)上升。這之后，由于光化學(xué)過(guò)程和熱

7、耗散過(guò)程的發(fā)生，熒光產(chǎn)量產(chǎn)生淬滅到一個(gè)穩(wěn)態(tài)數(shù)值（Ft）。暗反應(yīng)光活化過(guò)程XPheoQFdPQNADPCytfO2PCP700光量子H2OZP680光量子光合電子傳遞鏈Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm；qP=(F’m-Ft)/(F’m-F’o)；ΦPSII=(F’m-Ft)/F’m；NPQ=(Fm-F’m)/F’m；qNP=(Fm-Fm’)/(Fm-Fo’)t(Fs)主要熒光參數(shù)及其意義Fo：初始熒光產(chǎn)量（Originalfluorescenceyield）也稱基礎(chǔ)熒光，是PSⅡ反應(yīng)中心（經(jīng)過(guò)充分暗適應(yīng)以后）處于完全

8、開(kāi)放狀態(tài)時(shí)的初始熒光產(chǎn)量。Fm：最大熒光產(chǎn)量（Maximalfluoreseenceyield），是PSⅡ反應(yīng)中心完全關(guān)閉時(shí)的熒光產(chǎn)量。通常葉片經(jīng)暗適應(yīng)20min后測(cè)得。Fv=Fm-Fo：可變熒光，反映PSⅡ的電子傳遞最大潛力。經(jīng)暗適應(yīng)后測(cè)得。Fv/Fm：暗適應(yīng)下PSⅡ反應(yīng)中心完全開(kāi)放時(shí)的最大光化學(xué)效率，反映PSⅡ反應(yīng)中心最大光能轉(zhuǎn)換效率。Fv