叶绿素荧光分析方法
叶绿素荧光测定方法
叶绿素荧光测定方法叶绿素荧光啊，就像是植物发出的小信号，我们可以通过一些办法来测定它呢。
一种常见的方法就是调制叶绿素荧光仪测定法。
这就像是给植物做一个小小的体检仪器。
把仪器的探头靠近植物的叶片，这个探头可神奇啦，它能发射出特定的光，然后接收植物叶片反射回来的荧光信号。
就像你拿手电筒照一个东西，然后看它反射回来的光一样有趣。
这种方法能很精确地测量到叶绿素荧光的各种参数，像是最大荧光产量、初始荧光产量之类的。
通过这些参数，我们就能知道植物的光合生理状态好不好啦。
比如说，如果最大荧光产量比较低，可能就意味着植物有点“小毛病”，光合作用不太顺畅呢。
还有一种方法是利用便携式叶绿素荧光仪。
这个就更方便啦，就像一个小玩具一样可以拿着到处跑。
你可以带着它到田野里，找到你想研究的植物，轻轻把探头按在叶片上，它就能快速地给出叶绿素荧光的相关数据。
这种便携式的仪器对于在户外做调查研究的小伙伴特别友好，不用拖着个大设备到处跑。
另外呢，我们在测定叶绿素荧光的时候，也得注意一些小细节哦。
比如说测量的时间，不同的时间植物的生理状态可能会有差异，就像人在早上和晚上的状态不太一样。
一般来说，选择植物生长比较稳定的时期去测量会更准确。
还有叶片的选择也很重要，要选择健康的、完整的叶片，要是选了一片被虫子咬得破破烂烂的叶子，那测出来的数据肯定就不准啦，就好像你给一个生病的人做身体检查，结果肯定不能代表健康人的状态呀。
再就是环境因素也会影响测量结果呢。
如果周围的温度太高或者太低，光照太强或者太弱，都会对叶绿素荧光产生影响。
所以在测量的时候，要尽量让环境保持相对稳定。
这就好比你在称东西的时候，要是秤老是晃来晃去的，肯定称不准呀。
叶绿素荧光的测定就是这么个有趣又需要细心对待的事儿呢。
对于叶绿素荧光全方面的研究
对于叶绿素荧光全方面的研究对于叶绿素荧光全方面的研究叶绿素荧光现象的发现将暗适应的绿色植物突然暴露在可见光下后，植物绿色组织发出一种暗红色，强度不断变化的荧光。
荧光随时间变化的曲线称为叶绿素荧光诱导动力学曲线。
最直观的表现是，叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色的现象。
其本质是，叶绿素吸收光后，激发了捕光色素蛋白复合体，LHC将其能量传递到光系统2或光系统1，期间所吸收的光能有所损失，大约3%-9%的所吸收的光能被重新发射出来，其波长较长，即叶绿素荧光。
叶绿素荧光动力学研究的特点1、叶绿素荧光动力学特性包含着光合作用过程的丰富信息光能的吸收和转换能量的传递与分配反应中心的状态过剩光能及其耗散光合作用光抑制与光破坏2、可以对光合器官进行“无损伤探查”3、操作步骤简单快捷光合作用的光抑制光抑制是过剩光能造成光合功能下降的过程。
过剩光能指植物所吸收的光能超出光化学反应所能利用的部分。
过去人们把光抑制与光破坏等同起来，认为发生了光抑制就意味着光和机构遭到破坏。
甚至把光抑制、光破坏、光氧化等，沦为一体。
光抑制的基本特征表现为：光合效率下降说明叶片吸收的光能不能有效地转化为化学能。
光破坏：PSII 是光破坏的主要场所，破坏也可能发生在反应中心也可能发生在与次级电子受体结合的蛋白上。
发生光破坏后的结果：电子传递受阻、光合效率下降。
当过剩的光能，不能及时有效地排散时，会对光合机构造成不可逆的伤害，如光氧化、光漂白等等。
一切影响二氧化碳同化的外界因素，如低温、高温、水分亏缺、矿质元素亏缺等都会减少对光能的利用，导致过剩光能增加，进而加重光破坏。
植物防御破坏的措施1、减少对光能的吸收增加叶片的绒毛、蜡质减少叶片与主茎夹角2、增强代谢能力碳同化光呼吸氮代谢3、增加热耗散依赖叶黄素循环的热耗散状态转换作用中心可逆失活光合作用是指含叶绿素的植物细胞和细菌吸收光能，将无机物转化为有机物并释放氧气的过程。
叶绿素荧光仪分析植物热胁迫选择大小、部位一致的植物叶片，分成几组每组10片，分别置于35℃、40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃、52℃的水中，当热胁迫结束后，分别用湿滤纸包住，暗适应一小时后测量暗适应后叶片的Fv/Fm值，然后再将叶片在光照下处理一段时间后测定其光系统II 的有效量子产量。
植物体叶绿素荧光测定仪的原理与使用方法
植物体叶绿素荧光测定仪的原理与使用方法【实验目的】⏹了解目前在光合作用研究中先进的叶绿素荧光技术，了解便携式叶绿素荧光仪测定植物光合作用叶绿素荧光参数的基本原理和仪器的使用方法。
⏹老师演示和学生分组利用便携式叶绿素荧光仪(PAM2100)测定实验植物的叶绿素荧光基本参数(Fo, Fm, Fv/Fm, Fm’, Fo’, Yield, ETR, PAR, qP, qN等)。
⏹了解荧光仪的广泛应用【实验原理】仪器介绍和工作原理叶绿素荧光（Chlorophyll Fluorescence）的产生⏹传统的光合作用测定是通过测量植物光合作用时CO2的消耗或干物质积累计算出来。
叶绿素荧光分析技术通过测量叶绿素荧光量准确获得光合作用量及相关的植物生长潜能数据。
⏹叶绿素荧光动力学技术在测定叶片光合作用过程中光系统对光能的吸收、传递、耗散、分配等方面具有独特的作用，与“表观性”的气体交换指标相比，叶绿素荧光参数更具有反映“内在性”特点。
⏹本实验以调制式叶绿素荧光仪PAM-2100（W ALZ）为例，测定植物叶绿素荧光主要参数。
植物叶片的生长状况不同，所处位置的不同，光照不同，叶绿素荧光参数数值也会有所不同，所以不同叶片之间叶绿素荧光产量存在着一定的差异。
【实验内容与步骤】一、仪器使用步骤讲解1. 仪器安装连接将光纤和主控单元和叶夹2030-8相连接。
光纤的一端必须通过位于前面板的三孔光纤连接器连接到主控单元，光纤的另一端固定到叶夹2030-B上。
同时，叶夹2030-B还应通过LEAF CLIP插孔连接到主控单元。
2. 开机按“POWER ON”键打开内置电脑后，绿色指示灯开始闪烁，说明仪器工作正常。
随后在主控单元的显示器中会出现PAM-2100的表示。
从仪器启动到进入主控单元界面大概要40秒。
3. PAM-2100的键盘PAM-2100主控单元上有20个按键，现分别简要介绍主要按键的功能。
Esc：退出菜单或报告文件Edit：打开报告文件Pulse：打开/停止固定时间间隔的饱和脉冲Fm：叶片暗适应后打开饱和脉冲测量Fo、Fm和Fv/FmMenu：打开动力学窗口的主菜单Shift：该键只有和其它键结合时才能起作用＋：增加选定区的数值（参数）设置－：减少选定区的数值（参数）设置Store：存储记录的动力学曲线Com：打开命令菜单＜：指针左移＞：指针右移∧：指针上移∨：指针下移Act：打开光化光Yield：打开一个饱和脉冲以测定照光状态的光系统II有效量子产量△F/Fm′。
叶绿素荧光及分析技术
JUNIOR PAM测量参数
continued
Thanks
测量光源：蓝色LED，，标准强度0.1 μmol m-2 s-1 PAR。 光化光源：蓝色LED，光强范围0～1500 μmol m-2 s-1PAR（光纤与样 品间的距离为1 mm时）。 饱和脉冲光源：蓝色LED，最大饱和闪光强度3000 μmol m-2 s-1PAR 。 远红光源：LED，730 nm。 信号检测：PIN-光电二极管，带短波截止滤光片（λ>710 nm）；选择性 锁相放大器（专利设计）。 微光纤：长40cm，直径1.5 mm。 测量参数：Fo、Fm、Fv/Fm、Ft、Fm’、Fo’、qP、qN、NPQ和rETR等 主机大小：11.3 x 6.2 x2 .8 cm 重量：150 g 电源供应：由电脑供电 耗电：基本操作200 mW（5 V/30 mA），打开饱和脉冲时500 mW（5 V/100 mA） 工作温度：10～40℃ 工作湿度：35％～85％
qN和NPQ
非光化学淬灭的参数
这两个参数都与类囊体基质中依赖pH和玉米黄素产生过程的激发能的非光化学淬 灭相关。与以前的荧光系数比较，qN和NPQ的计算总要测定样品暗适应和光适应 条件下的荧光。
Y(NO)和Y(NPQ)
参与非光化学淬灭的能量
对于集合光合天线分子，Y（NPQ）可以定量激发能通过光保护机制散失的能量： 其他非光化学能量称为Y(NO)。最后，光化学和非光化学耗能之和为1： Y(Ⅱ)+Y(NPQ)+Y(NO)=1
（开/关）频率，检测器只记录与测量光同频的荧光， 因此调制荧光仪允许测量所有生理状态下的荧光，包 括背景光很强时。
饱和脉冲技术，打开一个持续时间很短（一般小于1 s）
的强光关闭所有的电子门（光合作用被暂时抑制）， 从而使叶绿素荧光达到最大。饱和脉冲（Saturation Pulse, SP）可被看作是光化光的一个特例。 光化光越强，PS II释放的电子越多，PQ处累积的电子 越多，也就是说关闭态的电子门越多，F越高。当光化 光达到使所有的电子门都关闭（不能进行光合作用） 的强度时，就称之为饱和脉冲。
植物光合作用中叶绿素荧光信号的采集与分析
植物光合作用中叶绿素荧光信号的采集与分析植物是生命的重要组成部分，可以通过一种称为光合作用的生化过程将阳光、水和二氧化碳转化为有机化合物和氧气。
光合作用的关键因素是叶绿素，它可以帮助植物吸收光线能量，然后将其转换为化学能以支持生长和发育。
然而，叶绿素也会发出荧光信号，这是因为在光合作用过程中，有一部分能量无法被植物利用，而是以荧光的形式被释放出来。
这些荧光信号可以用来研究植物进行光合作用的效率，并且可以提供关于植物健康状况的有用信息。
下面将详细探讨植物光合作用中叶绿素荧光信号的采集和分析。
一、叶绿素荧光信号的采集叶绿素荧光信号的采集是通过荧光成像仪、复合型光谱仪和便携式测量仪等设备来完成的。
这些设备可以在不破坏植物结构和生物学功能的情况下，对叶绿素荧光进行精确测量。
荧光成像仪是一种高分辨率的设备，能够在整个植物体内进行荧光测量。
它通常通过用不同颜色的滤镜来选择荧光波长范围，从而对叶绿素荧光进行区分和定量。
复合型光谱仪可以精确地检测不同波长的光线，并计算荧光信号的发射强度。
它可以提供相对于草原和森林典型植物的基线荧光，并提供该荧光信号随光点光密度的变化。
便携式荧光测量仪则是一种小型、易于携带的设备，可用于田间测量。
该仪器可以通过测量不同波长下的荧光信号来确定植物光合作用和叶绿素荧光的效率和健康状况。
二、叶绿素荧光信号的分析通过对叶绿素荧光信号的分析，可以评估植物对环境条件的响应和适应能力，包括光合作用效率、生长速率和植物健康状况等。
1. 光合作用效率分析光合作用效率是通过评估叶绿素荧光信号的特定参数来确定的。
其中最常用的参数是光能利用效率（ФPSII），它用于测量光合作用的能源利用效率。
这是通过比较载体光（即未试验光）和光启动样本（即外界光源短时间照射时产生的荧光）下的叶绿素荧光信号来确定的。
此外，荧光信号的持续时间或转化也是评估光合作用效率和疲劳的一个关键参数。
荧光发射后消失的时间越短，荧光信号的升高程度越低，表明植物的光合作用效率越高。
叶绿素荧光研究技术
叶绿素荧光研究技术叶绿素荧光是研究光合作用和植物生理过程的一个重要手段。
叶绿素荧光是叶绿素分子受到光照激发后，发射出的荧光信号。
该技术能够监测光合能力和光合调节机制，了解植物正常或异常生长状况，研究非光合组织如果实和种子的生理过程，评估植物生长环境的适应性等。
一、叶绿素荧光测量原理叶绿素分子吸收光能后，能量被转移给氧化还原反应中心。
当光强过大或光能无法被消耗时，多余的光能会被氧化还原反应中心转化为热量，导致光合系统的损伤。
而当光合系统接受的光能较少时，荧光的发射会增加。
因此，测量叶绿素荧光的强度和特性可以反映光合系统工作的性能。
二、叶绿素荧光参数1.Fv/Fm：最大光化学效率，反映PSII反应中心的状态，值接近0.8时表明植物处于良好的生长状态；2.Fv/Fo：PSII光化学效率，反映感光物质的活性；3.Fm/Fo：光合色素电子传递量，反映光合色素的电子传递能力；4.ETR：PSII电子传递速率，根据荧光叶片的调制的能量进行计算；5.NPQ：非光化学淬灭，表征过量光能和植物应激状态的多巴胺合成。
三、叶绿素荧光测量方法1.便携式叶绿素荧光仪（PAM）：PAM技术适用于野外生态学、环境评估和植物生理等领域研究。
优点是操作简单，适用范围广，可以直接用于测量植物的光合效率、叶片蒸腾等。
2.受控环境下的叶绿素荧光分析仪：此类仪器通常配备一个收集样本荧光的光电探测器和一个稳定的光源。
与PAM相比，仪器的体积较大，需要受控环境条件下进行测量，但有更高的精度和稳定性。
3.瞬态叶绿素荧光测量：瞬态叶绿素荧光测量方法能够提供叶绿素荧光曲线的全面信息。
它利用激光闪光对植物进行刺激，然后通过检测荧光信号的时间和强度来得到更准确的数据，并推断光合电子传递的很多参数。
四、叶绿素荧光研究应用1.光合调节机制研究：通过测量叶绿素荧光参数，可以识别植物光合调节机制的不同特征，对了解光合作用的调控机制具有重要意义。
2.植物逆境胁迫研究：叶绿素荧光参数能够反映植物受到逆境胁迫时的生理和生化变化，如光强强度、干旱和高温等环境条件下的光合能力和耐受性。
叶绿素三维荧光
叶绿素三维荧光
叶绿素三维荧光（Chlorophyll Fluorescence Spectroscopy）是一种用于研究植物叶片和其他叶绿体含有叶绿素的生物体中叶绿素荧光特性的分析技术。
这种技术通过测量叶绿素分子在不同波长下发射的荧光光谱，可以提供关于叶绿素的活性、光合作用和叶绿体健康状态的信息。
叶绿素是植物和其他光合生物中的关键色素，它们在光合作用中吸收光能，并将其转化为化学能。
叶绿素分子可以发射荧光，当受到激发光照射时，部分叶绿素分子会放出荧光光子，而不是将光能用于光合作用。
这种荧光信号可以用来研究叶绿素的生理状态和光合作用效率。
叶绿素三维荧光通常涉及以下方面的研究：
1. 荧光发射光谱：通过测量叶绿素在不同波长下发射的荧光光谱，可以获得有关叶绿素的荧光强度和波长分布的信息。
这可以用于评估叶绿素的光合作用效率和叶绿体健康状态。
2. 荧光光亮度：荧光光亮度是叶绿素发射的强度，通常在光合作用研究中用来评估叶绿体的活性。
3. 叶绿素荧光猝灭：荧光猝灭是指叶绿素荧光信号在光合作用中暂
时减弱或熄灭的现象，它可以用来研究叶绿素在光合作用反应中的参与。
叶绿素三维荧光是一种非破坏性的分析技术，常用于生态学、植物生理学、农业和环境科学等领域，以帮助研究叶绿体的光合作用和生理状态。
叶绿素荧光的实验报告
1. 了解叶绿素荧光的基本原理和特性；2. 掌握叶绿素荧光光谱的测定方法；3. 分析叶绿素荧光与光合作用的关系。
二、实验原理叶绿素荧光是指叶绿素分子在吸收光能后，部分能量以热能形式散失，另一部分能量被叶绿素分子重新吸收并转化为光能的过程。
叶绿素荧光光谱的测定可以反映叶绿素分子在光合作用过程中的能量转移和转化情况。
三、实验材料与仪器1. 实验材料：新鲜叶片（如菠菜、小麦等）2. 实验仪器：荧光分光光度计、荧光激发光源、比色皿、剪刀、镊子、滤纸、乙醇等四、实验步骤1. 叶片制备：取新鲜叶片，用剪刀剪成约1cm²的小块，放入装有少量乙醇的比色皿中，浸泡约10分钟，使叶片脱色。
2. 荧光激发：将脱色后的叶片放入荧光分光光度计的样品室中，调整荧光激发光源的波长为440nm，激发叶片。
3. 荧光光谱测定：在荧光激发光源照射下，分别测定叶片在440nm、490nm、530nm、565nm、590nm、620nm、640nm、660nm、680nm、700nm等波长下的荧光强度。
4. 数据处理：将测得的荧光强度数据输入计算机，利用荧光分光光度计自带软件进行数据处理和分析。
五、实验结果与分析1. 荧光光谱分析：根据实验数据绘制叶绿素荧光光谱图，分析叶绿素分子在光合作用过程中的能量转移和转化情况。
2. 荧光与光合作用的关系：比较不同处理条件下（如光照、温度、氮素供应等）叶绿素荧光光谱的变化，分析叶绿素荧光与光合作用的关系。
1. 叶绿素荧光光谱反映了叶绿素分子在光合作用过程中的能量转移和转化情况；2. 叶绿素荧光强度与光合作用强度呈正相关，即光合作用强度越高，叶绿素荧光强度越大；3. 光照、温度、氮素供应等因素对叶绿素荧光有显著影响。
七、实验讨论1. 实验过程中，叶片制备和荧光激发光源的调整对实验结果有较大影响，需严格控制实验条件；2. 叶绿素荧光光谱的测定结果受多种因素影响，如叶片种类、生长环境等，实验结果具有一定局限性；3. 叶绿素荧光光谱分析为研究光合作用过程提供了一种新的手段，有助于深入了解光合作用机理。
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叶绿素荧光分析方法叶绿素荧光分析具有观测手续简便,获得结果迅速,反应灵敏,可以定量,对植物无破坏、少干扰的特点。
它既可以用于叶绿体、叶片,也可以遥感用于群体、群落。
它既是室内光合基础研究的先进工具,也是室外自然条件下诊断植物体内光合机构运转状况、分析植物对逆境响应机理的重要方法。
现在人们可以通过叶绿素荧光分析估计量子效率、光合能力,利用荧光参数计算光合电子传递速率、胞间CO2浓度,并且试图利用荧光参数快速筛选遗传变异的植物。
有人甚至预言,将来荧光分析可能会代替气体交换测定。
20世纪80年代以来,调制荧光仪,特别是便携式荧光仪的商品化,使荧光分析在光合作用研究中得到这样广泛的应用,以至如果不懂荧光分析技术,便很难看懂近年的光合作用研究文献。
1.基本原理光合机构吸收的光能有三个可能的去向：一是用于推动光化学反应,引起反应中心的电荷分离及后来的电子传递和光合磷酸化,形成用于固定、还原二氧化碳的同化力(ATP和NADPH)；二是转变成热散失；三是以荧光的形式发射出来。
由于这三者之间存在此消彼长的相互竞争关系,所以可以通过荧光的变化探测光合作用的变化(图4-1)。
实际上,以荧光形式发射出来的光能在数量上是很少的,还不到吸收的总光能的3%。
在很弱的光下,光合机构吸收的光能大约97%被用于光化学反应,2.5%被转变成热散失,0.5%被变成红色(在体内,叶绿京的荧光发射峰在685nm左右)的荧光发射出来；在很强的光下,当全部PSII反应中心关闭时,吸收的光能95%～97%被变成热,而2.5%～5.0%被变成荧光发射[l]。
在体内,由于吸收的光能多被用于光合作用,叶绿素a荧光的量子产额(即量子效率)仅仅为0.03～0.06。
但是,在体外,由于吸收的光能不能图4-1叶绿素分子的光激发被用于光合作用,这一产额增加到0.25～0.30[2]。
在室温条件下,绝大部分荧光来自PS II 天线[1,3],而不是反应中心的叶绿素a分子[4,5]。
这是因为反应中心的叶绿素分子仅占叶绿素总量的几百分之一。
叶绿素荧光发射的高峰在685nm(天线色素)和695nm(反应中心)。
在体内,决定荧光产额的主要因素是电子的第一个稳定的醌受体QA的氧化还原状态。
实际上,在暗适应的健康叶片和良好的叶绿体,所有的QA都处于还原态时的最大荧光产额与所有的QA 都处于氧化态时的最小荧光产额之比大致为5~6[6]。
然而,这个比值可以发生很大变化,取决于照光状态和一些处理。
多种因素影响荧光强度：激发光强,反应中心对激发能的捕获和转化速率,激发能以热的形式耗散的程度和两个光系统间能量的分配等。
当PS II的光化学反应被阻止时,最大荧光产额的减少是反应中心和天线热耗散增加的反映。
由于可以测定完整叶片的荧光,叶绿素a荧光诱导动力学可以成为原位检测PS II重要步骤的极好的探针[5]。
1.1 叶绿素荧光诱导动力学当一片经过充分暗适应的叶片从黑暗中转入光下后,叶片的荧光产额会随时间发生规律性的变化,即kautsky效应[7],记录下来的典型荧光诱导动力学曲线上几个特征性的点分别被命名为O、J、D、P、S、M和T[8.9](图4-2)。
在照光的第一秒钟内,荧光水平从O上升到P,这一段被称为快相;在接下来的几分钟内,荧光水平从P下降到T,这一段被称为慢相。
快相与PS II的原初过程有关,慢相则主要与类囊体膜上和间质中的一些反应过程包括碳代谢之间的相互作用有关。
图4-2 叶绿素荧光诱导动力学曲线荧光水平从O到I的上升已经被归因于不能将电子传递到PQ库的失活的PS II中心[10],这些中心具有有功能的水氧化系统,但是对净电子传递没有明显的贡献。
在饱和光下,当反应中心的电荷分离速率超过从QA到QB的电子传递速率时,I水平大大提高[11]。
从D到P的荧光增加是由于Fd-NADP氧化还原酶以前电子传递链中电子受体的还原[4]。
荧光水平从FO到FP(当光强不足以使全部PS II反应中心关闭时)的上升受多种因素的影响:①PS II的协作性;②PS II的异质性;③PQ库的大小及其重新氧化的速率;④PS II以外的电子传递速率,包括碳同化;⑤向P680+供给电子的速率。
荧光水平到达Fm表明QA已经完全还原[12]。
结合在D1蛋白上QB 部位的DCMU能够阻断QA－向PQ的电子传递,所以在这种抑制剂存在时比没有它时从F。
到Fm的荧光水平上升快得多。
从F。
上升到Fm所需要的时间的一半(T1/2)是估计PQ库大小的一个简单的指标。
与阳生叶相比,阴生叶具有大的叶绿素天线和小的PQ库,因此表现出一个短的T1/2[13]。
叶龄从幼变老,P、M、T的水平降低,幼叶和老叶无M峰。
M峰的出现意味着光合诱导期的结束,快速碳同化的开始。
当光合作用受到突然干扰(高光强、高CO2、磷缺乏等)时荧光诱导动力学曲线会出现波动。
这时,用叶圆片氧电极同时记录下来的光合氧释放和荧光两条动力学曲线大体上呈镜像对称,但是有一点相位差。
这种波动现象可能反映了条件急剧变化后同化力的产生与使用之间的不平衡以及为达到平衡而发生的快速调节过程。
但是,在遭受环境胁迫的叶片看不到这样的波动[14],可能是由于胁迫削弱了光合机构的同化力生产和调节能力的缘故。
1.2 低温荧光(77K)人们通常在植物正常生长的生理温度(文献中常称之为室温)下测定叶绿素荧光。
但是,有时为了某种研究的需要,也在液氮(即77K,-196℃)温度下进行观测。
在这样的低温下,任何与温度有关的酶反应和电子传递能力对荧光水平的影响都被避免,因此只有原初光化学反应的变化被反映出来[10,12]。
77K荧光是测定PS II光化学效率(Fv/Fm)的一个重要工具,多种维管束植物健康而未遭受环境胁迫的叶片的Fv/Fm值为0.832±0.004[15]。
77K荧光也常被用于研究两个光系统之间的能量分配,因为在这样的低温下,PS II和PS I分别在695nm和735nm处(高等植物)有各自的荧光发射峰[6]。
PS I在735nm处的荧光增加往往是PS II向PS I增加激发能分配的结果(见第15章)。
与室温荧光不同,在77K下,天线和核心复合体不同组分之间激发能的快速平衡是不可能的。
因此,在关于天线和反应中心组织结构的研究中,77K荧光光谱分析具有重要的用途。
1.3 调制荧光在用于叶绿素荧光测定和猝灭分析仪器上的一个革命性进展,就是使用调制光于测定系统中[16]。
在这样的系统中,用于测定荧光的光源被调制,也就是使用以很高频率不断开关的光源。
并且,在这样的系统中,使用的检测器通过选择性放大仅仅检测被这种调制光激发的荧光。
因此,利用这样的系统,不仅可以大大提高信号/噪声的比例,而且还可以在背景光,特别是在田间很强的太阳光存在的情况下测定相对的荧光产额。
Schreiber(1986)[17]及其同事(1986)[18]研制的PAM荧光仪(德国Walz公司制造)就是这样的调制式荧光测定系统,用它可以测定Fo、Fo'、Fm、Fm‘、Fs,计算Fv/Fm、(Fm'-Fs)/Fm'、NPQ、qp和qN等。
1.4 荧光猝灭荧光猝灭就是荧光产额降低。
一切使荧光产额低于其最大值的过程,都被称为荧光猝灭过程。
对于不同荧光猝灭组分的分辨,能够提供关于光合机构功能状态的重要资料。
荧光猝灭可分两类:光化学猝灭,即由光化学反应引起的荧光产额的降低,它有赖于氧化态QA的存在。
非光化学猝灭,即由非光化学过程例如热耗散过程引起的荧光产额的降低。
它是植物体内光合量子效率调节的一个重要方面[19]。
非光化学猝灭涉及三个不同的机理[20]:qE――依赖类囊体膜内外的质子浓度差,暗弛豫的半时间t1/2<1min,快相。
QT――依赖状态1向状态2的转换,PS II的捕光复合体磷酸化,脱离PS II,从类囊体的基粒区迁移到间质片层区,从而减少激发能向PS II的分配,增加激发能向PS I的分配,t1/2=8min,中间相。
它比qE和qI小得多,强光下qE和qI增加,而qT受抑制。
QI――与光合作用的光抑制有关,它常表现为可变荧光与最大荧光比值的降低,t1/2=40min,慢相。
关于这后一种非光化学猝灭,有三种假说。
假说一：这种非光化学荧光猝灭起源于PS II 的反应中心,部分PS II中心发生变化,虽然还能捕捉激发能,但不能进行光化学反应,而把能量变成热。
假说二：这种非光化学荧光猝灭起源于PS II的天线色素,它通过非辐射能量耗散消耗激发能,与叶黄素循环过程中生成的玉米黄素有关。
假说三:这种非光化学荧光猝灭与D1蛋白(曾用名QB蛋白)的失活和降解有关。
2 荧光参数关于各种荧光参数的命名和定义,在不同时期和不同作者的文章中很不一致。
对于Fo、Fi、Fp、Fs、Fm、Fm'、Fo'、Fv和Fv',这里采用的基本上是van kooten和Snel(1990)[19]统一的命名。
2.1 基础参数Fo――有多种名称,最小(minimal)、基底(ground)、暗(dark)、初始(initial)和不变(un-changed,constant)荧光强度等。
它是已经暗适应的光合机构全部PS II中心都开放时的荧光强度,qp=1,qN=0。
绝大部分学者都认为,Fo荧光来自天线叶绿素(Chl)a[12]。
Fi――荧光诱导动力学曲线O-I-D-F-T中I水平的荧光强度。
Fp――荧光诱导动力学曲线O-I-D-P-T中P水平的荧光强度。
Fs――荧光诱导动力学曲线O-I-D-P-T中T水平的荧光强度。
Fm――黑暗中最大(maximum)荧光,它是已经暗适应的光合机构全部PS II中心都关闭时的荧光强度,qp=0。
这时所有的非光化学过程都最小,qN=0,这是标准的(classical)最大荧光。
Fm'――光下最大荧光,在光适应状态下全部PS II中心都关闭时的荧光强度,qp=0,qN≥O。
Fm'受非光化学猝灭的影响,而不受光化学猝灭的影响[4]。
Fo'――光下最小荧光,在光适应状态下全部PSII中心都开放时的荧光强度,qp=1,qN≥0。
为了使照光后所有的PSII中心都迅速开放,一般在照光后和测定前应用一束远红光(波长大于680nm,几秒钟)。
Fv――黑暗中最大可变(variable)荧光强度,Fv=Fm-Fo。
Fv'――光下最大可变荧光强度, Fv'=Fm'-Fo'。
2.2 表明PSII光化学效率的参数Fv/Fm――没有遭受环境胁迫并经过充分暗适应的植物叶片PSII最大的或潜在的量子效率指标,它是比较恒定的,一般在0.80~0.85之间。
有时,Fv/Fm也被称为开放的PSII反应中心的能量捕捉效率[1]。