不同类型流苏光合生理及叶绿素荧光特征
叶绿素荧光实验报告
一、实验目的1. 了解叶绿素荧光的产生原理。
2. 掌握叶绿素荧光光谱的测定方法。
3. 分析叶绿素荧光光谱与植物光合作用的关系。
二、实验原理叶绿素荧光是指植物在吸收光能后，部分能量以荧光形式释放出来的现象。
叶绿素荧光的产生原理是：在光合作用过程中，叶绿素分子吸收光能后，电子从基态跃迁到激发态，当电子从激发态回到基态时，释放出光子，形成荧光。
叶绿素荧光光谱反映了叶绿素分子吸收、传递和转化光能的能力，是研究植物光合作用的重要手段。
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、剪刀、研钵、紫外灯、比色皿、水浴锅、移液器、超纯水等四、实验步骤1. 制备叶绿素提取液：取新鲜叶片，用剪刀剪碎，加入少量石英砂和碳酸钙粉，用研钵研磨成匀浆。
将匀浆转移至比色皿中，加入适量超纯水，搅拌均匀。
2. 荧光光谱测定：将制备好的叶绿素提取液置于荧光分光光度计中，设置激发波长为400nm，扫描范围为400-800nm，记录荧光光谱。
3. 比较不同处理叶片的荧光光谱：将叶片分为对照组和实验组，对照组置于正常光照条件下，实验组置于黑暗条件下处理一段时间。
处理完毕后，分别测定两组叶片的荧光光谱，比较其差异。
4. 分析荧光光谱：根据荧光光谱，分析叶绿素分子在吸收、传递和转化光能过程中的变化。
五、实验结果与分析1. 叶绿素荧光光谱特征通过荧光分光光度计测定，得到叶绿素荧光光谱。
结果表明，叶绿素荧光光谱具有以下特征：（1）叶绿素荧光光谱在450-650nm范围内有较强的荧光峰，这是由于叶绿素分子在吸收光能后，电子从基态跃迁到激发态，随后以荧光形式释放出来的能量。
（2）叶绿素荧光光谱在665nm附近存在一个较强的荧光峰，这是由于叶绿素分子在吸收光能后，部分能量通过能量传递过程传递给其他叶绿素分子，再以荧光形式释放出来的能量。
2. 不同处理叶片的荧光光谱比较对照组和实验组叶片的荧光光谱存在显著差异。
桃树不同品种叶片叶绿素荧光特性的比较
桃树不同品种叶片叶绿素荧光特性的比较郭学民;刘建珍;李娜;肖啸;张立彬【摘要】利用叶绿素荧光技术测定了桃树‘21世纪’,‘96-3-4’,‘华玉’,‘农字6号’,‘瑞红一枝’,‘迎霜’和‘早霞露’等7个品种叶片光强依赖的叶绿素荧光特性.结果表明:在各个光强[PAR,0～1 856 μmol· (m2·s)-1]下,表观电子传递速率r(ETR)、实际光化学效率Y(Ⅱ)和光化学淬灭qp在品种间的变化趋势一致,基本上按照‘96-3-4’,‘21世纪’,‘华玉’,‘瑞红一枝’,‘农字6号’,‘迎霜’,‘早霞露’的顺序由小变大.‘96-34’的最大荧光(Fm)、可变荧光(Ev)、实际光化学效率Y(Ⅱ)、表观电子传递速率r(ETR)值均高于其它6个品种.表明‘96-3-4’有较高的PSⅡ活性和较强的光合生理功能,而‘早霞露’,‘迎霜’等则光化学效率较低.【期刊名称】《河北科技师范学院学报》【年(卷),期】2016(030)002【总页数】5页(P11-15)【关键词】桃树;叶绿素荧光;光响应曲线【作者】郭学民;刘建珍;李娜;肖啸;张立彬【作者单位】河北科技师范学院生命科技学院,河北秦皇岛,066600;河北科技师范学院园艺科技学院,河北秦皇岛,066600;河北科技师范学院生命科技学院,河北秦皇岛,066600;河北科技师范学院园艺科技学院,河北秦皇岛,066600;河北科技师范学院园艺科技学院,河北秦皇岛,066600【正文语种】中文【中图分类】S662.101我国的桃树品种有上千种，掌握不同品种的光合作用特点和光合效能差异，有利于高光效亲本的选择和优良品种的筛选。
目前，国内外对桃树的研究有很多，大多研究桃树育种[1]和栽培技术[2～4]、桃树抗性生理[5,6]以及保鲜技术[7]，而对桃树不同品种间光合活性差异的研究较少。
研究表明，植物叶绿素荧光与植物光合作用的整个过程紧密相关，能够探测许多有关植物光合作用的信息，是光合作用研究的有效探针之一[8]。
植物叶绿素荧光特性及其在抗旱研究中的应用
植物叶绿素荧光特性及其在抗旱研究中的应用植物是人类生命的重要物质基础，而叶绿素则是植物生命的重要组成部分。
叶绿素具有很多特性，其中最为重要的是荧光特性。
本文将就植物叶绿素荧光特性及其在抗旱研究中的应用进行探讨。
一、叶绿素荧光特性叶绿素在光能量的作用下，吸收蓝光和红光后通过光合作用合成生物质，同时散发出绿光。
然而，当植物遭遇压力时，光合作用会受到抑制，而叶绿素则会发生鬼影效应，散发出不同于正常光合作用时的荧光信号，称为叶绿素荧光。
叶绿素荧光具有多种波长和不同时间尺度的特征。
在光合作用正常的情况下，叶绿素荧光强度较弱，而当植物受到环境胁迫时，会出现荧光强度升高的现象。
此外，叶绿素荧光的发射波长也会受到影响，通常可分为低能级和高能级两类，其中低能级荧光由氧化还原电子接受器所产生，而高能级荧光则来自于光化学反应中反向电子转移所产生。
由于叶绿素荧光和植物的环境条件息息相关，可以通过对叶绿素荧光特性的研究，获得植物在不同环境下的光合作用状况，从而为植物的生长发育以及应对压力提供有力支持。
二、叶绿素荧光在抗旱研究中的应用作为重要的植物生理信号，叶绿素荧光被广泛应用于植物抗旱研究中，既可以作为抗旱育种的优良指标，也可以为了解植物在抗旱过程中的生理特性提供有价值的信息。
下面我们将重点介绍叶绿素荧光在抗旱研究中的应用。
1. 植物光合能力的评估叶绿素荧光可以为植物光合能力的评估提供有力支持。
特别是在干旱等压力下，光合能力明显受到影响，叶绿素荧光的变化可以及时反映植物光合作用的状况。
研究表明，叶绿素荧光在叶片的不同部位和不同光合作用阶段有不同的变化规律和响应方式，因此对于不同物种、不同品种，以及在不同环境下的植物进行研究时，需要结合具体环境因素和生理特性进行分析。
2. 叶片水分状态的评估在干旱环境下，植物叶片中的水分含量明显下降。
此时，叶绿素荧光信号的强度和峰值均会出现变化，可以反映叶片的水分状态。
尤其在干旱环境下，叶绿素荧光信号的强度和峰值变化更为显著，因此可作为评估植物抗旱能力的重要指标之一。
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。
不同光质对金线莲组培苗叶绿素含量及叶绿素荧光参数的影响
不同光质对金线莲组培苗叶绿素含量及叶绿素荧光参数的影响摘要本文研究了不同光质对金线莲组培苗叶绿素含量及叶绿素荧光参数的影响。
通过实验发现，红光、蓝光和白光对金线莲组培苗的生长和叶绿素荧光参数产生了显著的影响。
其中，红光和蓝光处理组培苗的叶绿素含量明显高于白光处理组培苗，且红光处理组培苗的叶绿素含量高于蓝光处理组培苗。
另外，红光处理组培苗的叶绿素荧光参数Fv/Fm值明显高于蓝光和白光处理组培苗，说明红光对金线莲组培苗的光合作用有促进作用。
1. 介绍金线莲是一种传统草药植物，具有良好的药用价值和观赏价值。
然而，在组培过程中，光质是影响植物生长和发育的重要因素之一。
因此，在本次实验中，我们研究了不同光质对金线莲组培苗叶绿素含量及叶绿素荧光参数的影响。
通过研究，确定促进金线莲生长、改善品质的最佳光质，为金线莲的生产提供科学依据。
2. 实验材料与方法2.1 实验材料实验材料包括金线莲组培苗、红光、蓝光和白光灯具以及植物生理学实验室的常规实验设备。
2.2 实验方法将采样自金线莲中的组培苗在不同光照条件下进行培养。
针叶板培养基(NB培养基)将放置于3盘下，每盘10株。
在拉架上，金线莲组培苗分别用红光，蓝光和白光灯具照射24小时，温度为25℃，湿度为70%，照度约为1500lx。
在实验结束之后，对组培苗的种类、形态和表现进行统计分析。
3. 结果3.1 叶绿素含量根据实验数据计算，金线莲组培苗在红光和蓝光条件下的叶绿素含量均明显高于在白光条件下的叶绿素含量。
其中，红光处理组培苗的叶绿素含量为8.66 mg/g，蓝光处理组培苗的叶绿素含量为7.93 mg/g，而白光处理组培苗的叶绿素含量仅为6.79 mg/g。
3.2 叶绿素荧光参数叶绿素荧光参数Fv/Fm值，即最大光化学效率，是表征叶绿体光合效率的重要参数。
通过实验数据计算，红光处理组培苗的Fv/Fm值最高，为0.703，而蓝光处理组培苗和白光处理组培苗的Fv/Fm值分别为0.664和0.615。
叶绿素荧光理论概述
.55
.50
.45 .6 (C) .5
.4
.3
.2
.1 0 100 200 300
NaCl (mmol/L)
Ca2+ 对NaCl胁迫下杂交酸模 叶片PSII光化学反应的影响
●： ck ○： 8 mmol/L Ca2+
Ca2+ 对不同浓度NaCl胁迫 下杂交酸模叶片光化学猝灭 （qP），PSII反应中心光 能捕获效率（Fv’/Fm’）和 PSII光量子效率(ΦPSII, ) 的影响
荧光随时间变化的曲线称为 叶绿素荧光诱导动力学曲线
Fluorescence intensity Fluorescence intensity
5000 P
4000
3000
2000
1000 O
0 0
100
200
Time (s)
5000
A
B
P
4000
3000
T O
2000 T
1000
0 300 10-6 10-5 10-4 10-3 10-2 10-1 100 101 102 103
用连线激发式荧光仪测定的荧光诱导曲线
Relative fluorescence intensity
1.2
O
KJ I
P
1.0
c
.8
a()
.6
c'
b
.4
.2
b'
0.0 100 101 102 103 104 105 106 107
Time (s)
连续激发式荧光仪有：Handy PEA， PEA，Pocket PEA， PEA Senior, M-PEA 等
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。
叶绿素荧光分析方法
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]。
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不同类型流苏光合生理及叶绿素荧光特征流苏树(Chionanthus retusus Lindl.et Paxt),木犀科(Oleaceae)流苏树属(Chionanthus)植物,国家二级保护植物,是一种观赏与实用兼备的优良树种,可以作为桂花嫁接的砧木使用,嫁接成活率较高,抗寒性较强,是我国特有的珍贵树种。
流苏树枝叶繁茂,花大而美丽,是优良的造林和观赏树种,可做成高档盆景欣赏。
本文通过研究不同类型流苏树的光合生理及叶绿素荧光的特征,初步得出适宜不同类型流苏树生长的光合条件,有利于了解不同类型流苏的生理生态特征,为流苏树长期的种子繁殖、类型划分、筛选优良类型以及高效栽培管理提供理论依据。
试验通过Li-6400便携式光合作用测试系统和便携式叶绿素荧光仪Dual PAM-100以及带数据采集软件Dual PAM的计算机对六个类型流苏的光合生理生态指标和相关叶绿素荧光参数进行了测定。
结果表明:(1)五种类型流苏净光合速率均表现为先升高后降低的趋势,在
12时左右达到最大值,类型4流苏在12点时出现了光合午休现象。
六个类型流苏净光合速率除了类型4呈双峰型外其它类型均为单峰型。
(2)流苏光合-光响应曲线图表明随光强的增大,净光合速率迅速上升,当达到最大净光合速率时便趋于饱和,达到光饱和点。
六种类型的光饱和点分别为1425μmol/m~2·s1506μmol/m~2·s、1395μmol/m~2·s、1343μmol/m~2·s、1439μmol/m~2·s、1522μmol/m~2·s。
(3)六个流苏类型光合指标相关性分析表明:除了类型3以外,其它流苏类型各光合指标之间大部分都存在一定的相关性。
(4)六种流苏类型的最大光化学效率日变化均表现出先降低后增加的规律,在中午10:00-12:00光照强度较高时段
呈现出一定的光抑制现象,Fv/Fm值表现较低。
(5)流苏类型1表现出了相对较强的生理活性,如日平均光合速率、日平均蒸腾速率、实际光化学效率等指标均大于其它五个类型,同时研究发现类型1具有较高的PSⅡ原初光能转化效率和PSⅡ潜在活性。
(6)六种流苏类型的实际光化学效率均表现出随着光合有效辐射的增大而降低的趋势,相同条件下:实际光化学效率大小表现为类型1>类型4>类型5>类型2>类型6>类型3。