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脈沖瞬態(tài)葉綠素?zé)晒鈨x的研發(fā)

 更新時間:2012-11-23 點擊量:5879

 

脈沖瞬態(tài)葉綠素?zé)晒鈨x的研發(fā)

郝建卿1 白瑜2 張榮2 鄭彩霞1 高榮孚1

1.北京林業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院植物生理教研組 2.北京雅欣理儀科技有限公司

   Schreiber(2004) Strasser(2004)的文章代表當(dāng)前葉綠素?zé)晒鈨x的主流方向,Walz公司的PAM調(diào)制型熒光儀在1986年推出后深受廣大研究者歡迎,成為研究葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)主流。隨后其他一些公司,也陸續(xù)推出相應(yīng)的儀器。非調(diào)制的瞬態(tài)熒光儀由于電子元件器件和單片機(jī)數(shù)據(jù)采集器等的發(fā)展,克服了F0測定問題,在1990年后,以Hansa公司的PEA及有關(guān)新的型號為主,順應(yīng)了在光抑制和非還原中心的相關(guān)研究需要。

近些年來,瞬態(tài)熒光技術(shù)得到了較大的發(fā)展,特別是OJIP(或OKJIP)及其他相關(guān)的研究(Stasser 2001)。zui近更由于熒光動力學(xué)模型及相關(guān)模擬技術(shù)的發(fā)展,主要以瞬態(tài)熒光為基礎(chǔ)的(Laisk 等主編Photosynthesis in silico)模擬技術(shù),更使瞬態(tài)熒光儀有了新的發(fā)展。但是調(diào)制熒光儀以F0、Fm、Fm'、F0'Fs等基本參數(shù)為基礎(chǔ)可以計算多種熒光動力學(xué)參數(shù),仍是當(dāng)前葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)研究的主要內(nèi)容。同時我們從2005年開始,研究后穩(wěn)態(tài)誘導(dǎo)熒光動力學(xué),有可能進(jìn)一步發(fā)展在后穩(wěn)態(tài)條件下的相關(guān)參數(shù)。鑒于非調(diào)制的瞬態(tài)熒光儀相對較簡單,結(jié)合調(diào)制型的飽和脈沖技術(shù),開發(fā)了脈沖瞬態(tài)熒光儀(Pulse Transition-Fluorescence Meter,商品名Yaxin-1161G葉綠素?zé)晒鈨x),具有瞬態(tài)熒光儀特征(能測定OJIP及其他參數(shù)),同時結(jié)合調(diào)制型熒光的優(yōu)點(能測F0Fm、Fm'、F0'Fs等基本相關(guān)參數(shù)),這樣達(dá)到便攜和小型化。

 

一、儀器相關(guān)參數(shù)

 飽和脈沖光強(qiáng)強(qiáng)度范圍:0-5000 µmol ·photon ·m-2s-1

 光化光光強(qiáng)強(qiáng)度范圍:0-2000µmol ·photon ·m-2s-1

 采樣速率5µs 可變

 A/D 12

 

二、測定結(jié)果

 

1.  典型瞬態(tài)模式測定

   該模式下,可得到典型的OJIP的數(shù)據(jù),觀察到不同光化光強(qiáng)度條件下的OJIP曲線及其相關(guān)參數(shù),如圖1所示。

                           

1 不同光化光強(qiáng)度條件下的OJIP曲線


1:盆栽綠蘿放入暗室,暗適應(yīng)2h后測定不同光化光強(qiáng)度下OJIP的變化。如上圖所示,測定強(qiáng)度從上到下一次為
3500、3000、25002500、20001500、1000500、20010050µmol ·photon ·m-2s-1等,光化光持續(xù)時間均為10s。

                                  1  不同光化光強(qiáng)度條件下測得的相應(yīng)的參數(shù)

測量項目

AL(T)

Total Time /s

F0

Fm

Fv/Fm

OJIP

50(10)

10

7

12

0.42

OJIP

100(10)

10

9

31

0.71

OJIP

200(10)

10

16

81

0.8

OJIP

500(10)

10

39

203

0.81

OJIP

1000(10)

10

76

417

0.82

OJIP

1500(10)

10

113

582

0.81

OJIP

2000(10)

10

149

775

0.81

OJIP

2500(10)

10

167

971

0.83

OJIP

3000(10)

10

214

1124

0.81

OJIP

3500(10)

10

253

1423

0.82

 

2.脈沖瞬態(tài)熒光動力學(xué)測定

   該模式下可得F0、Fm、Fm'F0'Fs五項參數(shù),用于類似調(diào)制式熒光儀相關(guān)參數(shù)的計算。同時可以獲得從暗適應(yīng)后*個飽和脈沖的到的OJIP圖形,還能得到第2個脈沖及以后各個脈沖相關(guān)變化,即JP的相關(guān)變化。如圖2所示。

                2 脈沖瞬態(tài)不同光化光強(qiáng)度條件下OJIP曲線

  

 

注:盆栽綠蘿放入暗室,暗適應(yīng)2h后進(jìn)行不同光化光強(qiáng)度下,脈沖瞬態(tài)熒光動力學(xué)的測量。如上圖所示,測定強(qiáng)度依次為50、1005001800。測量過程中,飽和脈沖強(qiáng)度設(shè)為5000,設(shè)置光化光梯度,測量時間為儀器本身設(shè)置,飽和光1s,光化光9s,共10s,設(shè)置測量時間為300s。300s測量時間結(jié)束,開始施加遠(yuǎn)紅光時長4s,黑暗時長1s,接著有個短的飽和脈沖出現(xiàn)獲取F0'后,整個測量結(jié)束。

                                2 脈沖瞬態(tài)熒光動力學(xué)測定所得的相關(guān)參數(shù)

測量

項目

SL(T)

AL

(T)

Total Time/S

FR

T/S

Dark

T/s

F0

Fm

Fv/Fm

F0'

Fm'

Fs

qP

qN

ΦPSII

脈沖瞬態(tài)

5000(1)

50(9)

300

4

1

319

1536

0.79

303

1190

474

0.807

0.271

0.602

脈沖瞬態(tài)

5000(1)

100(9)

300

4

1

273

1462

0.81

271

973

485

0.695

0.41

0.502

脈沖瞬態(tài)

5000(1)

200(9)

300

4

1

361

2197

0.84

354

997

585

0.641

0.65

0.413

脈沖瞬態(tài)

5000(1)

300(9)

300

4

1

383

1928

0.8

360

1015

604

0.627

0.576

0.405

脈沖瞬態(tài)

5000(1)

500(9)

300

4

1

345

2161

0.84

347

914

593

0.566

0.688

0.351

脈沖瞬態(tài)

5000(1)

800(9)

300

4

1

355

2100

0.83

306

677

530

0.396

0.787

0.217

脈沖瞬態(tài)

5000(1)

800(9)

300

4

1

348

2205

0.84

294

601

525

0.248

0.835

0.126

脈沖瞬態(tài)

5000(1)

1000(9)

300

4

1

342

2181

0.84

308

678

595

0.224

0.799

0.122

脈沖瞬態(tài)

5000(1)

1500(9)

300

4

1

324

1819

0.82

285

542

492

0.195

0.828

0.092

脈沖瞬態(tài)

5000(1)

1800(9)

300

4

1

316

1907

0.83

270

525

487

0.149

0.84

0.072

脈沖瞬態(tài)

5000(1)

2000(9)

300

4

1

304

1880

0.84

268

509

478

0.129

0.847

0.061

 

3.后穩(wěn)態(tài)誘導(dǎo)熒光動力學(xué)測定

   達(dá)到穩(wěn)態(tài)后,由于接著再給飽和脈沖、黑暗以及遠(yuǎn)紅光的誘導(dǎo),所以在光化光誘導(dǎo)下可產(chǎn)生后穩(wěn)態(tài)誘導(dǎo)熒光動力學(xué)。如圖3 所示。

     3后穩(wěn)態(tài)不同光化光強(qiáng)度條件下OJIP曲線

 


  

 

注:盆栽綠蘿放入暗室,暗適應(yīng)2h后進(jìn)行不同光化光強(qiáng)度下,后穩(wěn)態(tài)熒光動力學(xué)的測量。如上圖所示,測定強(qiáng)度依次為50、1005001800。測量過程中,飽和脈沖強(qiáng)度設(shè)為5000,設(shè)置光化光梯度,測量時間為儀器本身設(shè)置,飽和光1s,光化光10s,共11s。*個飽和光之前葉片暗適應(yīng),然后開始測量,發(fā)出*個飽和光,飽和光完成后,施加遠(yuǎn)紅光(4s)、黑暗(1s)、光化光(10s),然后又是一個飽和光,這樣就完成了2次測量,即2個飽和光出現(xiàn)過了。本次實驗設(shè)置了20次測量,整個測量過程中飽和光會出現(xiàn)20次,這20個飽和光中間,隔著遠(yuǎn)紅光、黑暗和光化光,zui后一個飽和光完成后,測量結(jié)束。     

                       

3 后穩(wěn)態(tài)熒光動力學(xué)測定所得的相關(guān)參數(shù)

測量項目

SL(T)

AL(T)

Total T

FR Time/s

Dark T/s

F0

Fm

Fv/Fm

后穩(wěn)態(tài)

5000(1)

50(10)

20

4

1

365

1909

0.81

后穩(wěn)態(tài)

5000(1)

100(10)

20

4

1

356

2296

0.84

后穩(wěn)態(tài)

5000(1)

200(10)

20

4

1

362

1859

0.81

后穩(wěn)態(tài)

5000(1)

500(10)

20

4

1

352

2024

0.83

后穩(wěn)態(tài)

5000(1)

800(10)

20

4

1

382

1925

0.8

后穩(wěn)態(tài)

5000(1)

1000(10)

20

4

1

372

1918

0.81

后穩(wěn)態(tài)

5000(1)

1200(10)

20

4

1

357

1908

0.81

后穩(wěn)態(tài)

5000(1)

1200(10)

20

4

1

338

1750

0.81

后穩(wěn)態(tài)

5000(1)

1800(10)

20

4

1

325

1649

0.8

后穩(wěn)態(tài)

5000(1)

2000(10)

20

4

1

246

1412

0.83

 

4.循環(huán)電子傳遞和線性電子傳遞相關(guān)性的測定

穩(wěn)態(tài)熒光后,如果停止光化光,P680停止電子輸出,而P700在遠(yuǎn)紅光繼續(xù)傳遞電子,是光合電子進(jìn)入循環(huán)式電子傳遞,大約需10s或更長一段時間后,突然有光化學(xué)誘導(dǎo)使P680發(fā)出電子。在這一過程就可以了解電子的情況。如圖4所示。               

                   4  不同遠(yuǎn)紅光時長下OJIP曲線

 

 

 

參考文獻(xiàn)

Schreiber U.Chlorophyll Fluorescence: a Signature Photosynthesis.pp279-319. Eds by Papageorgiou G.C., Govindjee. Springer (2004).

Strasser,R.J. Ibid. Pp 321-362.

試驗日期:20117

試驗地點:北京林業(yè)大學(xué)生科院

儀器生產(chǎn)商:北京雅欣理儀科技有限公司