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Shutter叶绿素荧光成像仪在水下的应用

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或光系统I,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。

叶绿素荧光参数

    在对植物的生长状况进行分析时,要用到叶绿素荧光动力学技术的各个参数,这些参数从不同角度描述了植物的营养状况、生理状况及病害状况等,包含了丰富的光合作用变化的信息。但是这些参数众多,容易存在不规范和混乱的现象,因此需要对这些参数进行归纳整理,找出其中最常用、最能反应植物生长状况的参数。

    Fo:最小荧光,它是光系统Ⅱ反应中心处于完全开放时的荧光强度,反映了光系统Ⅱ天线色素受激发后的电子密度,与叶绿素浓度有关。

    Fm:最大荧光,它是指在光系统Ⅱ反应中心处于完全关闭时的荧光强度,它反映了光系统Ⅱ的电子传递情况,其值可在叶片经暗适应20min后测得。 

    Fv:它指的是黑暗中最大可变荧光强度,它反映了PSⅡ原初电子受体的还原情况。

    Fo’:光下最小荧光,它是指在光适应状态下全部PSⅡ中心都关闭时的荧光强度。

    Fm’:光下最大荧光,它是指在光适应状态下全部 PSⅡ中心都开放时的荧光强度。

    Fv’:它指的是光下最大可变荧光强度。

    Fv/Fm:称为PSⅡ的原初光能转化效率。

    Fv’/Fm’:PSⅡ的实际光能转化效率。

    Fv/Fo:反映PSⅡ的潜在活性。 

产品水下应用实例

    当前人们已不满足于携带着仪器去进行耗时耗力的人工测量,而希望能够实现对植物光合作用进行无人值守连续监测。叶绿素荧光测量的难点在于,若要精确测量Fo和Fm就需要在测量前进行一段5-20分钟的暗适应,而目前除了Aquation的全防水自动开合型叶绿素荧光仪Shutter之外,尚未见其它任何品牌的叶绿素荧光仪能够解决暗适应和连续监测的冲突问题。全防水自动开合型叶绿素荧光仪Shutter是由澳大利亚悉尼大学的John Runcie博士发明的。其设计之初衷就是解决连续监测和暗适应的冲突问题。他创造性的设计了一款能够程序控制自动开闭的暗适应叶室,可以完全闭合进行暗适应测量,测量结束后打开叶室进行自然光照。Shutter叶绿素荧光成像仪对同一样品监控超过24小时可提供基线破晓荧光值Fo和Fm,暗适应白天值Fo?,计算非光化学淬灭以及直接测量一天中的环境PAR。常规使用远红LED光,无需用户干涉,设计可有规律测量Fo? 。到目前为止,其它品牌还无法实现田间自动测量Fo’,田间Fo’测量是田间荧光研究很重要的一个参数。此数值在区分非光化学淬灭所占相对比例上非常有必要,特别在下游调节和光失活过程中。在简单水平上,此过程与植物自然条件下处理过量光照的能力有关,以及植物受胁迫程度如何。测量和鉴别植物胁迫与野外环境研究特别相关。Shutter叶绿素荧光成像仪非常适合直接测量电子传递速率,利用荧光测量法同时测量环境PAR以及其它植物特异数值,用以获得ETR估算值。Shutter叶绿素荧光成像仪原设计用来于水下操作,但也可用于陆地研究中。

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