叶绿素荧光研究背景知识介绍(2)

2019-02-20 19:56

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析非常困难。因此,特定的密封性能很好的叶室应该和光纤探针结合来进行测量是必要的(6400-40是唯一一款集成在一起的仪器)。系统应该防止光纤对光的遮挡,最好可以控制CO2气体的浓度(这是6400-40以外其他仪器所无法避免的缺陷)。

电子传递与CO2固定的相关性

尽管荧光发射仅来自于绿色组织中的上面几层,但是气体交换数据则测量整个叶片厚度,同步的测量在研究光能利用效率和CO2固定和光抑制之间的关系时至关重要。相对简单并广泛使用的是研究电子传递速率和CO2固定之间的关系,同步地测量不同光强下在非光呼吸条件(升高CO2或通入1-2%的氧气)下CO2同化和?PSII的关系。在CO2同化的量子产量(?CO2)和PSII量子产量(?PSII)之间的线性图,使得每摩尔CO2固定需要的电子数可以得到测量。假定这种关系是在无光呼吸存在的条件下进行,可以估计光呼吸。例如,这个指针被用于研究光呼吸(在干旱胁迫下光保护维持机制)的意义。

Meyer和Genty采用高分辨率的光系统2量子产量来解释脱落酸处理后叶片胞间CO2浓度(Ci)。干旱期间,Ci的测量传统上采用气体交换的技术可能会由于气孔的不均匀响应而高估,同时因为表皮的蒸腾而低估。叶绿素荧光的使用已经表明干旱胁迫的主要影响是气孔关闭减少了Ci从而限制了羧化。此项技术不需要荧光图象技术,其结合了气体交换和荧光技术。Sanchez等人研究了光系统2量子产量和CO2同化速率和Ci之间的关系。然而这种方法要求胁迫强度不能改变,而且Ci可以通过气体交换精确确定(需要排除那些低气孔导度和表面导度的物种)。

荧光分析也能被应用于理解高低温的影响。例如,CO2同化的量子产量(?CO2)和PSII量子产量(?PSII)的比较可以用于此方面的研究。处于低温时,玉米增加了电子向电子受体的传递,这可能会产生好氧的物种。在生长季早期完全展开的叶片测量,?PSII/?CO2比非胁迫的高,表明电子利用的途径不是CO2固定。这种增长伴随着抗氧化系统能力的增长,表明叶片正在遭受氧胁迫。

图2 胞间CO2浓度和光合以及?PSII之间的关系

(6400-40荧光叶室测量得到的荧光ACi曲线数据在其面板上可以即时显示,

这是其他荧光仪所无法提供的,因为他们无法真正控制CO2浓度)

实际显示荧光ACi曲线期间荧光的数据变化,从350ppm到0,

然后在回到1000ppm的浓度变化过程。

测量胁迫和胁迫耐受力

尽管荧光测量有时会提供植物光合能力的测量,但是他的真正的长处在于别的测量无法提供的信息。因为荧光可以提供植物耐受环境胁迫的能力和胁迫已经损害光系统的程度的有价值的信息。测量日变化可以产生包括NPQ、量子效率、电子传递速率和对光响应的光抑制的程度对光、温度和其他环境胁迫的响应的信息。早期测量往往采用暗适应后Fv/Fm的减少和Fo的增长来表明由于高温、低温、过高的光强和水分胁迫造成的光抑制破坏的发生。尽管现在的测量技术已得到了很大的改进,这些观

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察值仍然被广泛使用。然而近些年荧光技术中调制技术的发展已经可以在光下进行测量,可以测量光化学效率、光合和叶黄素循环。研究表明叶片在高光强下通常有高的NPQ,同样的情况也会出现在低温下。我们可以采用NPQ的变化来很好地表现叶黄素循环。另一个实验表明,在野外测量Fmr,耐阴植物比阳生植物表现了更高的响应光抑制的NPQ。

结论

本综述试图解释叶绿素荧光研究可以应用在那些生理生态研究领域。叶绿素荧光测量很容易,但是同时它也容易产生大量无意义的数据,这取决与您的良好的实验设计以确保数据的意义。

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