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叶绿素荧光仪原理及使用

2023.7.21

Krause等(1980,1982)利用DCMU(敌草隆Diuron)阻断PSII受体测的原初电子受体QA到二级电子受体QB的电子传递,从而阻止了因光化学反应导致的光化学淬灭,为定量研究分析叶绿素荧光与光合作用的关系提供了可能。Bradbury等(1981,1984)利用将植物叶片快速曝光于强光下(饱和光闪)的技术,定量分析了叶绿素荧光的光化淬灭和非光化淬灭。Dietz等(1985)及Schreiber等(1986)利用微弱的调制测量光技术和饱和光闪,定量确定光化淬灭和非光化淬灭,并可持续测量叶绿素荧光相对光量子产量;Genty(1989)进一步的实验研究表明,叶绿素荧光测量可以作为一种快速非损伤的CO2同化“探针”。所有这些上世纪80年代的创造性实验研究,奠定了叶绿素荧光技术的应用基础,其中脉冲调制技术(PulseAmplitude Modulated technique,简称PAM)成为目前市场上几乎所有叶绿素荧光测量仪器的通用技术方法。Nedbal教授与PSI公司总裁Trtilek博士等首次将PAM叶绿素荧光技术与CCD技术结合在一起,研制成功了FluorCam叶绿素荧光成像技术(Nedbal等,2000),并于1997年为美国华盛顿大学提供了第一台商业FluorCam系统。FluorCam叶绿素荧光成像技术成为上世纪90年代叶绿素荧光技术的重要突破,使科学家们对光合作用与叶绿素荧光的研究一下子进入二维世界。
暗适应状态下的叶片,其原初电子受体QA处于最大氧化状态,此时我们称PSII(光系统II)处于完全“开放”状态。将充分暗适应后的叶片用微弱的调制测量光照射(光强约0.1 μmol m−2 s−1)后测得的叶绿素荧光为Fo(最小叶绿素荧光);然后再用饱和光闪(强度一般为3000μmol m−2 s−1左右或者更高,持续时间小于1s)照射叶片,QA在短时间内全部还原,PSII完全“关闭”,此时测得的叶绿素荧光称为最大叶绿素荧光Fm,Fm与Fo之差为Fv,Fv/Fm即为PSII光化学反应的最大光量子效率。Fv/Fm可作为监测植物受胁迫的简单快速的方法,正常高等植物叶片的Fv/Fm值约为0.83-0.84。

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