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      光合探針熒光測量技術MPF--準確獲取Fm'的新方法

      來源:北京力高泰科技有限公司 發布時間:2014-04-01 14:14:56 點擊數:848 使用提問 咨詢價格

      光合探針熒光測量技術MPF--準確獲取Fm'的新方法


       

              準確測量光下最大熒光產額Fm' 是植物葉片熒光參數測量的重點和難點。Fm' 的測量不準確將導致一系列相關熒光參數的錯誤計算,如非光化學淬滅系數NPQ和葉肉導度gm等。


              許多研究表明Fm'會隨“飽和閃光”強度的增加而增大。PSII具有快速周轉能力,傳統“飽和閃光”技術無法將PSII反應中心受體側完全還原,因此容易造成對于光下最大熒光產額Fm'的低估。解決方案是首先測量多個不同“飽和閃光”梯度下的表觀AFm', 進而建立“飽和閃光”強度的倒數與它的線性方程關系,求算當“飽和閃光”趨向于無窮大時對應的熒光產額Fm'(文獻參考:Earl,H. And Ennahli, S. Estimating photosynthetic electron transport via chlorophyll fluorometry without Photosystem II light saturation. Photosynthesis Research, 2004,82 : 177~186.)。這種方法非常耗時,因此限制了其在實際測量中的應用。


              不僅如此,在運用傳統“飽和閃光”技術測量時還需要假設過程速率常數(如kF, kD等)維持不變且沒有觸發副反應,而很多研究表明上述假設在高強度“飽和閃光”下不成立。

          
              針對傳統“飽和閃光”存在的這些不足,美國LI-COR公司的技術團隊于2009年推出一項新技術Multiphase FlashTM


               Multiphase FlashTM多相閃光技術可以在一次短暫閃光過程中(~1s)快速測量多個閃光強度以及與之相對應的熒光產額AFm',通過線性擬合準確推算EFm'。實驗結果表明:
            (1)在不同“飽和閃光”強度下,通過Multiphase FlashTM方法推算得到的EFm'差異不顯著且總是高于傳統方法測量所得結果。通過 EFm' 計算得到的 ΦPSII 能比傳統“飽和閃光”技術測量結果高15-30%;
            (2)將 EFm' 計算得到的電子傳遞速率 J 與凈光合速率 A建立線性方程,其斜率為4.7±0.2,即大約4.7個電子固定1個CO2,與理論值相符,文獻請參考LI-COR專家組于2013年發表于Plant Cell & Environment的文章:“Loriaux S.D., Avenson T.J., Welles J.M., etc. Closing in on maximum yield of chlorophyll fluorescence using a single multiphase flash of sub-saturating intensity. Plant, Cell & Environment, 2013, 36(10) 1755 ~1770.”。


              而且針對傳統“飽和閃光”技術測量無法避免觸發副反應的事實,Multiphase FlashTM技術可以在低強度“飽和閃光”下推算EFm',如圖所示光強4500到9000μmolm-2s-1,采用Multiphase FlashTM多相閃光技術得到的EFm'基本保持不變;而使用傳統“飽和閃光”技術得到的AFm'在“飽和光強”;從4500到9000μmolm-2s-1變化過程中持續增加,并不見真正“飽和”??梢?,Multiphase FlashTM多相閃光技術能在低強度“飽和閃光”下,如4500μmolm-2s-1,推算出更真實的EFm',最大程度上減少了這些由于太過高強度飽和閃光導致副反應的發生,因此非常適用于那些可能會造成光損傷植物的熒光測定。
       
       
      傳統“飽和閃光”Multiphase FlashTM多相閃光技術的設計區別,

      如下圖:
       
      傳統“飽和閃光”,也叫矩形閃光(RF)測量方法:打一個飽和閃光(Q),持續大約400?1200 毫秒,期間持續記錄熒光值,選取最高熒光值為AFm'。
       
              Multiphase FlashTM多相閃光技術分三階段:

      (1)先打一個飽和閃光(Q),持續時間大約為300毫秒,用以還原QA-PQ庫;

      (2)勻速降低Q值大約300毫秒;

      (3)回到最初的高Q值,保持約300毫秒,檢查閃光引起的非光化學淬滅(QN)
       
              根據第二階段獲得的Fm'值與1E4/ Q做回歸分析來估算光強無限大時的最大熒光值。
       
      Multiphase FlashTM多相閃光技術優于傳統“飽和閃光”的其他證據
              使用Multiphase FlashTM多相閃光技術,即曲線擬合獲取截距方法(intercept method)估算出最大的、真實的EFm',由EFm'計算得到的電子傳遞速率J和總CO2同化速率之間的效率關系是真實的,滿足理論要求的,而使用傳統飽和閃光單一飽和閃光(single pulse method)得到的表觀最大熒光產額AFm',由AFm'計算得到的電子傳遞速率和總CO2同化速率之間的關系是背離理論的,明顯小于4,如下圖所示,左圖為Loriaux S.D.于2013年發表于Plant Cell & Environment上的文章所述;右圖為Earl H.于2004年發表于Photosynthesisi Research上的實驗結論。
       
      電子傳遞速率J和CO2總同化速率之間的量化關系
      (理論最大效率:4個電子固定1個CO2
       
      使用Multiphase FlashTM多相閃光技術得到的EFm'計算出葉肉導度gm比傳統“飽和閃光”方法得到的AFm'計算出的葉肉導度gm更真實合理,見下圖:
       
       

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