葉綠素的光合奧秘與熒光測(cè)定技術(shù)解析
時(shí)間：2024-05-16 11:32:01 點(diǎn)擊次數(shù)：
葉綠素，作為綠色植物和某些能進(jìn)行光合作用的生物體內(nèi)的一類綠色色素，它在光合作用中起著至關(guān)重要的作用。葉綠素有多種類型，如葉綠素a、b、c、d，以及原葉綠素和細(xì)菌葉綠素等，它們各自存在于不同的生物體中，并主要在紅光和藍(lán)紫光區(qū)域有最大的吸收光帶。葉綠素?zé)晒鉁y(cè)定技術(shù)是一種基于植物光合作用的非破壞性測(cè)量技術(shù)。其基本原理是通過測(cè)量葉綠素在光合作用過程中產(chǎn)生的熒光信號(hào)，來分析植物的光合作用效率、生長(zhǎng)狀態(tài)等信息。這一技術(shù)的發(fā)展得益于調(diào)制技術(shù)和飽和脈沖技術(shù)的出現(xiàn)。
調(diào)制技術(shù)允許測(cè)量光以一定的頻率開/關(guān)，而檢測(cè)器只記錄與測(cè)量光同頻的熒光。這使得葉綠素?zé)晒鉁y(cè)量能夠在野外環(huán)境下進(jìn)行，避免了傳統(tǒng)“黑匣子”測(cè)量中避免環(huán)境光的限制。
飽和脈沖技術(shù)則是通過打開一個(gè)持續(xù)時(shí)間很短的強(qiáng)光，關(guān)閉所有用于光合作用的電子門，使葉綠素?zé)晒膺_(dá)到最大。通過測(cè)量飽和脈沖前后的熒光信號(hào)變化，可以計(jì)算出植物光合系統(tǒng)的最大量子產(chǎn)量和實(shí)際量子產(chǎn)量，從而反映植物的潛在最大光合能力和當(dāng)前的實(shí)際光合效率。
具體來說，當(dāng)植物經(jīng)過充分暗適應(yīng)后，所有電子門均處于開放態(tài)，此時(shí)打開測(cè)量光得到的熒光信號(hào)為Fo。給出一個(gè)飽和脈沖后，所有的電子門都將用于光合作用的能量轉(zhuǎn)化為熒光和熱，此時(shí)得到的熒光為Fm。根據(jù)Fm和Fo可以計(jì)算出PS II（光系統(tǒng)II）的最大量子產(chǎn)量Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm。
在光照下光合作用進(jìn)行時(shí)，只有部分電子門處于開放態(tài)。給出一個(gè)飽和脈沖后，得到的熒光為Fm’。根據(jù)Fm’和F可以求出在當(dāng)前的光照狀態(tài)下PS II的實(shí)際量子產(chǎn)量Yield=ΦPSII=ΔF/Fm’=(Fm’-F)/Fm’。
葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)不僅可以用于測(cè)量植物的光合作用效率，還可以通過分析熒光淬滅現(xiàn)象來揭示植物的光保護(hù)能力和耗散過剩光能的能力。此外，葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)還具有快速、靈敏和非破壞性等優(yōu)點(diǎn)，使得它在植物生理學(xué)、生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
WALZ公司首席科學(xué)家Ulrich Schreiber博士利用調(diào)制技術(shù)和飽和脈沖技術(shù)，設(shè)計(jì)制造了全世界第一臺(tái)PAM熒光儀，為葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)的發(fā)展和應(yīng)用做出了重要貢獻(xiàn)。目前，葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于植物生理生態(tài)研究、作物產(chǎn)量預(yù)測(cè)、森林健康監(jiān)測(cè)等多個(gè)領(lǐng)域。
