植物叶绿素荧光成像系统

植物叶绿素荧光成像系统原理

叶绿素分子吸收光能（激发能）后，由基态跃迁到激发态，激发态是不稳定的状态，就会再回到基态，电子由基态回到基态的过程中，大部分能量转向反应中心推动光化学反应及后来的电子传递光合磷酸化，固定。还原CO2最终将能量贮存在有机物中，一小部分能量以热的形式耗散，再有一部分能量以荧光的形式发出。这三者之间是此消彼长相互竞争的关系。因此我们可以用叶绿素荧光来研究光合作用的变化。

光合作用机理

光合作用的是能量及物质的转化过程，首先由叶绿素将光能转化成电能，经电子传递产生ATP和NADPH形式的不稳定化学能，最终转化成稳定的化学能储存在糖类化合物中。
光反应：吸收光能，合成一些如ATP、NADPH等高能物质，用以维持细胞生长；
暗反应：利用ATP、NADPH固定二氧化碳，生成一些列碳水化合物 叶绿素荧光动力学包含着光合作用过程的重要信息，如光能的吸收和转化。能量的传递与分配、反应中心的状态，过剩能量的耗散以及反映光合作用的光抑制和光破坏。应用叶绿素荧光可以对植物材料进行原位、无损伤的检测，且操作步骤简单。所以叶绿素荧光越来越受到人们的青睐，在光合生理和逆境生理等研究领域有着广泛的应用。

构成
电源
光源：测量光源、光化光源、饱和光源
信号探测器 滤波器
其他传感器

植物叶绿素荧光成像系统参数

测量：利用PSII来测量光合效率

手持式操作：应用枪托式，单拇指操作与激发测量等

光源重量：光源利用坚固耐用塑料设计的，可以野外应用

用户界面：设置测量界面、下载数据容易方便

应用饱和闪光与蓝色激发光进行PSII的测量

利用余弦校正传感器测量光量子强度（PAR）

拇指灵活操作能够快速进行叶片的固定与分离

可选叶片温度传感器

手持式读表能够存储数据
Meter——检测并调整测量光闪的强度
OJIP曲线—— Kautsky Effect的快速上升部分
暗适应下PSII的量子产额的量子产额[Fv/Fm=(Fm-Fo )/ Fm]
光适应下PSII的量子产额的量子产额[Fv&＃39;/Fm&＃39;=(Fm&＃39;-Fo&＃39;)/ Fm&＃39;]
光适应下的PSII反应中心开放的比例[qp=(Fm&＃39;-Fs)/(Fo&＃39;-Fm&＃39;)]
光适应下PSII的实际光化学效率[φPSII=(Fm&＃39;- Fs)/Fm&＃39;]
光适应下的非光化学猝灭(NPQ=Fm/Fm&＃39;-1）

叶绿素荧光成像系统光系统PSⅡ反应中心的光化学分析

荧光随时间变化的曲线称为叶绿素荧光诱导动力学曲线。通过研究叶绿素荧光曲线可以获得许多重要的信息。下面分析一些常见的光化学反应参数

Fv/Fm它被称为PSⅡ的光化学量子产量,反映的是当所有PSⅡ反应均处于开放状态时的量子产量，是应用、使用频率的一个参数。在正常生理状态下，它是一个很稳定的值，藻类约为0.65。当藻类受到胁迫时，其值显著下降。因此它可作为研究光抑制或各种环境胁迫对光合作用影响的重要指标。

Fv′/Fm′被称为PSⅡ光化学的有效量子产量，代表了激发能被开放的PSⅡ反应中心捕获的效率，它定量了由于热耗散的竞争作用而导致PSⅡ的光化学被限制的程度。

ФII被称为PSⅡ光化学能量转化的有效量子产量。在正常情况下，与CO2固定有很好的线性关系，但样品受到胁迫时，由于光呼吸或假环式电子传递的影响，与CO2的固定并不呈线性关系。 　 qp被称为叶绿素荧光的光化学淬灭，即激发能被开放的PSⅡ反应中心捕获并转化为化学能而导致的荧光淬灭，反映了光适应状态下PSⅡ进行光化学反应的能力，也即开放的PSⅡ反应中心所占的比例。