叶绿素荧光成像系统的应用

叶绿素荧光可以反映光能吸收、 激发能传递和光化学反应等光合作用的原初反应过程,而且与电子传递、质子梯度的建立及ATP的合成和CO2固定等过程有关。几乎所有光合作用过程的变化都可通过研究叶绿素荧光反映出来。它与分光光度法比较,优点是:荧光法测定水体中叶绿素a的灵敏度、精密度和准确度较好,该法测定结果与分光光度法无显著性差异,而且具有简便快捷的特点。

叶绿素荧光仪荧光动力学

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。

叶绿素荧光成像系统原理说明

叶片是进行光合作用的主要器官，叶绿体是进行光合作用的主要细胞器。叶绿体是由叶绿体膜包裹起来的组织，膜内主要含有基质、基粒、类囊体。叶绿体的光合色素主要集中在基粒之中，光能转换为化学能的主要过程是在基粒中进行的。
在高等植物体内含有光合色素包括叶绿素和类胡萝卜素两种，一般情况下以3:1的比例存在于类囊体的膜中。叶绿素分为叶绿素a和叶绿素b,类胡萝卜素分为胡萝卜素和叶黄素。 叶绿素不溶于水，而溶于有机溶剂。从化学性质讲，叶绿素是叶绿酸的产物，叶绿酸的两个羟基分别被甲醇和叶绿醇酯化而得到的，对光、热、酸敏感，能发生皂化反应，性质不稳定。
光合作用是高等植物从外界环境获取能量的重要途径，是高等植物进行生命活动的基础。由绿色植物发射的叶绿素荧光以一种复杂的方式表达光合作用活性和行为。当光子照射绿色植物的叶片时，光能在叶片的分配有反射、透射和吸收等三种主要的去激途径。叶绿素分子吸收的光能除了大部分进行光化学反应外，少部分会以热耗散和荧光的方式释放出来。
在植物光合作用过程中，叶绿素色素分子对光能的吸收及能量的转变途径中包括着极复杂的生物物理及生物化学过程。在叶绿体内激发能从叶绿素b向叶绿素a的传递效率几乎达到99%,所以检测不到叶绿素b的荧光，因此，在对叶绿素荧光进行分析时，通常是指叶绿素a发出的荧光，光合作用过程中有两种不同的光化学反应，他们发生在相关联的不同色素基团中，这些基团被称为PSI和PSII。在常温下，PSI色素系统基本不发荧光，接近95%的被检测到的，叶绿素荧光信号来源于PSII相关的叶绿素分子，因此，我们研究的叶绿素荧光光谱主要由PSII相关叶绿素分子产生的。

叶绿素荧光成像系统产品特点

全自动开合叶室，程序控制叶室闭合进行暗适应测量，测量ΦII, FV/FM, PAR和温度，快门实现叶绿素荧光诱导曲线、NPQ弛豫和RLC（快速光曲线），无人值守自动监测，自动增益和自动归零功能：自动在野外进行正确设置，数据采集器可同时操作多个传感器，简单开关启动水下或陆地测量程序，全防水可达50m，潜水坚固不锈钢或工程塑料设计，扩展大型外壳与电池包，利用易用软件选择所供程序或设定程序，根据程序，可自动运行达72h，开合型传感器可通过电脑控制，用于预田间实验，增加数采可以扩展到多个传感器（同时测量可达15个）。

叶绿素荧光成像系统的应用参数

Fo, Fm, Fv/Fm, F, Fm’, Fo’, ΔF/Fm’, qP, qL, qN, NPQ, Y(NO), Y(NPQ), rETR, PAR, T等。

多轮饱和脉冲调制荧光(PAM)

激发光： 470 nm，小于1 umol m2 s-1

光化光 ：白 LED，zui大光强3300 umol m2 s-1

饱和脉冲：白光LED，zui大光强7800 umol m2 s-1

PSI 激发光：远红光735 nm，zui大光强40 umol m2 s-1

PAR 传感器: 余弦校正2Φ传感器400-700 nm

温度传感器: 分辨率±0.1 °C，量程 -5~ +40 °C

操作温度: 0 °C ~45 °C

储存温度: -5 °C~60°C

潜入 50 m深或5bar

电源: 16.8V 4.5Ah，可充电NiMH电池包

叶绿素荧光成像系统的应用
藻类细胞内的叶绿素分子通过直接吸收光量子和间接通过捕光色素吸收光量子得到能量后,从基态跃迁到激发态,并产生荧光。
1、叶绿素a是绿色的光合作用色素,是衡量藻类生物量的主要标志,是一种其浓度能被荧光仪定的荧光分子。光线的变化、温度、度、可溶物质和藻类健康状况均对荧光有显著影响,从而影响叶绿素a浓度的确定。
2、光线的影响，光线的变化对藻细胞中的荧光有显著的影响。在光线较低的时候,藻细胞会将叶绿体退到细胞的外围以获得更多的光线,或者产生更多的叶绿体。这2种反应会导致不实的荧光数据,而不能代表实际的藻类生物量。而当光线太强时,藻类的生长会受到抑制而导致荧光低估了藻类的生物量。
3、温度的影响，所有的荧光都不同程度的受温度影响,温度与荧光成反比。
4、水质的影响，可溶解物质，叶绿素的降解产物、辅助色素和浊度均会影响荧光。
5、藻细胞的生理状态的影响，被藻细胞中包含的叶绿素吸收的光能有3种去向；被用于光合作用；产生热；以荧光形式重新发射。由于“健康”的藻细胞所吸收的光能可以充分地用于光合 作用,因而发射的荧光就比“垂死”的藻细胞少。

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