产品应用

相关产品

相关产品资讯

您现在的位置:首页 > 产品应用 > 系统方案 > 系统方案

光合探针荧光测量技术MPF--准确获取Fm'的新方法

来源:北京力高泰科技有限公司 发布时间:2014-04-01 14:14:56 点击数:202 使用提问 咨询价格

光合探针荧光测量技术MPF--准确获取Fm'的新方法


 

        准确测量光下最大荧光产额Fm' 是植物叶片荧光参数测量的重点和难点。Fm' 的测量不准确将导致一系列相关荧光参数的错误计算,如非光化学淬灭系数NPQ和叶肉导度gm等。


        许多研究表明Fm'会随“饱和闪光”强度的增加而增大。PSII具有快速周转能力,传统“饱和闪光”技术无法将PSII反应中心受体侧完全还原,因此容易造成对于光下最大荧光产额Fm'的低估。解决方案是首先测量多个不同“饱和闪光”梯度下的表观AFm', 进而建立“饱和闪光”强度的倒数与它的线性方程关系,求算当“饱和闪光”趋向于无穷大时对应的荧光产额Fm'(文献参考:Earl,H. And Ennahli, S. Estimating photosynthetic electron transport via chlorophyll fluorometry without Photosystem II light saturation. Photosynthesis Research, 2004,82 : 177~186.)。这种方法非常耗时,因此限制了其在实际测量中的应用。


        不仅如此,在运用传统“饱和闪光”技术测量时还需要假设过程速率常数(如kF, kD等)维持不变且没有触发副反应,而很多研究表明上述假设在高强度“饱和闪光”下不成立。

    
        针对传统“饱和闪光”存在的这些不足,美国LI-COR公司的技术团队于2009年推出一项新技术Multiphase FlashTM


         Multiphase FlashTM多相闪光技术可以在一次短暂闪光过程中(~1s)快速测量多个闪光强度以及与之相对应的荧光产额AFm',通过线性拟合准确推算EFm'。实验结果表明:
      (1)在不同“饱和闪光”强度下,通过Multiphase FlashTM方法推算得到的EFm'差异不显著且总是高于传统方法测量所得结果。通过 EFm' 计算得到的 ΦPSII 能比传统“饱和闪光”技术测量结果高15-30%;
      (2)将 EFm' 计算得到的电子传递速率 J 与净光合速率 A建立线性方程,其斜率为4.7±0.2,即大约4.7个电子固定1个CO2,与理论值相符,文献请参考LI-COR专家组于2013年发表于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.”。


        而且针对传统“饱和闪光”技术测量无法避免触发副反应的事实,Multiphase FlashTM技术可以在低强度“饱和闪光”下推算EFm',如图所示光强4500到9000μmolm-2s-1,采用Multiphase FlashTM多相闪光技术得到的EFm'基本保持不变;而使用传统“饱和闪光”技术得到的AFm'在“饱和光强”;从4500到9000μmolm-2s-1变化过程中持续增加,并不见真正“饱和”。可见,Multiphase FlashTM多相闪光技术能在低强度“饱和闪光”下,如4500μmolm-2s-1,推算出更真实的EFm',最大程度上减少了这些由于太过高强度饱和闪光导致副反应的发生,因此非常适用于那些可能会造成光损伤植物的荧光测定。
 
 
传统“饱和闪光”Multiphase FlashTM多相闪光技术的设计区别

如下图:
 
传统“饱和闪光”,也叫矩形闪光(RF)测量方法:打一个饱和闪光(Q),持续大约400〜1200 毫秒,期间持续记录荧光值,选取最高荧光值为AFm'。
 
        Multiphase FlashTM多相闪光技术分三阶段:

(1)先打一个饱和闪光(Q),持续时间大约为300毫秒,用以还原QA-PQ库;

(2)匀速降低Q值大约300毫秒;

(3)回到最初的高Q值,保持约300毫秒,检查闪光引起的非光化学淬灭(QN)
 
        根据第二阶段获得的Fm'值与1E4/ Q做回归分析来估算光强无限大时的最大荧光值。
 
Multiphase FlashTM多相闪光技术优于传统“饱和闪光”的其他证据
        使用Multiphase FlashTM多相闪光技术,即曲线拟合获取截距方法(intercept method)估算出最大的、真实的EFm',由EFm'计算得到的电子传递速率J和总CO2同化速率之间的效率关系是真实的,满足理论要求的,而使用传统饱和闪光单一饱和闪光(single pulse method)得到的表观最大荧光产额AFm',由AFm'计算得到的电子传递速率和总CO2同化速率之间的关系是背离理论的,明显小于4,如下图所示,左图为Loriaux S.D.于2013年发表于Plant Cell & Environment上的文章所述;右图为Earl H.于2004年发表于Photosynthesisi Research上的实验结论。
 
电子传递速率J和CO2总同化速率之间的量化关系
(理论最大效率:4个电子固定1个CO2
 
使用Multiphase FlashTM多相闪光技术得到的EFm'计算出叶肉导度gm比传统“饱和闪光”方法得到的AFm'计算出的叶肉导度gm更真实合理,见下图: