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簡述熒光理論及l(fā)icor L1-6800儀器介紹

時間：2023/9/25閱讀：1680

測量氣體交換有助于表征葉水平 CO2和 H2O通量、氣孔導(dǎo)度等。脈沖幅度調(diào)制 (PAM) 葉綠素a熒光測量提供有關(guān)光驅(qū)動電子轉(zhuǎn)移率 (ETR)、非光化學(xué)猝滅 (NPQ) 以及在葉子吸收多余能量時保護(hù)葉子的其他反應(yīng)的信息。它們共同揭示了對光生物學(xué)的更多見解。

結(jié)合氣體交換和熒光

與單獨(dú)使用任一技術(shù)相比，對同一葉面積上的氣體交換和葉綠素?zé)晒膺M(jìn)行綜合分析可以提供更完整的光合作用圖片。例如，當(dāng)一起使用時，這些技術(shù)可以提供一種評估途徑的方法 CO2從葉細(xì)胞間氣隙擴(kuò)散到葉綠體。

的電阻 CO2沿著這條途徑目前是旨在提高植物水分利用效率的深入研究的主題。鑒于缺水限制了全球植物的生產(chǎn)力，了解這些擴(kuò)散過程至關(guān)重要。

葉面及以外的氣體交換

CO2和 H2O葉層的氣體交換或 CO2交換水生樣品時，LI-6800可以直接測量 CO2吸收來表征樣品的光合同化率。

葉級

LI -6800使用穩(wěn)態(tài)同化方程測量葉級氣體交換，其中A為 CO2同化，μ是流速， c1和 c2是 CO2樣品前后的濃度，S為葉面積。

水

同化是根據(jù)濃度差和流速計算的，

其中A是 CO2同化，μ是流速， c1和 c2是 CO2樣品前后的濃度，w 1和w 2為樣品前后的水蒸氣。質(zhì)量平衡計算給出通量 CO2液體樣品和比色皿頂部空間之間。通量與水生樣品的真實碳同化和碳酸鹽系統(tǒng)動力學(xué)耦合。當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化為細(xì)胞密度、質(zhì)量或葉綠素含量時，水生室提供 µmol 的測量值 CO2 cell-1 s-1, 微摩爾 CO2 mg-1 s-1，或微摩爾 CO2 µg-1 s-1。

土壤 CO2通量

用于土壤調(diào)查測量 CO2通量室 (6800-09)，LI-6800作為封閉系統(tǒng)運(yùn)行。它使用熟悉的土壤氣體通量方程計算氣體交換，

其中 Fc是通量 CO2，V為系統(tǒng)容積，P為大氣壓力，W為室內(nèi)水摩爾分?jǐn)?shù)，R為氣體常數(shù)，S為土壤面積，T為室內(nèi)空氣溫度，dC'/dt表示干燥變化 CO2濃度隨時間 ( t ) 的變化。

動態(tài)同化™技術(shù)

基于穩(wěn)態(tài)氣體方程的重新表述，動態(tài)同化技術(shù)可以測量非穩(wěn)態(tài)條件下的光合氣體交換，如方程所示，

其中A為 CO2同化，μ 是流速， c1和 c2是 CO2樣品前后的濃度，S為葉面積，dC/dt為變化率 CO2在系統(tǒng)中。動態(tài)同化方程表明，穩(wěn)態(tài)是質(zhì)量平衡方程的特例，其中dC/dt等于 0（Saathoff 和 Welles，2021）。配備 6800-01A 熒光計的 LI-6800 是具備動態(tài)同化技術(shù)的儀器。也只有這個儀器只具備動態(tài)同化技術(shù)。

多相 Flash™ 熒光

改進(jìn)了氣體交換和熒光的組合測量。

葉面均勻照明

通過氣體交換和熒光的綜合評估來了解葉級過程需要被研究的葉區(qū)被高度均勻的光源照亮。否則，氣體交換參數(shù)可能會人為地不準(zhǔn)確，從而導(dǎo)致錯誤傳播到許多其他參數(shù)。

LI -6800熒光計光源高度均勻，90% 的葉面積上的光強(qiáng)度為平均值的 ±10%。這種高光均勻性最大限度地減少了可能導(dǎo)致氣體交換測量錯誤的偽影，并混淆了需要比較氣體交換和 PAM 葉綠素?zé)晒?/span>參數(shù)的過程的理解。

高強(qiáng)度閃光

必須知道最大熒光產(chǎn)量才能準(zhǔn)確估計 ETR 和 NPQ 以及其他幾個重要參數(shù)。從以前看，最大熒光產(chǎn)量的估計是通過使用稱為“飽和閃光"的短（一秒或更短）、高強(qiáng)度（比全日光高許多倍）的閃光來實現(xiàn)的。隨著光強(qiáng)度的逐漸增加，熒光產(chǎn)量呈雙曲線向漸近線增加，此時可以最準(zhǔn)確地近似最大熒光產(chǎn)量。

當(dāng)在受照射的葉子中測量時，估計最大熒光產(chǎn)量（Fm'）需要使用自然界中植物從未遇到過的光強(qiáng)度。此外，隨著 NPQ 在葉子中不斷發(fā)展，Fm' 的估計需要更高的強(qiáng)度，這開始發(fā)生在遠(yuǎn)低于全日照的光強(qiáng)度下。

LI -6800熒光計可提供高達(dá) 16,000 µmol 的傳統(tǒng)飽和閃光 m-2 s-1葉面積超過6 cm2; 這是其他商業(yè)熒光計無法做到的。

多相 Flash™ 熒光可準(zhǔn)確估計 Fm'

通過其他計算的熒光參數(shù)準(zhǔn)確測量 Fm'，確保準(zhǔn)確測定非光化學(xué)猝滅 (NPQ)、能量依賴性猝滅 (qE)，光系統(tǒng) II 介導(dǎo)的電子傳輸?shù)牧孔赢a(chǎn)率 (ΦPSII)、實測電子傳輸速率（J）、葉肉電導(dǎo) (gm)。

Multiphase Flash™ 熒光這一創(chuàng)新技術(shù)可用于通過單次閃光事件快速估計無限輻照度下的熒光產(chǎn)量，這是對“真實"Fm 的更準(zhǔn)確測定。該值稱為外推最大熒光產(chǎn)量 (EFm’)，是對“真實"Fm' 的更準(zhǔn)確評估，與表觀最大熒光產(chǎn)量的傳統(tǒng)測量相反 (AFm’)使用傳統(tǒng)的矩形閃光燈。

實驗研究表明 EFm’值總是高于 AFm’使用越來越強(qiáng)的飽和閃光 (Q') 測量的值。在某些情況下，Fm' 的錯誤估計隨后會導(dǎo)致 Φ PSII的估計誤差高達(dá) 15-30%。此外，雖然測量值 AFm’隨著 Q' 的增加而逐漸增加，估計 EFm’除了很低Q' 之外，在相同 Q' 強(qiáng)度范圍內(nèi)測量的結(jié)果是恒定的，這表明使用多相 Flash™ 熒光方法可以在較低閃光強(qiáng)度下實現(xiàn) Fm' 的準(zhǔn)確估計。因此，由于該技術(shù)可用于使用中等閃光強(qiáng)度來估計 Fm'，因此可以研究對光損傷敏感的植物，同時降低飽和閃光造成損傷的風(fēng)險。

優(yōu)化的信噪比

獲得準(zhǔn)確熒光參數(shù)的一個方面涉及信噪比。這在熒光誘導(dǎo)曲線期間尤其重要，此時數(shù)據(jù)點被快速采集并進(jìn)行最小平均。

LI -6800使用精心改進(jìn)的協(xié)議，其中僅通過改變調(diào)制脈沖的頻率而不是脈沖幅度或脈沖寬度來改變調(diào)制光。這最終防止了暗適應(yīng)和光適應(yīng)葉子中的測量光誘導(dǎo)光合作用，并優(yōu)化了熒光信號。LI -6800提供預(yù)先確定的設(shè)定值，可優(yōu)化信噪比，且不會違反 PAM 葉綠素熒光技術(shù)。

用于感應(yīng)動力學(xué)的高頻熒光計

LI-6800熒光計能夠以高達(dá) 250 kHz 的頻率調(diào)制測量光，能夠以高分辨率全面表征葉子的熒光誘導(dǎo)瞬態(tài)。

熒光誘導(dǎo) (OJIP) 曲線可作為快速評估關(guān)鍵色素結(jié)合蛋白復(fù)合物 PSII（光合作用在其中啟動）的精致光物理細(xì)節(jié)的一種手段。誘導(dǎo)曲線的不同轉(zhuǎn)變（以前稱為“OJIP 瞬態(tài)"）可用于測量植物的環(huán)境脅迫。LI -6800熒光計的不同之處在于它可以在誘導(dǎo)過程中測量兩種類型的熒光：1) 調(diào)制的熒光；2) 調(diào)制的熒光。2) 連續(xù)。OJIP 瞬變背后的光物理反應(yīng)會在一定的時間尺度內(nèi)發(fā)生。OJIP 瞬態(tài)的這些時間尺度要求在微秒到毫秒的時間尺度上進(jìn)行測量。LI -6800熒光計可以在 4 微秒到數(shù)百毫秒的時間尺度上采集調(diào)制的連續(xù)熒光信號。

熒光誘導(dǎo)（OJIP）曲線。熒光誘導(dǎo)曲線是快速評估關(guān)鍵色素結(jié)合蛋白復(fù)合物 PSII（光合作用在其中啟動）的精致光物理細(xì)節(jié)的一種手段。誘導(dǎo)曲線的不同轉(zhuǎn)變（以前稱為“OJIP 瞬態(tài)"）可用于測量植物的環(huán)境脅迫。LI -6800熒光計的不同之處在于它能夠在誘導(dǎo)過程中測量兩種類型的熒光：1) 調(diào)制的熒光；2) 調(diào)制的熒光。2) 連續(xù)。OJIP 瞬變背后的光物理反應(yīng)會在一定的時間尺度內(nèi)發(fā)生。OJIP 瞬態(tài)的這些時間尺度要求測量能夠在微秒到毫秒的時間尺度上進(jìn)行。LI -6800熒光計可以在 4 微秒到數(shù)百毫秒的時間尺度上采集調(diào)制的連續(xù)熒光信號。

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