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叶绿素荧光分析方法叶绿素荧光分析具有观测手续简便,获得结果迅速,反应灵敏,可以定量,对植物无破坏、少干扰的特点。
它既可以用于叶绿体、叶片,也可以遥感用于群体、群落。
它既是室内光合基础研究的先进工具,也是室外自然条件下诊断植物体内光合机构运转状况、分析植物对逆境响应机理的重要方法。
现在人们可以通过叶绿素荧光分析估计量子效率、光合能力,利用荧光参数计算光合电子传递速率、胞间CO2浓度,并且试图利用荧光参数快速筛选遗传变异的植物。
有人甚至预言,将来荧光分析可能会代替气体交换测定。
20世纪80年代以来,调制荧光仪,特别是便携式荧光仪的商品化,使荧光分析在光合作用研究中得到这样广泛的应用,以至如果不懂荧光分析技术,便很难看懂近年的光合作用研究文献。
1.基本原理光合机构吸收的光能有三个可能的去向：一是用于推动光化学反应,引起反应中心的电荷分离及后来的电子传递和光合磷酸化,形成用于固定、还原二氧化碳的同化力(ATP和NADPH)；二是转变成热散失；三是以荧光的形式发射出来。
由于这三者之间存在此消彼长的相互竞争关系,所以可以通过荧光的变化探测光合作用的变化(图4-1)。
实际上,以荧光形式发射出来的光能在数量上是很少的,还不到吸收的总光能的3%。
在很弱的光下,光合机构吸收的光能大约97%被用于光化学反应,2.5%被转变成热散失,0.5%被变成红色(在体内,叶绿京的荧光发射峰在685nm左右)的荧光发射出来；在很强的光下,当全部PSII反应中心关闭时,吸收的光能95%～97%被变成热,而2.5%～5.0%被变成荧光发射[l]。
在体内,由于吸收的光能多被用于光合作用,叶绿素a荧光的量子产额(即量子效率)仅仅为0.03～0.06。
但是,在体外,由于吸收的光能不能图4-1叶绿素分子的光激发被用于光合作用,这一产额增加到0.25～0.30[2]。
在室温条件下,绝大部分荧光来自PS II 天线[1,3],而不是反应中心的叶绿素a分子[4,5]。
第四章 叶绿素荧光技术应用第一节 叶绿素荧光参数及其意义韩志国，吕中贤（泽泉开放实验室，上海泽泉科技有限公司，上海，200333）叶绿素荧光技术作为光合作用的经典测量方法，已经成为藻类生理生态研究领域功能最强大、使用最广泛的技术之一。
由于常温常压下叶绿素荧光主要来源于光系统 II 的叶绿素 a ，而光系统 II 处于整个光合作用过程的最上游，因此包括光反应和暗反应在内的多数光合过程的变化都会反馈给光系统 II ，进而引起叶绿素 a 荧光的变化，也就是说几乎所有光合作用过程的变化都可通过叶绿素荧光反映出来。
与其它测量方法相比，叶绿素荧光技术还具有不需破碎细胞、简便、快捷、可靠等特性，因此在国际上得到了广泛的应用。
1 叶绿素荧光的来源藻细胞内的叶绿素分子既可以直接捕获光能，也可以间接获取其它捕光色素（如类胡萝卜素）传递来的能量。
叶绿素分子得到能量后，会从基态（低能态）跃迁到激发态（高能态）。
根据吸收的能量多少，叶绿素分子可以跃迁到不同能级的激发态。
若叶绿素分子吸收蓝光，则跃迁到较高激发态；若叶绿素分析吸收红光，则跃迁到最低激发态。
处于较高激发态的叶绿素分子很不稳定，会在几百飞秒（fs ，1 fs=10－15 s ）内通过振动弛豫向周围环境辐射热量，回到最低激发态（图 1）。
而最低激发态的叶绿素分子可以稳定存在几纳秒（ns ，1 ns=10－9s ）。
A 较高激发态 B 热耗散吸收蓝光 吸收红光 最低激发态 能量荧光 基态蓝波长红荧光图 1 叶绿素吸收光能后能级变化（A ）和对应的吸收光谱（B ）（引自韩博平 et al., 2003）处于最低激发态的叶绿素分子可以通过几种途径（图 2）释放能量回到基态(韩博平 et al., 2003; Schreiber, 2004)：1）将能量在一系列叶绿素分子之间传递，最后传递给反应中心叶绿素 a ，用于进行光化学反应；2）以热的形式将能量耗散掉，即非辐射能量耗散（热耗散）；3）放出荧光。
第31卷第6期2010年6月仪器仪表学报Ch i nese Journa l o f Sc ientific Instru m entV ol 31N o 6Jun . 2010收稿日期:2008 12 R ece i ved D ate :2008 12*:( 叶绿素荧光检测技术及仪器的研究*赵友全1, 魏红艳1, 李丹1, 刘宪华2, 张鑫2, 刘子毓1(1 天津大学精密仪器与光电子工程学院天津 300072; 2 天津大学环境学院天津 300072摘要:湖泊水华的爆发给人们日常生活和生产带来很大的危害, 水体富营养化、水中浮游植物和藻类的大量繁殖是产生水华的主要原因。
水中叶绿素可作为水体营养的跟踪指示器, 快速检测水中的叶绿素含量可以预警水体营养程度和水质污染。
基于叶绿素荧光的光谱特征, 提出了一种可快速现场用的水体营养检测技术、研制了叶绿素荧光检测仪器, 通过现场实验跟踪监测了天津大学敬业湖水体在春夏之交的浮游植物含量的分布、生长和气候变化的影响。
关键词:水华; 富营养化; 叶绿素; 荧光光谱中图分类号:X 85 文献标识码:A 国家标准学科分类代码:610. 3040Research on the techni que and i nstru m ent of chl orophyll fl uorescence m easure m entZhao Y ouquan 1, W eiH ongyan 1, LiD an 1, L i u X ianhua 2, Zhang X in 2, L i u Ziyu1(1C ollege of P recision Instru m ent and Op t o E lectronics Engineer i ng, T ianjin Un i ver sit y, T ianjin 300072, China;2School of Environ m ental Science and Eng i neering , T ianjin Universit y, T ianjin 300072, Ch i naAbst ract :W ater bloo m in lakes brings a great danger to da ily life and producti o n , wh ich is pri m aril y due to w ater eutroph ication and rap i d i n crease o f the a m ount of algae and phytop lankton . A s an i n dicator ofw ater eutroph ication, rapid detection o f chlorophy ll content i n w ater can pred i c t the ex tent ofw ater eutroph icatio n and po llution . Based on t h e spectra l characteristics o f ch l o r ophy ll fl u orescence , t h is paper reports a ne w techn i q ue for the m easure m en t of eutroph icati o n and a chlorophyll fluorescence detecting instrum en. t The sensitiv ity o f the i n str um ent is up to 3 10-6. A lot o f experi m ents of track i n g the d istri b uti o n and gro w th of phytoplankton , and the i m pact o f c li m ate change w ere carried out i n the Jingye lake i n T ian jin Un iversity . K ey w ords :w ater b l o o m; eutroph ication; ch l o rophy l; l fluorescence spectrum1 引言近年来, 我国连年出现太湖、芜湖、松花江等水危机, 由于蓝绿藻类在水体中持续爆发, 使得水中浮游植物剧增、水中氧分耗尽、水体呈现大面积缺氧状态, 水中生物因此大量死亡。
