叶绿素荧光成像技术及其在光合作用研究中的应用

叶绿素荧光成像技术的原理与应用一、引言叶绿素是植物中最重要的光合色素，是植物进行光合作用的基础。

溶剂化的叶绿素主要吸收蓝色和红色光，在500～600和650～700nm波长范围内，具有两个吸收峰。

叶绿素荧光成像技术是基于叶绿素发出的荧光信号来进行影像测量的一种实时、无创的模拟测量方法。

本文将介绍叶绿素荧光成像技术的原理、实验流程及其应用。

二、原理叶绿素荧光成像技术是基于叶绿素荧光的成像，叶绿素荧光受光强度和环境因素的影响而变化，可以反映植物的生长状态、光合作用效率和叶片生理变化等信息。

叶绿素荧光成像系统具有高时间分辨率、高空间分辨率的特点，可以获取全景、彩色、实时和定量信息。

叶绿素荧光成像技术主要是利用荧光成像仪和其他仪器支持，通过蓝/绿或红/绿激发光、荧光图像采集和分析等步骤，可以获得叶绿素的分布信息。

三、实验叶绿素荧光成像技术的实验主要分为两个步骤：激发和成像。

首先是激发，将叶片放入光合器中，用荧光成像仪对植物叶片进行光激发，根据荧光成像仪的激光幅度，可以调整植物叶片的荧光强度。

之后，进行成像，将植物叶片放到荧光成像仪中进行拍摄，获取叶绿素的发光信号。

最后，通过荧光照片的处理，可以计算叶片荧光强度和叶绿素荧光参数，如最大光化学利用率、植物光合作用效率等。

四、应用叶绿素荧光成像技术的应用非常广泛，主要涉及到生物学、生态学、农业、气象学，特别适用于植物生长状态监测、植物抗性研究、光合作用效率评估等。

一些具体的应用领域可以如下简要介绍：1.光合作用研究叶绿素荧光成像技术可用于研究植物的光合作用效率、光能利用和光保护机制。

典型的光合作用实验是通过比较光照和黑暗条件下植物的荧光变化来确定植物的光合反应和光保护机制。

2.气候变化影响研究在气候变化方面，叶绿素荧光成像技术可用于研究气候变化导致的植物响应和适应。

通过对多个季节的荧光成像分析可以确定气候变化对地上层和植物生长的影响。

3.生态环境研究叶绿素荧光成像技术可用于研究萎缩地区的植被恢复和生态系统的响应。

叶绿素荧光在光合作用研究中的应用光合作用是生命活动中最为基础的过程之一，是植物通过气体交换和能量变换，将太阳能转化为生物能的过程。

在这一过程中，叶绿素是一种起到至关重要作用的物质，其荧光也成为了研究光合作用的一个重要工具。

本文将介绍叶绿素荧光在光合作用研究中的应用及其相关机制。

一、叶绿素荧光的基本概念叶绿素是一种广泛存在于绿色植物、藻类和一些细菌中的色素，其主要功能是对光能的吸收与转移。

在光合作用中，叶绿素可以通过光化学反应将太阳能转化为固定化合物的能量。

然而，当叶绿素分子所吸收的光子能量超过其转化能力时，叶绿素分子就会处于“激发态”，并通过荧光辐射的形式重新释放出多余的能量。

这种释放出的能量就是叶绿素荧光。

二、叶绿素荧光的特点及其测定方法叶绿素荧光的波长范围一般在640-750nm之间，其中680-690nm范围内的荧光波长用于反映植物光合作用的实际效率。

当叶绿素处于“激发态”时，其荧光发射光谱会发生改变，这种改变与其所处环境的不同而异。

因此，通过测量叶绿素荧光能够得到很多光合作用的信息，例如叶绿素的含量、光合作用的活性以及光合速率等。

目前，常用的测定叶绿素荧光的方法主要包括激发-发射光谱法、快速叶绿素荧光波动法和冷光源法等。

其中，快速叶绿素荧光波动法被广泛应用在光合作用研究中。

这种方法利用一个高速、高灵敏度的质谱仪，对荧光强度进行实时监测，并可以精确地测定荧光波动的特征。

通过这种方法，可以高效地获取光合作用反应链中的信息，进而揭示光合作用的机理。

三、1.检测光合作用的活性叶绿素荧光可以用于测定光合作用的活性，因为其荧光发射强度与光合作用的活性有很大的关系。

典型的情况下，光合作用的活性取决于其吸收到的太阳光能和其转化为生物物质的能力。

通过测定叶绿素荧光，可以检测光合作用过程中植物体内能量的流动和最终耗散，从而揭示光合作用的实际效率和转化效率。

此外，利用叶绿素荧光还可以评估不同物种对光合作用适应性的差异，有助于农业植物育种和种植品种的筛选。

叶绿素荧光成像技术在植物生长中的应用叶绿素荧光成像技术，是一种非侵入式的植物生长观测方法。

它可以在不对植物造成任何伤害的情况下，实时地观测植物的光合作用和植物生长状态。

叶绿素荧光成像技术的应用范围十分广泛，包括植物生长研究、环境监测、农业生产等方面。

叶绿素荧光成像技术的基本原理是，利用叶绿素分子在光合作用中产生的荧光信号，来反映叶片的光合效率。

这种荧光信号可以通过特殊的摄像设备，即叶绿素荧光成像仪来采集。

通过对采集到的荧光图像进行处理，可以得到植物的光合作用效率、光能利用率等多项指标，从而揭示植物生长状态和环境条件对植物生长的影响。

在植物生长方面，叶绿素荧光成像技术的应用主要集中在三个方面：一、对不同生长环境下的植物进行光合作用效率观测。

利用叶绿素荧光成像仪可以在植物生长中实时地观测其光合作用的运作情况。

通过在不同环境和条件下对植物进行观测，可以更加准确地了解植物生长的条件和需求，为生产和研究提供参考。

二、对不同植物的生长状态进行监测。

叶绿素荧光成像技术还可以用于对不同植物的生长状态进行监测，从而判断不同的生长阶段、生长速度等。

这对于农业生产和植物育种方面都具有很大的意义，可以指导地面管理、育种选材等方面的工作。

三、对不同生物模型进行生长动态分析。

除了对植物进行观测之外，叶绿素荧光成像技术还可以用于对其他生物模型的生长状态进行监测。

例如，可以将该技术应用于对微生物、食品发酵过程等生物模型进行生长动态分析，从而更好地了解生物系统的生成规律和规律变化，为相关研究提供参考。

总之，叶绿素荧光成像技术的应用具有非常广泛、多样化的特点。

通过该技术可以实时地观测不同生境下植物的生长状态，从而更好地了解植物的光合作用效率、生长阶段等内容。

这对于农业生产、生物育种和环境监测都具有很大的实用价值。

因此，该技术的发展和应用前景十分广阔。

叶绿素荧光分析技术在植物生物学研究中的应用叶绿素荧光分析技术（Chlorophyll Fluorescence Analysis, CFA）是一种广泛应用于植物生物学研究的非侵入性、快速、准确的技术手段。

通过测量光合作用中叶绿素荧光的特性，可以获得植物生理和生化过程的相关信息，包括光合效率、光抑制程度、损失机制等。

叶绿素荧光分析技术已经在植物生物学研究的各个领域得到了广泛的应用。

首先，叶绿素荧光分析技术可以用于研究植物的光合作用效率。

光合作用是植物生长和发育的关键过程，而叶绿素荧光是光合作用活性的直接反映。

通过测量叶绿素荧光参数，如最大光化学效率（Fv/Fm）、有效光量子产生率（Yield）、电子传递速率（ETR）等，可以评估植物的光合作用效率，并揭示光合作用过程中的限制因素和调节机制。

其次，叶绿素荧光分析技术可用于研究植物的抗逆性。

植物在生长过程中会面临各种逆境胁迫，如高温、干旱、盐碱等。

这些逆境胁迫会影响植物的生理和生化过程，进而降低植物生长和产量。

叶绿素荧光分析技术可以通过测量不同荧光参数的变化，如非光化学淬灭（NPQ）、非光化学猝灭（qN）等，评估植物对逆境胁迫的响应和适应能力，有助于筛选和培育抗逆性较高的植物品种。

第三，叶绿素荧光分析技术还可以用于研究植物的生长发育和叶片退化过程。

植物的生长和发育是一个复杂的过程，受光照、温度、水分等环境因素的影响。

叶绿素荧光分析技术可以通过测量荧光参数的变化，如初级光化学光谱（O-J-I-P曲线）、最大劲度光化学效率（Vj）、ABS/RC等，评估植物的生长发育状态和叶片衰老程度，为优化植物的生长环境和调控光合作用提供依据。

最后，叶绿素荧光分析技术还可以应用于环境污染监测和生态系统研究。

环境污染物对植物生长和光合作用活性的影响是导致生态系统退化的重要因素之一、叶绿素荧光分析技术可以通过测量不同荧光参数的变化，如荧光上升动力学曲线（Fs）和最大荧光高度（Fm’）、电子传递速率（ETR）等，评估植物对环境污染的响应程度和生态系统的健康状况。

光合细胞中叶绿素荧光的成像技术及应用生命离不开光合作用，而叶绿素则是光合作用过程中不可或缺的一部分。

在光合作用中，叶绿素吸收光能并将其转换成能量，然而它们也会发生叶绿素荧光现象。

叶绿素荧光是指在光条件下，叶绿素分子发生荧光反应，发出可见光的现象。

因此，叶绿素荧光被广泛应用于生命科学中，特别是生物成像领域。

叶绿素荧光成像技术是一项非破坏性的光学检测技术，它自然地将光合作用和叶绿素荧光显像结合在一起，通过光学成像技术来研究各种生物的代谢状态和结构。

该技术已被广泛用于诸如植物、藻类、细菌、海洋生物等各种生物体系的研究中。

本文将着重介绍叶绿素荧光成像技术在光合细胞中的应用。

一、叶绿素荧光成像技术的原理叶绿素荧光成像技术依赖于叶绿素荧光的发射。

在光合作用期间，光线通过叶绿素分子时，一部分光线被吸收，另一部分则被散射。

被吸收的光线被转化为能量，使叶绿素电子激发到激发态，然后这些电子向其他叶绿素分子传递能量，而其中的一部分能量将不被利用而被转化成热能或叶绿素荧光。

荧光是一种自发的、瞬间的光反应，它释放一个光子并导致分子从激发态恢复到基态。

因此，荧光可以反映叶绿素分子在某些条件下的状态。

二、叶绿素荧光成像技术的应用1. 了解光合细胞的状态叶绿素荧光成像技术可以通过观察绿色荧光物质如何转化成不同光线和颜色，以了解光合细胞中叶绿素的状态。

通过叶绿素荧光成像技术，可以有效地检测到细菌、藻类和植物的光合作用中的一些特定环节的反应和变化。

在这些生物中，生物体荧光图像的形态和位置与光合成效率之间存在一定的关系，在不同的生长和环境条件下，不同类型的光合细胞体会显示出不同的光谱特性和荧光图像特征。

2. 研究光合细胞的构造及其变化叶绿素荧光成像技术可以将叶绿素荧光作为一种非侵入性探针，直接了解到光合细胞的光学特性，以及组织，细胞和光合体中的叶绿素和类叶绿体含量。

在研究植物和藻类时，这项技术对细胞结构、形态和吸收光光谱等方面的探究具有极大的帮助。

分析叶绿素荧光的原理和应用叶绿素荧光是一种十分常见的现象，它不仅仅是生命科学领域中的一个重要指标，同时还有广泛的应用前景。

本文将从原理、测量方法、应用方面进行分析，探究叶绿素荧光的作用和意义。

一、原理叶绿素荧光的产生是叶绿素分子吸收光子所产生的能量，在发生碰撞后的一部分能量导致光子发射出去发生荧光。

这种发射光谱是叶绿素基态发射峰的红外边，并且受到长波长（630 nm）和短波长（450-460 nm）激发的光谱区域。

其中，630 nm波长激光产生的荧光一般称为永久荧光（P叶绿素荧光），450 nm波长激光产生的荧光则通常称为瞬态荧光（R叶绿素荧光）。

叶绿素荧光的产生与叶绿素分子的光合作用有着密不可分的联系。

在光合作用中，叶绿体中的叶绿素会吸收光子，将其能量捕获并传递给其他分子，最后被转化为化学能。

但在某些情况下，能量被退回到叶绿素中，这样就会产生荧光发射。

因为荧光光谱的位置和形态与吸收光谱是相反的，所以通过荧光可以了解叶绿素分子的吸收和转移过程。

二、测量方法通过测量叶绿素荧光可以获取许多与光合作用有关的信息，包括叶绿素荧光发射的强度和发射峰的位置等。

测量叶绿素荧光的方法可以分为光谱测量和成像测量两种。

在光谱测量中，通常使用荧光光谱仪对样品进行测量。

通过选择合适波长的激发光及检测荧光的波长范围，可以获取不同波段的荧光光谱。

这种测量方法适用于对荧光分子光学特性的研究和对不同类型样品的快速分析。

成像测量则是通过显微成像技术实现的。

光学显微镜通常需要卷起样品和探针，然后将样品放在显微镜下面进行观察。

从这样的观察中可以光学地感知叶绿素荧光分布的空间分布和位置信息。

三、应用叶绿素荧光的应用非常广泛。

它可以用于控制光照条件和生长，了解植物的代谢和健康状态。

同时，还可以通过测量不同波段的荧光光谱和波长，对不同类型的样品进行研究和分析。

1. 光合作用研究光合作用是植物在光照下进行的复杂反应过程，荧光在这个过程中起着至关重要的作用。

叶绿素荧光成像方法在植物生理生态中的应用与优势植物是地球上最主要的生物之一，对于维持生态平衡和气候调节起着至关重要的作用。

了解植物的生理生态过程对于提高农作物产量、改善环境状况以及保护生态系统至关重要。

随着科技的不断发展，叶绿素荧光成像方法成为了研究植物生理生态的有力工具。

本文将探讨叶绿素荧光成像方法在植物生理生态中的应用与优势。

首先，叶绿素荧光成像方法能够提供植物光合效率的直观评估。

光合作用是植物生长发育的关键过程，同时也是植物对环境变化响应的重要途径。

通过测量叶绿素荧光，我们能够了解到植物在不同环境条件下的光合效率。

光合效率的高低与植物的生长和发育直接相关，因此对于农作物的生产以及植物适应环境变化的研究具有重要意义。

其次，叶绿素荧光成像方法能够实时监测植物的应激响应。

植物在遭受外界环境压力时，会产生一系列适应性反应以保护自身。

叶绿素荧光成像方法能够帮助我们监测植物的应激响应，例如盐碱胁迫、干旱、寒冷等。

通过叶绿素荧光成像，我们可以及时察觉植物对环境变化的响应，并进一步研究其调节机制，为植物应激耐性的改良提供理论依据。

叶绿素荧光成像方法还可以用于评估植物的营养状况和化学元素含量。

植物的健康状况直接影响到其生长和产量。

通过测量叶绿素荧光，我们能够了解到植物的营养状况，例如叶绿素含量、叶片结构以及氮、磷、钾等元素的吸收和利用。

这种非破坏性、快速、直观的评估方法可以帮助农民和研究人员更好地管理植物的生长环境，提高农作物产量和质量。

另外，叶绿素荧光成像方法还可以用于研究植物的光合适应性。

植物生长在不同的光环境下会表现出不同的光合适应性。

通过测量叶绿素荧光的参数，我们可以了解到植物在不同光强和光质条件下的光合适应策略。

这对于我们了解植物的光合机制以及培育适应不同光环境植物具有重要意义。

此外，叶绿素荧光成像方法还可以用于植物生理学的教学和科普。

植物的生理生态过程对于普通民众而言并不易理解，而叶绿素荧光成像方法可以将抽象的概念可视化，使得生理生态知识更易于被理解和接受。

叶绿素荧光成像技术在植物生理学中的应用叶绿素荧光成像技术是一种研究植物光合作用的重要手段。

本文将介绍这种技术的原理、应用以及未来发展方向。

一、叶绿素荧光成像技术原理叶绿素是植物进行光合作用的关键物质。

当植物叶片受到光照后，叶绿素会吸收光能并转化为化学能，也就是光合作用。

叶绿素荧光指的是叶绿素吸收光能后发出的荧光。

荧光的强度和叶绿素的光合作用效率密切相关。

荧光强度越强，说明光合作用效率越低。

荧光强度越弱，说明光合作用效率越高。

因此，测量荧光强度可以反映植物的光合效率。

叶绿素荧光成像技术是一种非侵入性的手段，可以通过成像仪器记录植物叶片荧光发射的亮度和分布情况，从而获得各个部位光合作用效率的信息。

二、叶绿素荧光成像技术在植物生理学中的应用1.测量植物叶片光合作用效率叶绿素荧光成像技术可以提供植物叶片光合作用效率的空间分布图。

不同区域的荧光强度反映了不同区域光合作用效率的差异。

这些差异可以有针对性的通过调节环境条件、育种培育等手段解决。

2.分析植物的光捕捉能力植物的光能捕捉能力是影响光合作用效率的关键因素之一。

通过叶绿素荧光成像技术，可以直接观察植物叶片的光合量和荧光强度的关系，从而分析植物的光捕捉能力。

3.研究植物光合作用途径叶绿素荧光成像技术可以直观的反映出不同光途径在不同环境下对植物光合作用的影响。

比如，光合作用和呼吸作用的竞争关系、非光合作用和日夜变化等外界因素的影响等。

三、未来发展方向叶绿素荧光成像技术在植物生理学中的应用前景十分广阔。

随着技术的不断发展和提高，将推动该技术在植物医学、生态学以及工业生产等领域得到更广泛的应用。

应用方面：将进一步在自然环境下对植物群体的生物量与CO2吸收进行准确测量，获得植物采样数据，并对注水实验等进行跟踪、监测等。

技术方面：将进一步探索光谱激发和组合，开发使用更广泛更灵敏的荧光标记物和探头，比如调控引物、基因编辑、CRISPR/Cas等。

总之，叶绿素荧光成像技术在植物生理学中的应用前景广阔，将为植物生态学研究、农业生产、环境保护等方面提供强大的技术支持。

叶绿素荧光分析技术及其在植物光合机理研究中的应用Z一212OOO年9月第34卷第3期河南农业大学如l珊a】ofH叽蚰Agncul~Univetysep.2OOOV o1.34No.3文章蝈号:1000—234o(2ooo)o3一o248—04叶绿素荧光分析技术及其在植物光合机理研究中的应用J赵会杰,邹琦,于振文(1.河南农业大学农学院面;2,山东农业大学,山东泰安271018):.39;一Ch10r0phyⅡnu0resenceanalysistechniqueanditsapplication tophotosynthesisofplantZHAOHui-jie,ZOUQi2,YU21aen-wen2(1,伽哟Cdle~eofHmAgriculturalUniversity,Zheagzlxm450002,Ofian;2,Shand~嘶.ty,Taian271018,China)AbsI:Inthisminireview,thefimdamentahofchlorophyllfluorescenceanalysis wereintroducedands口lI1eadvancesinapplicationofdllcl加Iy1lfluorescencekineticstophotosynthesisandstr幽physiologyofplant咖叫m田arizedb.1【昭唧D:chlorophyll;fluor~~enceanalysis;phowsynthesis;曲嘞physiok~gy植物光合作用是将太阳能转换为化学能的过程,在光能的吸收,传递和转换过程中,叶绿体色素起着关键作用.在植物体内叶绿素(da1)可以通过自己直接吸收的光量子(hr1)或间接通过天线色素吸收的光量子(hr2)得到能量,使分子从基态(so)上升到较高能缴的不同激发态.然后很快通过内转换降低到最低的第一单线态(S),再通过不同的去激途径回到基态.这些去激途径包括引起光化学反应,发射荧光,热能耗散等.在摔内由于激发船从1b向dl1a的传递效率几乎达到100%,所以检不出体内chlb的荧光.而且大量实验证明,绝大部分植物体内叶绿素荧光来自PSII的天线色素系统,PsI色素系统基本不发荧光….受光激发的叶绿素所产生的荧光一直被用来作为研究光合作用机理的探针【』,尤其是近年来随着叶绿素荧光理论和测定技术的进步,大大推动了光合作用超快原初反应及其他有关光合机理的研究.目前.国际上对植物体内叶绿素荧光动力学的研究已形成热点,并在强光,高温,低温,干旱等逆境生理研究中得到广泛应用,取得令人可喜的成果.作者研究了叶绿素荧光分析技术的基本原理及其在光合作用与逆境生理研究中的应用.1应用现状叶绿素荧光分析技术在光合机理研究中主要用于以下4方面.1.1激发能的传递光量子被天线系统中的色素分子吸收后.使后者处于激发态,其激发能不是属于单个色素分子所有,收藕日期:1999—09—10基盒璃目:河南省白彝鼻科学基金资助项目(994011~oo)作者筒升:赵台杰(1958一),男,河南尉氏人.河南裹业大学农学院副教授,博士,从事作物生理教学与研究工作第3期赵会杰等:叶绿素荧光分析技术及其在植物光合机理研究中的应用249而是以激子(c眈I)共振方式为整个天线中的ch1分子共有,其传递速率与ch1分子间的距离6次方呈反比,与色素分子偶援距取向有关的取向因子平方呈正比,此外还与供,受体色素分子的发射与吸收光谱重叠大小有关.最近对PsⅡ外周天线色素聋自复合体(LHCⅡ)中激发能传递的研究表明,LHCⅡ分子中处于不同水平的单线激发态,特别是chla和chlb单线态之间存在快速的能量平衡,而且激发能从c.hla--~’chlb的传递比以前设想的要快得多.这证实了chlb和chla一样也是激发能快速分布的居留场所,这为激发能在天线系统中的传递提供了新的线索.不同光合单位的天线色素系统之间是否存在激发能的传递,一直是人们感兴趣的问题.JOLIOT最先根据s_型荧光诱导上升曲线推算出在光合单位之闻存在着一定的激发能传递.最近Ⅱ嘲和LA VERGNE用激子,基团对理论重新对荧光诱导上升曲线进行了计算,并证实光合单位之间存在着象J所提出的”中间型”的激发能传递.天线系统中处于单线态的chl激发能除了能够传递约PsⅡ反应中心P680,并为中心所捕获产生电荷分离外,它还可能传递给隐蔽的玉米黄素单线态,然后玉米黄素单线态以热能形式耗散能量回到基态.植物可能以这种方式耗散相当大一部分过量激发能,以避免反应中心的光破坏_l.1.2屎初反应机理BU3Y.ER根据他的”两分体模型(biperitemode1)提出在光合作用中,原初光化学反应受激子从天线系统向反应中心迁移的限制,激子一旦传到反应中心就会象倒人精斗一样很快地被捕获,而激子要想从”精斗”中再跑出来返回到天线中去是不可能的.这就是所谓的扩散限制论.与此相反,HOLZW ARTH等12提出了陷阱限制论或称为激子一基团对平衡(exciton-radicalp出equiblmtrn)模型.该模型认为,激子不仅在天线系统dd单线激发态dd之间,而且也在’c1d与反应中心单线激发态和电荷分离形成的基团对B南.]~seo-之厨存在着快速的能量准平衡(qlmsj.equilibritrn).这样,限制原初光化学反应的步骤不是天线激发能的迁移或扩散,而是激发能在反应中心的捕获,它包括原初电荷分离和随后的稳定反应过程;伺时,由于反应中心的陷阱很浅,传到和掉人陷阱中的激子应该也能很容易地从陷阱中返回天线中来.这种与原初电荷分离相反的过程称为电荷复合.近年来,关于能量平衡中超快荧光成分的发现和光电压的实验还表明该理论不仅适用于PsⅡ的反应中心,而且也适用于PsI反应中心.1.3Psl光化学效率clll荧光诱导班象是1931年由德国KAtrISKY教授首次发现的,所以后来人们称之为KAfflSKY效应.Chl荧光诱导动力学是指经过暗适应的绿色植物材料当转到光下时,其体内c}Il荧光强度会有规律的随时间变化.根据现在国际上的统一命名,可把荧光诱导曲线(图1)划分为:O(原点)一,(偏转)一D(小坑)或pf(白阶)一P(最高峰)一S(半稳态)一肼(次峰)一(终点)这几个相(pIIe).有时在0和,之间还可辨认出一个拐点称为J相.其中O—P相为荧光快速上升阶段(1—2B),从P—r为荧光慢速下降(猝灭)阶段(4～5s).在此阶段,往往出现复杂的情况.有时没有肼峰,有时出现几个渐次降低的峰,因叶片的生理状态不同而异.一般而言,遭受环境胁迫的叶片峰消失.而生理状态良好的叶片往往在P峰之后有几个峰出现.这可能反睫了即Fo状态),只有在叠加一束河南农业大学第34卷强光化光之后,才能诱导Q的积累和荧光诱导现象的形成.调制式荧光计的信号检测采用选频放大或琐相放大技术.PsⅡ的光化学效率是表明光化学反应状况的一个重要参数.在低光强下,光化学效率的高低直接决定叶片光合速率的高低.因此,在低光强下,由于某种原因造成的低光化学效率会成为光合作用的重要限制因子.在光饱和的情况下,光化学效率的降低不一定会导致光合速率下降,即不一定会成为光合作用的限制因子.当光合机构形成的同化力完全用于光合碳同化而不用于氮,硫同化等其它代谢时,光合碳同化的量子效率与PsⅡ的光化学效率之间有很好的直线关系.在这种情况下,可以把光合碳同化的量子效率作为光化学效率高低的指标【13J.光合机构中叶绿紊吸收的光能主要用于推动光合作用,也往往有一部分在形成同化力之前以热的形式耗散和以荧光的形式重新发射出来.由于上述几个过程之间存在着对能量的相互竞争关系,光合作用和热耗散的变化便会引起荧光发射的相应变化.因此,可以通过对荧光的观测来探究光合作用和热耗散的情况【14,15J.在荧光分析中,最常用的基本荧光参数是,F和/.这里为初始荧光,是Ps Ⅱ反应中心全部开放时的荧光水平;为最大荧光,是PsⅡ反应中心全部关闭时的荧光水平;为最大荧光和初始荧光之差(Fv=一Fo),被称为可变荧光;可变荧光和最大荧光之比(/)被称为PsⅡ的光化学效率.在非逆境条件下,多种植物的这一效率值在0.85左右,但在逆境条件下,这一效率值明显降低.PsⅡ天线的热耗散增加导致降低,PsⅡ反应中心的破坏或可逆失活引起的增加.因此,可以根据的变化推断反应中心的状况.1.4檀糖在逆境条件下的生理变化8o年代以来.人们在逐渐弄清植物体内叶绿索荧光动力学与光合作用关系的基础上,发现它对各种胁迫因子十分敏感.因而越来越多地将其作为鉴定植物抗逆性的理想指标和技术.澳大利亚Snl~e等首先将检测植物抗寒性的荧光动力学方法规范化.作者先把待测植物的叶片置于O℃下,经过不同时间的预处理后,仍在O℃下快速测定其荧光动力学,发现样品荧光最大上升速率(,实际是可变荧光最大上升速度)下降为未经0℃处理的对照叶片的50%时.所需的0℃处理时间(c,),可作为植物抗寒性的相对度量.杨世青等J用微机控制的非调制式荧光计,每隔10d左右,检测和比较6个已知其抗冻性顺序的冬小麦品种在自然条件下越冬过程中叶绿紊荧光动力学的变化,发现只有经过冬季低温锻炼,不同品种抗冻性的差别才能通过荧光动力学有规律地表现出来.到了翌年春季小麦开始返青时,不同品种之间的荧光动力学曲线表现出最显着的差异.水分亏缺会立即对植物的光合作用产生抑制作用,试验证明,叶绿体荧光动力学对植物水分和盐渍胁迫均非常敏感,是一种理想的检测手段.用小麦叶片为材料,经不同程度干燥失水后,用毫秒荧光计测定叶绿体荧光动力学变化,发现随着叶片失水程度增加,其荧光猝灭迅速减少,说明光合电子传递和膜的能态化逐渐受到缺水的抑制;随着失水的加剧,叶片的可变荧光()也随着减少,表明PsⅡ的结构与功能受到不同程度的损伤与破坏.近几年来,强光胁迫对植物光合作用的光抑制现象颇受关注,不少研究认为,PsⅡ的光化学效率(/)是度量光抑制程度的重要指标.I.赵世杰等”9J通过改变小麦旗叶与茎秆的夹角,研究强光对田间小麦直立叶与平展叶光抑制的差0,发现在叶温达到27.6℃,最高光强为1600衄?m?8-的晴天,田闻小麦经过午间强光照射4h后,PsⅡ的光化学效率(/’m)明显下降,平展叶比直立叶发生了更为严重的光抑制.这些研究为农业生产上采取相应的调控技术提供了理论依据.2研究前景叶绿紊荧光是研究植物光合作用的良好探针,由于其分析技术具有快速,灵敏和非破坏性等优点,近年来发展十分迅速.但目前尚有许多理论和技术问题需要深人探讨.今后一个时期研究的重点是:1)进一步加强叶绿素荧光理论的研究.如PsI色素系统为何基本不发荧光,体内不同种类的荧光究竟是由哪一种色素蛋白复合体发射的等等.2)改进和完善叶绿紊荧光分析技术,促进测定技术向着小型化,智能化的方向发展,并与其它非破坏性检测技术,如叶片的吸收光谱,光合放氧,二氧化碳固定等相结合,形成一种多功能综合性的检测研究手段.3)进一步扩展其应用领域,要深人探讨叶绿紊荧光分析在海洋与陆地植物的遥感遥测,植物对环境污染反应的监铡,作物产量的预澍预报等方面的应用问题.可以预第3期赵会杰等:叶绿素荧光分析技术及其在植物光台机理研究中的应用25l见,随着ehl荧光理论研究的深人和探测技术的进一步发展,荧光分析技术将会在植物生理学,生态学和农业科学研究中得到越来超广泛的应用.参考文献[1]KltAUSI~cIt,wⅡsF.0Ih曲ⅡfllJoreseeneeandph咖吐曲:The[J].ArmRevPh~olPlantMolBid,1991t(42):313—349.[2]BttlIERwL.a呐Ⅱfluom~enee舶aforelectronⅡ驯andeI盱IA,IANN 叫MA.豳cl0fl1.砒l0w崩岫啊pb姗】眦dl白ct臼诋andmBcl埘正li 曩ns0fph岬o-怕0f皿Bi砷l帅[JJ.JbB0I,1995,46:119—127[11】JFtt.1heI髓0fdll∞ⅡnI嗍嘲andrll~r脚ive甲州埘哪hI蛸inP1日l吐plIy胄j0l0gy[JJ一妇vⅡ出mse明,1990,125:146—332一[12]哪瞰WL.E哪in忡0fpl[JJ_Ann啪州0I,l978t29~345—278.[13]余叔文,历章成.撞物生理与分子生物学.第2版[M].北京:科学出版社,1998.262—267.[14]豫舡田u盯M,BAⅪmNR.A_r吐i’瞳ived一舶血眦曲咖d.鲫蹦and∞I卜曲咖d.鲫剐日曲面the御ph岫e0fcu呱曲蝴nIH∞∞n∞_删hi叽clave0fb叫lle嗍[J].BiocI啪Bi咖目,l9g4,765:275—281.[15]Ⅲ田s0NRB,缸AKMN,wAI朋mDA.Bel∞蛳betwe血咖8d咖把丑I髓髓旧髓yiIdand曲瞰合作用的光抑制[J].植物生理学通讯,1992,28(4):237—243.[19]赵世杰,许长成,盂庆伟,等.田间小麦叶片光合作用的光抑{|I[J].西北植物,1998,18(4):兜l一526。