叶绿素荧光是光合作用研究的探针

褐藻【异丝体】为原始类型，基本特征是藻体由匍匐部和直立部组成，直立部为单列细胞的分枝体，匍匐部则为匍匐假根，以此固着于基质上。

【假膜体】较异丝体高级，基本特征是由许多的藻丝胶粘在一起，外形似膜状的一种结构。

【膜状体】为高级进化的种类，从外形上已有类似根、茎、叶或气囊等部分的分化，内部细胞向多方面分裂形成数层细胞的膜状体。

【褐藻的细胞壁】内层：主要是由纤维质组成，比较坚韧外层：由藻胶质组成，藻胶质含有几种不同的藻胶，其中存在最广泛的为褐藻糖胶（fucoidin），在海带属及岩藻属中含量较多。

【褐藻的色素】叶绿素a、叶绿素c、叶黄素、β-胡萝卜素及藻褐素（藻褐素由于能吸收绿光，所以大部分褐藻类适合于深水层生长）。

【贮藏物质】褐藻淀粉、甘露醇。

褐藻类贮藏的碳水化合物都是可溶性的，贮存在液泡、细胞质或者整个原生质体内。

【褐藻多酚】又成为褐藻单宁酸，能结合蛋白，具有很强的还原性，主要贮存于许多褐藻细胞质的藻泡中。

在空气中容易被氧化，形成黑色色素，藻褐素。

作用：1）防止自身被草食动物摄食2）吸收紫外辐射3）作为细胞壁的组分【单室孢子囊】为一个细胞组成，产生于孢子体上。

孢子囊母细胞含单核，向外突出逐渐膨大，细胞核经过多次分裂产生2、4、8、16、32、64或128个子核，核的第一次分裂为减数分裂，在核分裂停止后细胞质也分裂成与细胞核同数的原生质块，每块中有一细胞核，经过变态形成具有不等长侧生双鞭毛的游孢子，孢子囊成熟后，游孢子通过囊壁顶端小孔逸出，萌发成配子体。

【多室孢子囊】产生于孢子体上，孢子囊母细胞经过多次横纵分裂，产生隔壁，形成许多小室，成为有许多立方形细胞组成细长的多列细胞机构，每个细胞内经过变态产生1~2个游孢子。

当多室孢子囊成熟时，各细胞间的隔壁逐渐溶解消失变成一个圆锥形的囊体，游孢子通过囊顶或侧面的小孔逸出。

多室孢子囊母细胞形成游孢子过程中，不经过减数分裂，因此形成的游孢子，仍然萌发为二倍体的孢子体。

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。

2024 年 1 月第 6 卷第 1 期Jan.2024 Vol.6, No.1智慧农业（中英文） Smart Agriculture融合三维结构光和叶绿素荧光的植株光合表型成像系统束宏伟1，2，王玉伟2，3，饶元1，2*，朱浩杰2，3，侯文慧2，3，王坦1，2（1.安徽农业大学信息与人工智能学院，安徽合肥 230036，中国； 2.农业农村部农业传感器重点实验室，安徽合肥230036，中国； 3.安徽农业大学工学院，安徽合肥 230036，中国）摘要：［目的/意义］植株光合表型研究在把握植株生理特性和解析植株形态结构上起着至关重要的作用，通过传统叶绿素荧光成像方法难以对植株光合作用三维空间异质性进行分析。

为提高植株表型检测效率，满足高通量植株光合表型分析需求，本研究构建了一套经济实用、融合三维结构光和叶绿素荧光的植株光合表型成像系统。

［方法］提出了一种自动化植株图像采集并建立植株可视化模型的方法，并进行图像分析获取植株光合效率信息。

通过搭建结合叶绿素荧光激发的结构光条纹投影装置，先用LED（Light-Emitting Diode）白光与蓝光分别照射植株样本，再用投影仪对植株样本投射相移条纹，电动滤光轮配合相机同步采集不同光照条件下特定波段的植株图像；通过数字图像处理获取植株三维图像和对应的叶绿素荧光图像，并分析植株的三维形态结构及光合效率，将植株叶绿素荧光图像逐像素渲染到其三维结构上，便可推测出植株光合在三维空间中分布情况。

［结果和讨论］该方法及系统能够高效多样化采集植株图像，快速重构出植株三维形态，其整体重建准确率可达到96.69%，整体误差仅为3.31%，重构时间仅需1.11 s，同时能够满足植株光合效率评估需求。

［结论结论］］该研究可为植株高通量光合表型异质性分析提供技术支持。

关键词：结构光条纹投影；叶绿素荧光；植株表型；三维重构；光合效率；异质性分析中图分类号：TP391.41；S667.4 文献标志码：A 文章编号：SA202311018引用格式：束宏伟, 王玉伟, 饶元, 朱浩杰, 侯文慧, 王坦. 融合三维结构光和叶绿素荧光的植株光合表型成像系统[J].智慧农业(中英文), 2024, 6(1): 63-75. DOI：10.12133/j.smartag.SA202311018SHU Hongwei, WANG Yuwei, RAO Yuan, ZHU Haojie, HOU Wenhui, WANG Tan. Imaging System for Plant Photosyn‐thetic Phenotypes Incorporating Three-dimensional Structured Light and Chlorophyll Fluorescence[J]. Smart Agriculture, 2024, 6(1): 63-75. DOI：10.12133/j.smartag.SA202311018 (in Chinese with English abstract)0 引言植株表型和光合效率的研究一直是植物科学领域的重要课题。

盐城滨海淡水湿地芦苇光合特性及叶绿素荧光特性日变化研究作者：陈皓刘为东李静叶思源江星浩韩宗珠来源：《安徽农业科学》2024年第04期摘要［目的］探讨盐城滨海淡水湿地芦苇光合特性和叶绿素荧光特性。

［方法］以滨海淡水湿地芦苇为研究对象，测定光合参数和叶绿素荧光参数日变化，并与滨海盐沼湿地芦苇进行比较。

［结果］盐城滨海淡水湿地芦苇净光合速率、气孔导度、蒸腾速率和胞间CO2浓度日变化呈双峰型，水分利用效率日变化呈“U”型。

电子传递速率日变化整体上呈下降趋势，非光化学淬灭系数和实际光化学量子效率日变化分别呈倒“U”型和“U”型。

滨海淡水湿地芦苇净光合速率高于滨海盐沼湿地芦苇，具有更强的光合能力。

［结论］盐城滨海淡水湿地芦苇相较于滨海盐沼湿地芦苇具有更强的光合固碳能力。

关键词滨海淡水湿地；芦苇；日变化；光合特性；叶绿素荧光特性中图分类号 X173 文献标识码 A文章编号 0517-6611（2024）04-0071-03doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2024.04.014开放科学（资源服务）标识码（OSID）：Study on Diurnal Variation of Photosynthetic and Chlorophyll Fluorescence Characteristics of Phragmites australis in Yancheng Coastal Freshwater WetlandCHEN Hao，LIU Wei.dong，LI Jing et al（Survey Engineering Institute of Jiangsu Province，Nanjing，Jiangsu 210003）Abstract ［Objective］To explore the photosynthetic characteristics and chlorophyll fluorescence characteristics of Phragmites australis in Yancheng coastal freshwater wetland.［Method］Taking Phragmites australis in Yancheng coastal freshwater wetland as the research object，the diurnal changes of photosynthetic parameters and chlorophyll fluorescence parameters of Phragmites australis in coastal freshwater wetlands were measured and compared with Phragmites australis in coastal salt marshes.［Result］The diurnal variation of net photosynthetic rate，stomatal conductance，transpiration rate and intercellular CO2 concentration of Phragmites australis in the coastal freshwater wetland of Yancheng presented a double peak pattern，the diurnal variation of water use efficiency showed a "U" pattern.The diurnal variation of electron transfer rate had a downward trend as a whole，and the diurnal variation of non photochemical quenching coefficient and actual photochemical quantum efficiency presented an inverted "U" pattern and a "U" pattern，respectively.The net photosynthetic rate of Phragmites australis in coastal freshwater wetland was higher than that in coastal salt marsh wetland，and it had stronger photosynthetic capacity.［Conclusion］Compared with coastal salt marsh wetlands，Phragmites australis in Yancheng coastal freshwater wetland has stronger photosynthetic carbon fixation capacity.Key words Coastal freshwater wetland;Phragmites australis;Diurnal variation;Photosynthetic characteristics;Chlorophyll fluorescence characteristics基金項目国家林业和草原局应急揭榜挂帅项目（202302）；国家自然科学基金区域发展联合基金重点项目（U22A20558）；崂山实验室科技创新项目（LSKJ202204003）；国家重点研发计划中美政府间科技创新重点专项（2016YFE0109600）；中国地质调查局项目（DD20189503，DD20221775）；黄海湿地研究院开放基金项目（20210108）。

叶绿素荧光叶绿素荧光作为光合作用研究的探针，得到了广泛的研究和应用。

叶绿素荧光不仅能反映光能吸收、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合成和CO2固定等过程有关。

几乎所有光合作用过程的变化均可通过叶绿素荧光反映出来，而荧光测定技术不需破碎细胞，不伤害生物体，因此通过研究叶绿素荧光来间接研究光合作用的变化是一种简便、快捷、可靠的方法。

目前，叶绿素荧光在光合作用、植物胁迫生理学、水生生物学、海洋学和遥感等方面得到了广泛的应用。

1叶绿素荧光的研究历史叶绿素荧光现象是由传教士Brewster首次发现的。

1834年Brewster发现，当一束强太阳光穿过月桂叶子的乙醇提取液时，溶液的颜色变成了绿色的互补色¬¬——红色，而且颜色随溶液的厚度而变化，这是历史上对叶绿素荧光及其重吸收现象的首次记载。

后来，Stokes（1852）认识到这是一种光发射现象，并使用了“fluorescence”一词。

1874年，Müller发现叶绿素溶液稀释后，荧光强度比活体叶子的荧光强得多。

尽管Müller提出叶绿素荧光和光合作用之间可能存在相反的关系，但由于他的实验没有对照，实验条件控制不严格，因此人们并没有将叶绿素荧光诱导（瞬变）现象的发现归功于Müller。

Kautsky是公认的叶绿素荧光诱导现象的发现者。

1931年，Kautsky和Hirsch用肉眼观察并记录了叶绿素荧光诱导现象(Lichtenthaler，1992；Govindjee，1995)。

他们将暗适应的叶子照光后，发现叶绿素荧光强度随时间而变化，并与CO2的固定有关。

他们得到的主要结论如下：1）叶绿素荧光迅速升高到最高点，然后下降，最终达到一稳定状态，整个过程在几分钟内完成。

2）曲线的上升反映了光合作用的原初光化学反应，不受温度（0℃和30℃）和HCN处理的影响。

叶绿素荧光是光合作用研究的探针叶绿素是植物和一些紫外藻类、蓝藻中常见的色素，它们通过光合作用将阳光能量转化为化学能，并且在这个过程中会发出荧光。

叶绿素荧光是光合作用研究的重要探针，可以提供关于光合作用效率、光合色素的光能利用和非光化学猝灭等信息。

叶绿素荧光可以提供关于光合作用效率的信息。

当光合作用效率低下时，植物会产生更多的叶绿素荧光。

因此，通过测量叶绿素荧光的强度，可以了解植物的光合作用效率。

例如，在一些环境中，植物受到温度和湿度的影响，光合作用效率会下降，此时可以通过测量叶绿素荧光来监测植物的健康状况。

叶绿素荧光还可以提供关于光合色素的光能利用的信息。

在光合作用过程中，光能需要被各种光合色素吸收，并且通过光能利用效率的测量，可以了解各种光合色素的相对贡献。

这对于研究植物在不同光照条件下的光合作用机制非常重要。

除了上述信息，测量叶绿素荧光还可以提供关于非光化学猝灭的信息。

非光化学猝灭是指一些特殊的光保护机制，当植物受到过多光照时，能够通过一些机制将多余的能量转化为热量，并防止光合色素受到损害。

通过测量叶绿素荧光的时间常数和降解速率，可以了解植物中非光化学猝灭的强度和机制。

叶绿素荧光的测量通常通过叶绿素荧光imaging、叶绿素荧光光谱等方法进行。

其中，叶绿素荧光imaging可以提供空间分辨率高、实时监测的优势，而叶绿素荧光光谱则可以提供关于叶绿素荧光发射光谱的信息，进一步研究光合作用机制和光合色素的光能利用。

总而言之，叶绿素荧光作为光合作用研究的重要探针，可以提供关于光合作用效率、光合色素的光能利用和非光化学猝灭等方面的信息。

这些信息对于了解植物的光合作用机制、调控光合作用的光保护机制以及评估植物的健康状况和环境适应性非常重要。

随着技术的不断发展，叶绿素荧光的测量方法和应用也会得到进一步的完善和拓展。

叶绿素荧光光谱是一种反映植物光合作用、生长及受胁迫状况的重要指标。

通过测量叶绿素荧光光谱，可以了解植物的生理状况、环境适应性以及光合作用效率。

叶绿素荧光光谱的研究在植物生理学、生态学以及农业科学等领域具有重要意义。

叶绿素荧光光谱的测量主要通过叶绿素荧光成像技术和高光谱成像技术实现。

叶绿素荧光成像技术可以实时、无损地检测植物叶片的叶绿素含量和荧光强度，为研究植物生理过程提供依据。

高光谱成像技术则可以在叶片尺度上，基于高光谱植被指数反演实际光合速率、非调节的光能耗散等叶绿素荧光参数，为植物生理生态研究提供数据支持。

叶绿素荧光光谱的研究包括以下几个方面：
1. 叶绿素荧光现象：叶绿素在受到光激发后，会发射荧光，这一现象被称为荧光现象。

叶绿素荧光光谱可以反映植物叶绿素的含量、结构和光合作用效率等信息。

2. 荧光参数：叶绿素荧光参数是一组用于描述植物光合作用机理和光合生理状况的变量或常数值，包括最大光合速率、光合量子效率、暗适应速率等。

这些参数被视为是研究植物光合作用与环境关系的内在探针。

3. 荧光光谱的变异：植物在受到不同环境因素（如温度、光照、水分等）的影响时，其叶绿素荧光光谱会发生相应的变化。

研究这些变异有助于了解植物的生理响应机制和适应策略。

4. 荧光光谱在植物病害诊断中的应用：通过分析植物叶片的叶绿素荧光光谱，可以了解植物受到病害胁迫时的生理变化，为病害的早期诊断和防治提供依据。

遮阴对园艺园林树种光合特性的影响Ξ张斌斌,姜卫兵,翁忙玲,韩　健(南京农业大学园艺学院,江苏南京210095)摘　要:遮阴可以改变植物的生长环境,影响植物的光合生理特性。

综述了遮阴对园艺园林树种光合特性及叶绿素荧光特性的影响方面的研究结果和研究进展;同时指出了应加强对园艺园林树种遮阴效应的系统研究,从而为合理调控园艺植物生产、合理配置园林树种提供参考依据。

关键词:遮阴;园艺园林树种;光合特性;综述中图分类号:Q 945.11 文献标识码:A 文章编号:1003-8981(2009)03-0115-05Research Progress on Photosyn thetic Character istics of Horticultureand Landscape Tree Spec ies under Shad i ng Cond itionZHANG B i n -bi n ,J I ANGW e i -bi ng ,W ENGM ang -li ng ,HAN J i an(Co llege of Ho rticulture ,N anjing A gricultural U niversity ,N anjing 210095,J iangsu ,Ch ina )Abstract :Shading conditi on could change the habitat of p lants and affect its pho to syntheticcharacteristics .In th is study ,research p rogress of shading effects on pho to syntheticcharacteristics and ch lo rophyll fluo rescence characteristics of ho rticulture and landscape treespecies w ere summ arized .M eanw h ile ,it w as suggested that researchers should strengthen thesystem atic research to p rovide reference to contro l p roducti on of ho rticulture tree species andco llocate landscape tree species rati onally .Key words :shading ;ho rticulture and landscape tree species ;pho to synthetic characteristics ;literature review光照强度是影响植物光合作用的主导生态因子。