叶绿素荧光原理与应用32页PPT
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叶绿素荧光测量技术的研究和应用第一章:引言叶绿素是植物中最重要的色素之一,它扮演着光合作用中接收光能并转化为化学能的关键角色。
叶绿素荧光测量技术是一种非常重要的研究工具,可以用来研究光合活性、光合效率、光抑制等重要生理过程,也可以应用于诊断植物生长状况、诊断植物病害等方面。
本文将介绍叶绿素荧光测量技术的原理、方法、应用和研究进展,旨在为植物生理生态学研究及相关领域的学者们提供参考。
第二章:叶绿素荧光的原理叶绿素的荧光是当叶绿体受到激发光后,叶绿素分子上的电子会被升级到一个比较高的能级,不过这些电子并不会一直停留在高能级状态,而是很快被释放出来,会转移到低能级的非辐射能量耗散通道或荧光激发态。
在荧光激发态下,叶绿素分子的电子还可以通过荧光发射过程重新下降到低能级,从而发出荧光。
因此,测量叶绿素荧光强度可以反映叶绿体光能利用效率和非光化学猝灭过程的变化。
第三章:叶绿素荧光测量技术方法目前,叶绿素荧光测量主要包括三种方法:PAM法、Fv/Fm法和OJIP法。
1. PAM法(Pulse-Amplitude-Modulation Fluorometry)PAM法是通过短脉冲的闪光激发来测量样品上的叶绿素荧光,可以实时监测光合作用中的叶绿体荧光动态变化。
PAM法可以提供多个参数,如【F_v/F_m、q_p、q_n、qL、NPQ、PC】等,可以用来评估光合效率、光能利用率、光合生产力、光保护等。
2. Fv/Fm法Fv/Fm法是一种基于暗态下叶绿素荧光的测量方法,只需在样品叶片完全暗闭的情况下进行测量,即可获得键值。
当输入一束光子时,最初的叶绿素荧光值 F_0 只能是基础荧光,接着用一个有效的光子流量激发叶绿体,此次荧光值F’m跟踪了激发过程并且在适当的时间点(约10-30毫秒)处被快速读出,此荧光值是定义为Maximal photosystem Ⅱ quantum yield Y(Ⅱ)或称 Fv/Fm(F )。
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。
目录研究历史产生及其量子产量如何调制仪器的工作原理著名相关仪器介绍编辑本段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(图3.1)。
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。