不同类型流苏光合生理及叶绿素荧光特征

一、实验目的1. 了解叶绿素荧光的产生原理。

2. 掌握叶绿素荧光光谱的测定方法。

3. 分析叶绿素荧光光谱与植物光合作用的关系。

二、实验原理叶绿素荧光是指植物在吸收光能后，部分能量以荧光形式释放出来的现象。

叶绿素荧光的产生原理是：在光合作用过程中，叶绿素分子吸收光能后，电子从基态跃迁到激发态，当电子从激发态回到基态时，释放出光子，形成荧光。

叶绿素荧光光谱反映了叶绿素分子吸收、传递和转化光能的能力，是研究植物光合作用的重要手段。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：新鲜叶片（如菠菜、小麦等）2. 实验仪器：荧光分光光度计、剪刀、研钵、紫外灯、比色皿、水浴锅、移液器、超纯水等四、实验步骤1. 制备叶绿素提取液：取新鲜叶片，用剪刀剪碎，加入少量石英砂和碳酸钙粉，用研钵研磨成匀浆。

将匀浆转移至比色皿中，加入适量超纯水，搅拌均匀。

2. 荧光光谱测定：将制备好的叶绿素提取液置于荧光分光光度计中，设置激发波长为400nm，扫描范围为400-800nm，记录荧光光谱。

3. 比较不同处理叶片的荧光光谱：将叶片分为对照组和实验组，对照组置于正常光照条件下，实验组置于黑暗条件下处理一段时间。

处理完毕后，分别测定两组叶片的荧光光谱，比较其差异。

4. 分析荧光光谱：根据荧光光谱，分析叶绿素分子在吸收、传递和转化光能过程中的变化。

五、实验结果与分析1. 叶绿素荧光光谱特征通过荧光分光光度计测定，得到叶绿素荧光光谱。

结果表明，叶绿素荧光光谱具有以下特征：（1）叶绿素荧光光谱在450-650nm范围内有较强的荧光峰，这是由于叶绿素分子在吸收光能后，电子从基态跃迁到激发态，随后以荧光形式释放出来的能量。

（2）叶绿素荧光光谱在665nm附近存在一个较强的荧光峰，这是由于叶绿素分子在吸收光能后，部分能量通过能量传递过程传递给其他叶绿素分子，再以荧光形式释放出来的能量。

2. 不同处理叶片的荧光光谱比较对照组和实验组叶片的荧光光谱存在显著差异。

桃树不同品种叶片叶绿素荧光特性的比较郭学民;刘建珍;李娜;肖啸;张立彬【摘要】利用叶绿素荧光技术测定了桃树‘21世纪’,‘96-3-4’,‘华玉’,‘农字6号’,‘瑞红一枝’,‘迎霜’和‘早霞露’等7个品种叶片光强依赖的叶绿素荧光特性.结果表明:在各个光强[PAR,0～1 856 μmol· (m2·s)-1]下,表观电子传递速率r(ETR)、实际光化学效率Y(Ⅱ)和光化学淬灭qp在品种间的变化趋势一致,基本上按照‘96-3-4’,‘21世纪’,‘华玉’,‘瑞红一枝’,‘农字6号’,‘迎霜’,‘早霞露’的顺序由小变大.‘96-34’的最大荧光(Fm)、可变荧光(Ev)、实际光化学效率Y(Ⅱ)、表观电子传递速率r(ETR)值均高于其它6个品种.表明‘96-3-4’有较高的PSⅡ活性和较强的光合生理功能,而‘早霞露’,‘迎霜’等则光化学效率较低.【期刊名称】《河北科技师范学院学报》【年(卷),期】2016(030)002【总页数】5页(P11-15)【关键词】桃树;叶绿素荧光;光响应曲线【作者】郭学民;刘建珍;李娜;肖啸;张立彬【作者单位】河北科技师范学院生命科技学院,河北秦皇岛,066600;河北科技师范学院园艺科技学院,河北秦皇岛,066600;河北科技师范学院生命科技学院,河北秦皇岛,066600;河北科技师范学院园艺科技学院,河北秦皇岛,066600;河北科技师范学院园艺科技学院,河北秦皇岛,066600【正文语种】中文【中图分类】S662.101我国的桃树品种有上千种，掌握不同品种的光合作用特点和光合效能差异，有利于高光效亲本的选择和优良品种的筛选。

目前，国内外对桃树的研究有很多，大多研究桃树育种[1]和栽培技术[2～4]、桃树抗性生理[5,6]以及保鲜技术[7]，而对桃树不同品种间光合活性差异的研究较少。

研究表明，植物叶绿素荧光与植物光合作用的整个过程紧密相关，能够探测许多有关植物光合作用的信息，是光合作用研究的有效探针之一[8]。

植物叶绿素荧光特性及其在抗旱研究中的应用植物是人类生命的重要物质基础，而叶绿素则是植物生命的重要组成部分。

叶绿素具有很多特性，其中最为重要的是荧光特性。

本文将就植物叶绿素荧光特性及其在抗旱研究中的应用进行探讨。

一、叶绿素荧光特性叶绿素在光能量的作用下，吸收蓝光和红光后通过光合作用合成生物质，同时散发出绿光。

然而，当植物遭遇压力时，光合作用会受到抑制，而叶绿素则会发生鬼影效应，散发出不同于正常光合作用时的荧光信号，称为叶绿素荧光。

叶绿素荧光具有多种波长和不同时间尺度的特征。

在光合作用正常的情况下，叶绿素荧光强度较弱，而当植物受到环境胁迫时，会出现荧光强度升高的现象。

此外，叶绿素荧光的发射波长也会受到影响，通常可分为低能级和高能级两类，其中低能级荧光由氧化还原电子接受器所产生，而高能级荧光则来自于光化学反应中反向电子转移所产生。

由于叶绿素荧光和植物的环境条件息息相关，可以通过对叶绿素荧光特性的研究，获得植物在不同环境下的光合作用状况，从而为植物的生长发育以及应对压力提供有力支持。

二、叶绿素荧光在抗旱研究中的应用作为重要的植物生理信号，叶绿素荧光被广泛应用于植物抗旱研究中，既可以作为抗旱育种的优良指标，也可以为了解植物在抗旱过程中的生理特性提供有价值的信息。

下面我们将重点介绍叶绿素荧光在抗旱研究中的应用。

1. 植物光合能力的评估叶绿素荧光可以为植物光合能力的评估提供有力支持。

特别是在干旱等压力下，光合能力明显受到影响，叶绿素荧光的变化可以及时反映植物光合作用的状况。

研究表明，叶绿素荧光在叶片的不同部位和不同光合作用阶段有不同的变化规律和响应方式，因此对于不同物种、不同品种，以及在不同环境下的植物进行研究时，需要结合具体环境因素和生理特性进行分析。

2. 叶片水分状态的评估在干旱环境下，植物叶片中的水分含量明显下降。

此时，叶绿素荧光信号的强度和峰值均会出现变化，可以反映叶片的水分状态。

尤其在干旱环境下，叶绿素荧光信号的强度和峰值变化更为显著，因此可作为评估植物抗旱能力的重要指标之一。

对于叶绿素荧光全方面的研究对于叶绿素荧光全方面的研究叶绿素荧光现象的发现将暗适应的绿色植物突然暴露在可见光下后，植物绿色组织发出一种暗红色，强度不断变化的荧光。

荧光随时间变化的曲线称为叶绿素荧光诱导动力学曲线。

最直观的表现是，叶绿素溶液在透射光下呈绿色，在反射光下呈红色的现象。

其本质是，叶绿素吸收光后，激发了捕光色素蛋白复合体，LHC将其能量传递到光系统2或光系统1，期间所吸收的光能有所损失，大约3%-9%的所吸收的光能被重新发射出来，其波长较长，即叶绿素荧光。

叶绿素荧光动力学研究的特点1、叶绿素荧光动力学特性包含着光合作用过程的丰富信息光能的吸收和转换能量的传递与分配反应中心的状态过剩光能及其耗散光合作用光抑制与光破坏2、可以对光合器官进行“无损伤探查”3、操作步骤简单快捷光合作用的光抑制光抑制是过剩光能造成光合功能下降的过程。

过剩光能指植物所吸收的光能超出光化学反应所能利用的部分。

过去人们把光抑制与光破坏等同起来，认为发生了光抑制就意味着光和机构遭到破坏。

甚至把光抑制、光破坏、光氧化等，沦为一体。

光抑制的基本特征表现为：光合效率下降说明叶片吸收的光能不能有效地转化为化学能。

光破坏：PSII 是光破坏的主要场所，破坏也可能发生在反应中心也可能发生在与次级电子受体结合的蛋白上。

发生光破坏后的结果：电子传递受阻、光合效率下降。

当过剩的光能，不能及时有效地排散时，会对光合机构造成不可逆的伤害，如光氧化、光漂白等等。

一切影响二氧化碳同化的外界因素，如低温、高温、水分亏缺、矿质元素亏缺等都会减少对光能的利用，导致过剩光能增加，进而加重光破坏。

植物防御破坏的措施1、减少对光能的吸收增加叶片的绒毛、蜡质减少叶片与主茎夹角2、增强代谢能力碳同化光呼吸氮代谢3、增加热耗散依赖叶黄素循环的热耗散状态转换作用中心可逆失活光合作用是指含叶绿素的植物细胞和细菌吸收光能，将无机物转化为有机物并释放氧气的过程。

叶绿素荧光仪分析植物热胁迫选择大小、部位一致的植物叶片，分成几组每组10片，分别置于35℃、40℃、42℃、44℃、46℃、48℃、50℃、52℃的水中，当热胁迫结束后，分别用湿滤纸包住，暗适应一小时后测量暗适应后叶片的Fv/Fm值，然后再将叶片在光照下处理一段时间后测定其光系统II 的有效量子产量。

不同光质对金线莲组培苗叶绿素含量及叶绿素荧光参数的影响摘要本文研究了不同光质对金线莲组培苗叶绿素含量及叶绿素荧光参数的影响。

通过实验发现，红光、蓝光和白光对金线莲组培苗的生长和叶绿素荧光参数产生了显著的影响。

其中，红光和蓝光处理组培苗的叶绿素含量明显高于白光处理组培苗，且红光处理组培苗的叶绿素含量高于蓝光处理组培苗。

另外，红光处理组培苗的叶绿素荧光参数Fv/Fm值明显高于蓝光和白光处理组培苗，说明红光对金线莲组培苗的光合作用有促进作用。

1. 介绍金线莲是一种传统草药植物，具有良好的药用价值和观赏价值。

然而，在组培过程中，光质是影响植物生长和发育的重要因素之一。

因此，在本次实验中，我们研究了不同光质对金线莲组培苗叶绿素含量及叶绿素荧光参数的影响。

通过研究，确定促进金线莲生长、改善品质的最佳光质，为金线莲的生产提供科学依据。

2. 实验材料与方法2.1 实验材料实验材料包括金线莲组培苗、红光、蓝光和白光灯具以及植物生理学实验室的常规实验设备。

2.2 实验方法将采样自金线莲中的组培苗在不同光照条件下进行培养。

针叶板培养基(NB培养基)将放置于3盘下，每盘10株。

在拉架上，金线莲组培苗分别用红光，蓝光和白光灯具照射24小时，温度为25℃，湿度为70%，照度约为1500lx。

在实验结束之后，对组培苗的种类、形态和表现进行统计分析。

3. 结果3.1 叶绿素含量根据实验数据计算，金线莲组培苗在红光和蓝光条件下的叶绿素含量均明显高于在白光条件下的叶绿素含量。

其中，红光处理组培苗的叶绿素含量为8.66 mg/g，蓝光处理组培苗的叶绿素含量为7.93 mg/g，而白光处理组培苗的叶绿素含量仅为6.79 mg/g。

3.2 叶绿素荧光参数叶绿素荧光参数Fv/Fm值，即最大光化学效率，是表征叶绿体光合效率的重要参数。

通过实验数据计算，红光处理组培苗的Fv/Fm值最高，为0.703，而蓝光处理组培苗和白光处理组培苗的Fv/Fm值分别为0.664和0.615。

叶绿素荧光研究技术叶绿素荧光是研究光合作用和植物生理过程的一个重要手段。

叶绿素荧光是叶绿素分子受到光照激发后，发射出的荧光信号。

该技术能够监测光合能力和光合调节机制，了解植物正常或异常生长状况，研究非光合组织如果实和种子的生理过程，评估植物生长环境的适应性等。

一、叶绿素荧光测量原理叶绿素分子吸收光能后，能量被转移给氧化还原反应中心。

当光强过大或光能无法被消耗时，多余的光能会被氧化还原反应中心转化为热量，导致光合系统的损伤。

而当光合系统接受的光能较少时，荧光的发射会增加。

因此，测量叶绿素荧光的强度和特性可以反映光合系统工作的性能。

二、叶绿素荧光参数1.Fv/Fm：最大光化学效率，反映PSII反应中心的状态，值接近0.8时表明植物处于良好的生长状态；2.Fv/Fo：PSII光化学效率，反映感光物质的活性；3.Fm/Fo：光合色素电子传递量，反映光合色素的电子传递能力；4.ETR：PSII电子传递速率，根据荧光叶片的调制的能量进行计算；5.NPQ：非光化学淬灭，表征过量光能和植物应激状态的多巴胺合成。

三、叶绿素荧光测量方法1.便携式叶绿素荧光仪（PAM）：PAM技术适用于野外生态学、环境评估和植物生理等领域研究。

优点是操作简单，适用范围广，可以直接用于测量植物的光合效率、叶片蒸腾等。

2.受控环境下的叶绿素荧光分析仪：此类仪器通常配备一个收集样本荧光的光电探测器和一个稳定的光源。

与PAM相比，仪器的体积较大，需要受控环境条件下进行测量，但有更高的精度和稳定性。

3.瞬态叶绿素荧光测量：瞬态叶绿素荧光测量方法能够提供叶绿素荧光曲线的全面信息。

它利用激光闪光对植物进行刺激，然后通过检测荧光信号的时间和强度来得到更准确的数据，并推断光合电子传递的很多参数。

四、叶绿素荧光研究应用1.光合调节机制研究：通过测量叶绿素荧光参数，可以识别植物光合调节机制的不同特征，对了解光合作用的调控机制具有重要意义。

2.植物逆境胁迫研究：叶绿素荧光参数能够反映植物受到逆境胁迫时的生理和生化变化，如光强强度、干旱和高温等环境条件下的光合能力和耐受性。

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]。

精选全文完整版（可编辑修改）叶绿素荧光参数及意义叶绿素荧光参数是研究光合作用和植物生理状态的重要指标。

它可以最准确地反映植物叶片的光合能力、光合作用效率以及受到的环境胁迫程度。

在过去几十年中，叶绿素荧光参数已经成为光合作用研究领域的重要手段之一，被广泛应用于植物生理生态学、作物育种和环境生态学等多个领域。

叶绿素荧光是叶绿体中叶绿素在光合作用过程中放出的微弱荧光。

通过测量叶片上的叶绿素荧光信号，可以得到一系列荧光参数，如最大荧光(Fm)、有效量子效率(Yield)、非光化学猝灭(NPQ)、电子传递速率(ETR)等。

这些参数可以描述叶片叶绿素在光合作用中的能量捕获、能量转化和耗散过程，从而反映光合作用的效率和健康程度。

其中，最大荧光(Fm)是表示光合电子传递受到的最大阻抗的参数，它反映了叶绿体最基本的功能状态。

有效量子效率(Yield)是表示光合作用电子传递能力的参数，它反映了叶绿体在光合作用中的能量转化效率。

非光化学猝灭(NPQ)是表示光合作用中耗散多余能量的作用，它反映了植物面临压力时的调节机制。

1.评估光合作用效率：叶绿素荧光参数可以反映植物叶片的光合作用效率，从而评估植物的生长和发育情况。

通过测量和分析叶绿素荧光参数，可以判断光合作用是否受到限制，了解植物的生理状态，为植物育种和种植管理提供参考。

2.检测环境胁迫：环境因素对植物光合作用的影响是复杂而多样的，而叶绿素荧光参数可以对环境胁迫产生的影响进行敏感和准确地检测。

通过测量叶绿素荧光参数，可以评估植物对光照、温度、水分和营养等环境因素的耐受能力，提供对环境胁迫的早期预警。

3.研究植物适应性和响应机制：叶绿素荧光参数对比分析可以揭示植物对环境变化的适应性和响应机制。

通过对不同物种、不同品种、不同生长阶段或不同环境条件下叶绿素荧光参数的比较研究，可以深入了解植物的光合作用机理和抗逆性能，为植物育种和生态环境保护提供理论基础。

4.监测植物生长和健康状态：叶绿素荧光参数可以用于监测植物的生长和健康状态。

叶绿素中存在一定量的叶绿素蛋白复合物，其中影响光能吸收的因素是叶绿素蛋白复合物的含量和成分比例，捕光蛋白复合体中叶绿素a/b值较为关键，较高比例的捕光蛋白复合体（LHCP）有利于弱光下植物吸收和利用光能(Sane,1977)。

叶绿素a/b值，即叶绿素a与叶绿素b的比值，也与光合作用速率有密切关系：比值低，有利于吸收光能；比值高，在强光下的光合速率通常较高，抵抗光抑制能力较强(储钟稀等，1986)。

同时，叶绿素含量与该比值呈负相关，即叶绿素含量高，叶绿素a/b比值较低，作物叶色较深。

也有人报道认为叶绿素a/b比值与光合作用速率呈显著的负相关，该比值也可能是影响光合作用速率的内在因子之一。

“光能被色素分子吸收以后，并不是全部用于光合作用：一部分光能被传递到光反应中心，用于光化学反应；一部分光能可以辐射成荧光的方式被耗散掉；另一部分光能以热辐射的方式耗散掉，色素发射荧光的能量与用于光合作用的能量相互竞争，这是以叶绿素a荧光通常被作为光合作用无效指标的依据”(植物生理学 2003:123)，此外分子的荧光特性是由该分子的化学性质和周围环境因素的相互作用所控制的，因此叶绿素荧光测量是以叶绿素a荧光作为探针，探测和研究植物光合生理状况及各种外界因子对其的影响，是无损伤研究光合作用过程的重要手段(林世青等 1992; Krause and Weis 1988)。

植物叶片荧光动力学参数与光合特性的关系在自然条件下，叶绿素荧光和光合作用的关系十分密切(Bolhar-Nordenkampf H Ret al. 1989；Genty B et al. 1989；Schreiber U et al. 1994 )，一方面是当强光持续照射植物时，为了避免叶绿体吸收光能超过光合作用过程中光化学反应的消耗能力及过量的光能灼伤光合机构，荧光起到了重要的保护作用：一部分光能以荧光的方式被耗散掉(Gilmore A and Gofindjee，1999)；另一方面，自然条件下叶绿素荧光和光合速率一般是呈负相关的，当荧光变弱时光合速率就高，反之亦然，植物的营养受胁程度与光合作用的荧光特性有着密切的关系(徐彬彬等 2000；Krause G H and Weis E 1984；Liehtenthaler H K and Rinderle U 1984；Mefarlane J C er al. 1980；Sehreiber U and Bilger W 1987；)，因此叶绿素荧光可作为营养诊断探测叶片光合功能的快速、无损伤探针(张木清 2005)通过植物荧光特性探测可以了解植物的生长发育以及对逆境胁迫、病虫害等的生理响应，与“表观性”的气体交换指标相比叶绿素荧光更具有反映“内在性”的特点(Lin S Q etal. 1992)。