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简述荧光理论及licor L1-6800仪器介绍

发布时间: 2023-09-25  点击次数: 279次

        测量气体交换有助于表征叶水平 CO2 H2O通量、气孔导度等。脉冲幅度调制 (PAM) 叶绿素a荧光测量提供有关光驱动电子转移率 (ETR)、非光化学猝灭 (NPQ) 以及在叶子吸收多余能量时保护叶子的其他反应的信息。它们共同揭示了对光生物学的更多见解。

结合气体交换和荧光

       与单独使用任技术相比,对同一叶面积上的气体交换和叶绿素荧光进行综合分析可以提供更完整的光合作用图片。例如,当一起使用时,这些技术可以提供一种评估途径的方法 CO2从叶细胞间气隙扩散到叶绿体。

的电阻 CO2沿着这条途径目前是旨在提高植物水分利用效率的深入研究的主题。鉴于缺水限制了全球植物的生产力,了解这些扩散过程至关重要。

叶面及以外的气体交换

         CO2 H2O叶层的气体交换或 CO2交换水生样品时,LI-6800可以直接测量 CO2吸收来表征样品的光合同化率。

叶级

LI -6800使用稳态同化方程测量叶级气体交换,img1其中A CO2同化,μ是流速, c1 c2 CO2样品前后的浓度,S为叶面积。

同化是根据浓度差和流速计算的,img2

其中A CO2同化,μ是流速, c1 c2 CO2样品前后的浓度,12为样品前后的水蒸气。质量平衡计算给出通量 CO2液体样品和比色顶部空间之间。通量与水生样品的真实碳同化和碳酸盐系统动力学耦合。当标准化为细胞密度、质量或叶绿素含量时,水生室提供 µmol 的测量值 CO2 cell-1 s-1, 微摩尔 CO2 mg-1 s-1,或微摩尔 CO2 µg-1 s-1

土壤 CO2通量

用于土壤调查测量 CO2通量室 (6800-09)LI-6800作为封闭系统运行。它使用熟悉的土壤气体通量方程计算气体交换,img3

 Fc是通量 CO2V为系统容积,P为大气压力,W为室内水摩尔分数,R为气体常数,S为土壤面积,T为室内空气温度,dC'/dt表示干燥变化 CO2浓度随时间 ( t ) 的变化。

动态同化技术

        基于稳态气体方程的重新表述,动态同化技术可以测量非稳态条件下的光合气体交换,如方程所示,img4

其中A CO2同化,μ 是流速, c1 c2 CO2样品前后的浓度,S为叶面积,dC/dt为变化率 CO2在系统中。动态同化方程表明,稳态是质量平衡方程的特例,其中dC/dt等于 0Saathoff  Welles2021)。配备 6800-01A 荧光计的 LI-6800 是具备动态同化技术的仪器。也只有这个仪器只具备动态同化技术。

多相 Flash™ 荧光

         改进了气体交换和荧光的组合测量。

叶面均匀照明

        通过气体交换和荧光的综合评估来了解叶级过程需要被研究的叶区被高度均匀的光源照亮。否则,气体交换参数可能会人为地不准确,从而导致错误传播到许多其他参数。

        LI -6800荧光计光源高度均匀,90% 的叶面积上的光强度为平均值的 ±10%这种高光均匀性最大限度地减少了可能导致气体交换测量错误的伪影,并混淆了需要比较气体交换和 PAM 叶绿素荧光参数的过程的理解。

高强度闪光

        必须知道最大荧光产量才能准确估计 ETR  NPQ 以及其他几个重要参数。从以前看,最大荧光产量的估计是通过使用称为饱和闪光"的短(一秒或更短)、高强度(比全日光高许多倍)的闪光来实现的。随着光强度的逐渐增加,荧光产量呈双曲线向渐近线增加,此时可以最准确地近似最大荧光产量。

        当在受照射的叶子中测量时,估计最大荧光产量(Fm')需要使用自然界中植物从未遇到过的光强度。此外,随着 NPQ 在叶子中不断发展,Fm' 的估计需要更高的强度,这开始发生在远低于全日照的光强度下。

         LI -6800荧光计可提供高达 16,000 µmol 的传统饱和闪光 m-2 s-1叶面积超过6 cm2这是其他商业荧光计无法做到的。

多相 Flash™ 荧光可准确估计 Fm'

         通过其他计算的荧光参数准确测量 Fm',确保准确测定非光化学猝灭 (NPQ)、能量依赖性猝灭 (qE),光系统 II 导的电子传输的量子产率 (ΦPSII)、实测电子传输速率(J)、叶肉电导 (gm)

         Multiphase Flash™ 荧光这一创新技术可用于通过单次闪光事件快速估计无限辐照度下的荧光产量,这是对真实"Fm 的更准确测定。该值称为外推最大荧光产量 (EFm),是对真实"Fm' 的更准确评估,与表观最大荧光产量的传统测量相反 (AFm)使用传统的矩形闪光灯。

        实验研究表明 EFm值总是高于 AFm使用越来越强的饱和闪光 (Q') 测量的值。在某些情况下,Fm' 的错误估计随后会导致 Φ PSII的估计误差高达 15-30%。此外,虽然测量值 AFm随着 Q' 的增加而逐渐增加,估计 EFm除了很低Q' 之外,在相同 Q' 强度范围内测量的结果是恒定的,这表明使用多相 Flash™ 荧光方法可以在较低闪光强度下实现 Fm' 的准确估计。因此,由于该技术可用于使用中等闪光强度来估计 Fm',因此可以研究对光损伤敏感的植物,同时降低饱和闪光造成损伤的风险。

优化的信噪比

         获得准确荧光参数的一个方面涉及信噪比。这在荧光诱导曲线期间尤其重要,此时数据点被快速采集并进行最小平均。

         LI -6800使用精心改进的协议,其中仅通过改变调制脉冲的频率而不是脉冲幅度或脉冲宽度来改变调制光。这最终防止了暗适应和光适应叶子中的测量光诱导光合作用,并优化了荧光信号。LI -6800提供预先确定的设定值,可优化信噪比,且不会违反 PAM 叶绿素荧光技术。

用于感应动力学的高频荧光计

         LI-6800荧光计能够以高达 250 kHz 的频率调制测量光,能够以高分辨率全面表征叶子的荧光诱导瞬态。

        荧光诱导 (OJIP) 曲线可作为快速评估关键色素结合蛋白复合物 PSII(光合作用在其中启动)的精致光物理细节的一种手段。诱导曲线的不同转变(以前称为“OJIP 瞬态")可用于测量植物的环境胁迫。LI -6800荧光计的不同之处在于它可以在诱导过程中测量两种类型的荧光:1) 调制的荧光;2) 调制的荧光。2) 连续。OJIP 瞬变背后的光物理反应会在一定的时间尺度内发生。OJIP 瞬态的这些时间尺度要求在微秒到毫秒的时间尺度上进行测量。LI -6800荧光计可以在 4 微秒到数百毫秒的时间尺度上采集调制的连续荧光信号。

         荧光诱导(OJIP)曲线。荧光诱导曲线是快速评估关键色素结合蛋白复合物 PSII(光合作用在其中启动)的精致光物理细节的一种手段。诱导曲线的不同转变(以前称为“OJIP 瞬态")可用于测量植物的环境胁迫。LI -6800荧光计的不同之处在于它能够在诱导过程中测量两种类型的荧光:1) 调制的荧光;2) 调制的荧光。2) 连续。OJIP 瞬变背后的光物理反应会在一定的时间尺度内发生。OJIP 瞬态的这些时间尺度要求测量能够在微秒到毫秒的时间尺度上进行。LI -6800荧光计可以在 4 微秒到数百毫秒的时间尺度上采集调制的连续荧光信号。