研究目的
采用双波长脉冲幅度调制荧光法研究远红光光谱区(690-760纳米)的第二个爱默生效应作用光谱,重点考察当光系统II被较短波长光激发时,光合效率对远红光波长的依赖性。
研究成果
该研究得出结论:当光系统I(PSI)与光系统II(PSII)在线性电子传递链中耦合时,FRIFS是一个反映远红光诱导PSII上调的定量参数,其产生源于选择性激发PSI导致的光化学淬灭。作用光谱显示715-740纳米区域存在显著光合活性,峰值位于720纳米处,这一发现对现有吸收数据提出挑战并暗示可能存在未知的PSI组分。该结果支持远红光调控PSII功能的作用,并强调730纳米波段对未来植物栽培研究和生物技术应用的重要性。
研究不足
该研究仅限于臭椿的阳生叶,可能无法代表其他植物物种或阴生叶。使用离体叶片可能影响生理响应,且实验条件(如特定光照强度和波长)可能未能完全反映自然变异性。观测到的远红诱导荧光光谱与已知的PSI-LHCI吸收光谱之间的矛盾表明完整复合体中可能存在未知因素,而极端波长(如760纳米)处较低的远红诱导荧光信号则提示检测微弱效应存在技术限制。优化方案可包括扩展至更多物种、进行活体测量,以及探索760纳米以外的更长波长。
1:实验设计与方法选择:
本研究采用改进的快速傅里叶双波长脉冲振幅调制(PAM)荧光技术测量叶绿素荧光动力学。通过调制光激发荧光,并使用实时快速傅里叶光谱仪而非锁相放大器检测调幅信号。该方法可在低测量光强下获得可接受的信噪比。远红光诱导荧光位移(FRIFS)计算公式为(F0-Fs)/F0,用于评估第二爱默生效应的作用光谱;PSII量子产额则在远红光下以Fv/Fm计算。
2:样本选择与数据来源:
选用生长健壮的10-15年生臭椿(Ailanthus altissima)阳生叶,采自南联邦大学植物园中土壤、地形、水分及光照条件一致的植株。叶片采摘后10分钟内使用,切割时光合有效辐射通量密度(PPFD)约1700 μmol光子·m?2·s?1。
3:实验设备与材料清单:
包括调制蓝光LED(λmax=470 nm,0.1 μmol光子·m?2·s?1)、配备300 W卤素灯的单色仪、聚焦镜透镜系统、远红光脉冲用红外吸收液滤光片(λmax 690-760 nm,半带宽3 nm,30 μmol光子·m?2·s?1)、5 W蓝光饱和闪光LED(λmax=470 nm,4000 μmol光子·m?2·s?1)、带690 nm干涉滤光片的光电二极管用于荧光检测、低噪声放大器、PC声卡及SpectraLab软件进行FFT处理。光子通量通过USB4000-FL光谱仪调节。
4:1 μmol光子·m?2·s?1)、配备300 W卤素灯的单色仪、聚焦镜透镜系统、远红光脉冲用红外吸收液滤光片(λmax 690-760 nm,半带宽3 nm,30 μmol光子·m?2·s?1)、5 W蓝光饱和闪光LED(λmax=470 nm,4000 μmol光子·m?2·s?1)、带690 nm干涉滤光片的光电二极管用于荧光检测、低噪声放大器、PC声卡及SpectraLab软件进行FFT处理。光子通量通过USB4000-FL光谱仪调节。 实验流程与操作步骤:
4. 实验流程与操作步骤:叶绿素荧光由300 Hz调制蓝光激发。施加波长690-760 nm(步进10 nm)、持续100秒的远红光脉冲,测量无远红光(F0)和有远红光(Fs)时的荧光水平并计算FRIFS。远红光照射期间及之后使用蓝光饱和闪光测定PSII量子产额变化。信号处理采用FFT参数设置:FFT点数131,072,采样率96,000 Hz,16位格式,光谱线分辨率0.73 Hz,以1秒间隔测量300 Hz处峰值振幅。
5:73 Hz,以1秒间隔测量300 Hz处峰值振幅。 数据分析方法:
5. 数据分析方法:使用SpectraLab进行FFT分析,统计学检验采用Student's t检验(如FRIFS差异p<0.05具显著性)。计算并比较不同波长下的FRIFS值与PSII量子产额,误差棒表示标准差(n=10)。
独家科研数据包,助您复现前沿成果,加速创新突破
获取完整内容-
Spectrometer
USB4000-FL
Ocean Optics
Adjust and measure photon fluxes of light sources
-
LED
λmax = 470 nm
Emit modulated blue light for exciting chlorophyll fluorescence in leaves
暂无现货
预约到货通知
-
Monochromator
Generate far-red light pulses at specific wavelengths for background illumination
暂无现货
预约到货通知
-
Halogen Lamp
300 W
Provide light source for the monochromator to produce far-red light
暂无现货
预约到货通知
-
LED
5 W, λmax = 470 nm
Emit blue saturating flashes to measure PSII quantum yield
暂无现货
预约到货通知
-
Photodiode
Detect chlorophyll fluorescence emitted from leaves
暂无现货
预约到货通知
-
Amplifier
Low-noise
Amplify the signal from the photodiode for processing
暂无现货
预约到货通知
-
Software
SpectraLab
Perform real-time Fast Fourier Transform (FFT) on fluorescence signals
暂无现货
预约到货通知
-
登录查看剩余6件设备及参数对照表
查看全部