叶绿素荧光分析在研究植物光抑制中的应用

叶绿素荧光分析在研究植物光抑制中的应用摘要叶绿素荧光是光合作用能量转换的探针，叶绿素荧光分析具有测量准确，获得结果迅速，反应灵敏的优点。该试验通过测量fv/fm在80 min内的恢复情况研究强光对阳生植物和阴生植物的光抑制作用。结果表明：阳生植物fv/fm在40 min左右会基本恢复活性，而阴生植物即使到80 min也不能恢复。

关键词叶绿素荧光；fv/fm；光抑制

中图分类号 q945 文献标识码 a 文章编号 1007-5739（2013）06-0148-01

光合作用是植物生理学课程中的重点内容，是植物重要的基础代谢。光合作用具有重要的意义，首先它能净化空气，维持大气中氧气和二氧化碳的恒定；其次能将无机物转化为有机物，将光能转化为化学能；另外它在理论和实践中也具有重要意义。荧光是指物质吸收光能后，第一单线态的叶绿素回到基态所发出的光，荧光的波长较长。当叶绿素分子吸收荧光后，由基态跃迁到不稳定的激发态，会释放能量回到基态，这种现象称为荧光现象[1]。正常情况下，叶片发射的大部分荧光来自光系统ⅱ（psⅱ）的叶绿素a[2]。光能被叶绿素吸收后主要有3个可能去向，即推动光合作用、转变成热散失和以荧光的形式发射出来，可以通过荧光变化来探测光合作用和热耗散情况。随着便携式荧光测定仪的出现，叶绿素荧光分析具有迅速、灵敏、可以定量测定、对植物无破坏、少干扰的特点，

是室内光合基础研究的先进工具以及室外自然条件下诊断植物体

内光合机构运转状况和分析植物对逆境响应机理的重要方法

[3-4]，而且用叶绿素荧光测定时不需任何生化分离步骤，将叶片放在仪器上即可迅速完成[5]。

荧光分析中最常用的参数有初始荧光（fo）、暗适应后最大荧光产量（fm）、可变荧光（fv）、最大光化学效率（fv/fm）、光照下最大荧光产量（fm′）、给定光强下稳态荧光（fs）、光照下光系统ⅱ的有效量子产量（yield）、光化学猝灭系数（qp）、非光化学猝灭系数（qn和npq）。fo是暗反应时psⅱ反应中心均处于开放时的荧光强度，其与叶绿素浓度有关，与光反应无关。fm为充分暗适应后的最大荧光，此时psⅱ反应中心全部关闭。fv反应qa还原情况，受qa还原程度和其他可能耗散能量的途径等因素影响。fv/fm是一个重要的光反应参数，反映psⅱ反应中心的最大光能转换效应。fm′是光照下打开饱和脉冲时得到的最大荧光产量[2]。一般fm′1[2]。

影响光合作用的因素很多，如光照强度、二氧化碳浓度、水分、矿质元素、温度等。目前，光抑制是高等植物光合作用研究的热点，当叶片吸收光能过多，不能及时利用或耗散时，植物就会遭受强光胁迫，引起光合能力降低，发生光抑制[7]，其显著特征是psⅱ光化学效率降低，fv/fm和光合碳同化的量子效率降低[8]，主要原因是产生活性氧使光反应中心受损。暗适应后打开饱和脉冲测得的荧

光参数fv/fm代表psⅱ的量子产量。正常叶片的fv/fm为0.75～0.85，照光后量子产量降低，重新暗适应后又会有阶段性的上升[6]。光抑制引起的fv/fm降低在几十分钟到几小时内通常是不可逆的，因此可以观察其在80 min内的恢复情况，而且可以比较阳生植物和阴生植物的暗恢复情况。该试验根据某些参数变化研究叶绿素荧光技术在植物抗性中的应用，探明强光和热胁迫对植物光合作用的抑制机理。

1 材料与方法

1.1 试验材料和仪器

试验材料为室外栽培的月季（阳生植物）叶片和室内盆栽鸭跖草（阴生植物）叶片。仪器为fms-2便携式调制荧光仪。

1.2 试验方法

阳生植物和阴生植物的叶片用同样的强光处理一段时间后暗适应，测量psⅱ的最大量子产量（fv/fm）。由于强光源往往散发出大量的热，因此在做光抑制处理时要防止叶片受热。

试验步骤如下：首先从室外采集月季叶片和从室内采集鸭跖草叶片，将叶片用湿滤纸包住（防止干燥）在暗中或非常弱的光照下适应1 h，以测量正常的fv/fm作为对照；暗适应结束后，将叶片放入培养皿中加水盖盖，用强光（2 000 μmol/m2·s）处理20 min；叶片经强光处理后，用湿滤纸包住，在非常弱的光下分别适应2、5、10、20、40、80 min后，再测量fv/fm[6]。

2 结果与分析

强光胁迫引起植物光合作用光抑制的现象一直受到广泛关注，其中psⅱ光化学效率（fv/fm）是度量光抑制程度的重要指标。从图1可知，阳生植物月季叶片和阴生植物鸭跖草叶片经强光处理后fv/fm都会降低，但鸭跖草叶片的下降幅度大，表现出强的光抑制，月季叶片在40 min左右基本恢复活性，而鸭跖草叶片的fv/fm即使到80 min，恢复程度也很低。光抑制的恢复程度用暗恢复40 min 时fv/fm的降低程度来表示[6]，阳生植物月季的光抑制程度为13.5%，阴生植物鸭跖草光抑制程度为16.3%。

3 结论与讨论

光合作用效率对植物的生长、产量和抗性具有重要的影响，可据此判断植物生长状况和抗逆性强弱。叶绿素荧光与光合作用各反应过程密切相关，环境因子对光合作用的影响可以通过荧光参数反映出来。

阳生植物月季叶片在强光下的光抑制程度较阴生植物鸭跖草叶片的低，说明阳生植物比阴生植物具有较强的抗光抑制的能力。这可能是阳生植物长期在较强自然光照条件下生长驯化和繁殖演变

的结果[9]。照光后psⅱ的量子产量降低，由于fv/fm反映的是暗适应状态下psⅱ的量子产量，强光导致的fv/fm的不可逆说明光抑制直接作用于psⅱ反应中心，导致部分psⅱ反应中心失活，使fv/fm 降低，也有可能是热耗散增加，导致fv/fm降低[6]。

4 参考文献

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