叶绿素荧光测量--OS 5P
叶绿素荧光实验报告
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。
不同种植密度对玉米农艺指标的影响
不同种植密度对玉米农艺指标的影响作者：马涌，郭建文，袁斌，侯旭东来源：《农学学报》 2016年第11期摘要：本试验主要研究玉米在不同种植密度下的主要性状表现，选用‘XY696’、‘同力11 号’2 个品种，旨在找出玉米种植密度和玉米品种最佳耦合度，制定高产栽培技术、为玉米栽培提供理论基础。
试验采用不同密度和品种的双因子随机区组设计，设置‘XY696’、‘同力11 号’2 个品种为主处理，密度为副处理，设6 万株/hm2、7 万株/hm2、8 万株/hm2、9 万株/hm2、10 万株/hm2，旨在确定2 个玉米品种与种植密度的最佳耦合度。
研究结果表明，低密度条件下，由于单株的营养面积大，通风透光条件好，光合速率高；高密度条件下，由于单株的营养面积小，通风透光条件差，植株光合速率低；2 个玉米品种种植密度在（6 万~9 万）株/hm2范围内，玉米农艺、产量指标呈正相关，密度达到10 万株/hm2时，玉米农艺、产量指标呈现下降趋势。
2个玉米品种与种植密度的最佳耦合度为（8万~9万）株/hm2。
关键词：玉米；密度；耦合度；农艺指标中图分类号：S513 文献标志码：A 论文编号：cjas160600040 引言种植密度是影响作物生产的重要因素之一。
合理的种植密度是实现高产的重要前提[1]。
合理密度能够协调好群体与个体的关系，使个体发育健壮而不早衰，既保证了一定数量的群体，单位面积穗数、穗粒数和单粒重得到协调发展，有利于发挥高粱品种的增产潜力[2]。
增加群体密度是当前世界和中国提高玉米产量的主要途径。
玉米作为中国主要粮食作物之一，开展玉米高产栽培技术研究具有重要意义。
玉米高产栽培中，种植密度是影响作物产量的重要因素之一[3]，玉米最适密度是玉米栽培技术研究的关键问题[4]。
前人对玉米、小麦等大宗作物已做了许多密度试验的研究，结果表明种植密度对大宗作物生长发育及其产量的有影响[5- 6]。
玉米是高产稳产的作物，但随着育种水平和生产水平的不断提高，个体与群体的矛盾越来越突出，单靠挖掘单株生产力而达到大幅度提高玉米产量已十分困难，依靠群体产量来增加单产是进一步提高玉米生产水平的必然趋势。
植物耐盐生理生化指标及耐盐植物筛选综述
西北林学院学报2010,25(3):59~65Journal o f No rthw est F or est ry U niversit y植物耐盐生理生化指标及耐盐植物筛选综述收稿日期:2009-05-12 修回日期:2009-10-15基金项目:国家科技支撑计划林业项目专题(2006BAD03A0108)作者简介:杨升,男,在读硕士研究生,主要从事滨海耐盐碱树种选育及评价标准研究。
*通讯作者:张华新,男,研究员,主要研究方向为林木遗传育种。
Email:zhanghx@ 。
杨 升,张华新*,张 丽(中国林业科学研究院林业研究所,国家林业局林木培育重点实验室,北京100091)摘 要:综述了耐盐植物的光合作用、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、有机渗透调节剂、矿质元素、膜透性、丙二醛、抗氧化酶、抗氧化剂和脱落酸等生理生化指标研究进展。
同时,总结了利用各种指标进行耐盐植物筛选的3种方法:直接法、生理生化指标法和混合法,并在此基础上阐述了建立耐盐性评价体系统一标准的意义。
关键词:耐盐性;生理生化指标;筛选中图分类号:S718.3 文献标志码:A 文章编号:1001-7461(2010)03-0059-07Physiological and Biochemical Indices of Salt Tolerance and Scanningof Salt -t olerance Plants:A ReviewYANG Sheng ,ZHANG Hua -xin ,ZHANG Li(R esearch Institute of F or estry ,CAF ,K ey L abor atory of T re e B ree ding and Cu ltiv ation ,State Forestry A d ministr ation ,Beij ing 100091,China)Abstract:Advances in the researches of physio log ical and bio chem ical indices of salt tolerance w ere review,such as photosy nthesis,chloro phyll content,chlorophyll fluorescence parameters,o rganic osmotica,min -eral element,membrane perm eability,M DA content,antio xidant enzym es,antiox idants and ABA and soon.T hree metho ds using such indices to scan salt -tolerant plants w er e summarized:dir ect metho d,the physiolog ical biochemistry index method,and the integr ated m ethod.T he significance of standardizing the system in the assessment of salt -tolerant plants w as discussed.Key words:salt tolerance;phy siolog ical and biochem ical index;scanning 植物的耐盐性是许多性状相互作用的一种综合表现,不同植物由于其耐盐方式和耐盐机理不同,使得其生理代谢和生化变化也不同。
叶绿素荧光分析方法
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]。
叶片荧光测量实验报告
叶片荧光测量实验报告1.实验目的2.实验方法利用PAM100,荧光成像系统测量叶绿素荧光3.实验原理与一些参数的意义荧光的变化反映光合与热耗散的变化。
光化学淬灭〔Photochemical Quenching〕:由于光合作用引起的荧光下降,反映了光合活性的高低。
qP=<Fm’-Fs>/Fv’=1-<Fs-Fo’>/<Fm’-Fo’> 〔基于"沼泽模型"〕qL=<Fm’-F>/<Fm’-Fo’>·Fo’/F=qP·Fo’/F 〔基于"湖泊模型"〕非光化学淬灭〔Non-Photochemical Quenching〕:由于热耗散引起的荧光下降。
qN=<Fv-Fv’>/Fv=1-<Fm’-Fo’>/<Fm-Fo>NPQ=<Fm-Fm’>/Fm’=Fm/Fm’-1 ,不需测定Fo’,适合野外调查qN或NPQ反映了植物耗散过剩光能转化为热的能力,反映了植物的光保护能力。
Fv/Fm =<Fm-Fo>/Fm : PS II的最大量子效率,反映植物潜在最大光合能力,高等植物一般在0.8－0.84之间,当植物受到胁迫〔Stress〕时,Fv/Fm显著下降。
ΦPS II = Yield = <Fm’-Fs>/Fm’ = ΔF/Fm’= qP·Fv’/Fm’: 任一光照状态下PS II的实际量子产量〔实际光合能力、实际光合效率〕不需暗适应,不需测定Fo’,适合野外调查。
Y<NPQ>=1-Y<II>-1/<NPQ+1+qL<Fm/Fo-1>>：调节性能量耗散,PS II处调节性能量耗散的量子产量。
若Y<NPQ>较高,一方面表明植物接受的光强过剩,另一方面则说明植物仍可以通过调节〔如将过剩光能耗散为热〕来保护自身。
分析叶绿素荧光的原理和应用
分析叶绿素荧光的原理和应用叶绿素荧光是一种十分常见的现象，它不仅仅是生命科学领域中的一个重要指标，同时还有广泛的应用前景。
本文将从原理、测量方法、应用方面进行分析，探究叶绿素荧光的作用和意义。
一、原理叶绿素荧光的产生是叶绿素分子吸收光子所产生的能量，在发生碰撞后的一部分能量导致光子发射出去发生荧光。
这种发射光谱是叶绿素基态发射峰的红外边，并且受到长波长（630 nm）和短波长（450-460 nm）激发的光谱区域。
其中，630 nm波长激光产生的荧光一般称为永久荧光（P叶绿素荧光），450 nm波长激光产生的荧光则通常称为瞬态荧光（R叶绿素荧光）。
叶绿素荧光的产生与叶绿素分子的光合作用有着密不可分的联系。
在光合作用中，叶绿体中的叶绿素会吸收光子，将其能量捕获并传递给其他分子，最后被转化为化学能。
但在某些情况下，能量被退回到叶绿素中，这样就会产生荧光发射。
因为荧光光谱的位置和形态与吸收光谱是相反的，所以通过荧光可以了解叶绿素分子的吸收和转移过程。
二、测量方法通过测量叶绿素荧光可以获取许多与光合作用有关的信息，包括叶绿素荧光发射的强度和发射峰的位置等。
测量叶绿素荧光的方法可以分为光谱测量和成像测量两种。
在光谱测量中，通常使用荧光光谱仪对样品进行测量。
通过选择合适波长的激发光及检测荧光的波长范围，可以获取不同波段的荧光光谱。
这种测量方法适用于对荧光分子光学特性的研究和对不同类型样品的快速分析。
成像测量则是通过显微成像技术实现的。
光学显微镜通常需要卷起样品和探针，然后将样品放在显微镜下面进行观察。
从这样的观察中可以光学地感知叶绿素荧光分布的空间分布和位置信息。
三、应用叶绿素荧光的应用非常广泛。
它可以用于控制光照条件和生长，了解植物的代谢和健康状态。
同时，还可以通过测量不同波段的荧光光谱和波长，对不同类型的样品进行研究和分析。
1. 光合作用研究光合作用是植物在光照下进行的复杂反应过程，荧光在这个过程中起着至关重要的作用。
叶绿素的定量测定及叶绿素荧光仪分析
叶绿素的定量测定及叶绿素荧光仪分析实验原理叶绿素的定量测定：叶绿素a、b在红光区的最大吸收峰分别位于663nm与645nm，又，根据光密度的加和性我们可以在这两个波长的光下分别测叶绿素提取液的消光度并根据其不同情况的比吸收系数来计算叶绿素a、b各自的含量。
另外，由于叶绿素a、b在652nm波长光照下有相同比吸收系数34.5，故可测出总叶绿素含量。
叶绿素荧光仪参数分析：接受了1个光子的激发态的叶绿素有三种途径来回到基态，分别为荧光、光化学反应和热。
因此测量叶绿素荧光动力参数可以反映植物光合作用的状态（光能的吸收、转运及分配等）。
叶绿素荧光仪可分为连续激发式与脉冲调制式，本次试验用的是脉冲调制式，有便携的特点。
已知植物荧光多来自PSII天线色素蛋白复合体中的叶绿素a，荧光发射波长范围约在650-780nm，发射峰在685nm与735nm。
当植物经过暗适应后，所有的PSII都处于完全打开状态，即其下游PQ等都处于氧化状态，PSII系统可以接受电子。
此时经过激发光照射后所发射的荧光是固定荧光F0。
之后用饱和脉冲技术，即用一个持续时间很短的强光关闭所有光合作用电子门使PSII的光化学作用暂时无法进行，再测量荧光，可得最大值Fm（此时光合作用能量全部转化为荧光和热）。
Fv为可变荧光，为Fm与F0之差，反应了QA的还原情况。
实验仪器及材料脉冲调制式叶绿素荧光仪，分光光度计，研钵，漏斗，分析天平。
菠菜叶，80%丙酮，碳酸钙，石英砂，不同环境下的烟草。
实验步骤1. 叶绿素定量测定1. 称取新鲜菠菜叶片5g剪碎置于研钵中，加入适量碳酸钙与石英砂和适量丙酮，匀浆，继续加入适量丙酮碾磨充分，用丙酮过滤于带刻度试管内，定容至25ml，摇匀。
2. 以80%丙酮为参比液，分别在645nm、663nm与652nm波长光照射下测量吸光度。
3. 处理数据。
2. 叶绿素荧光仪参数分析1. 选取一盆从温室移至室内条件下的烟草植株与一盆室内条件（逆境）处理的烟草植株，分别在相似位置夹上叶片夹子，暗适应20min。
植物逆境的种类及测量参数
¾ 发射源： 饱和脉冲：双光源，卤光源与 LED。690nm 卤光灯，最大光强 0-15,000 μmolm-2s-1，LED 0-4,500 μmolm-2s-1 可调光：双通道 660nm 和 450nm LED 光化学光：可调。LED光源：0-3,000 μmolm-2s-1，卤光源：0-6,000μ molm-2s-1。 远红外：735nmLED(用来测定 Fod)，强度可调。
------
铁 元 荧光动力学曲线参数 素
OS-1P；OS-5P
锰 Fo/Fv
Os-30P ；
公司地址：北京市海淀区中关村东路 89 号·恒兴大厦 24G 邮编：100190
HTTP： // Email: sales@ TEL： (010) 82675321 82675322 82675323 FAX： (010)82623152
病虫害
胁迫
NPQ，Fv/Fm，Yield
Os-30P ； OS-1P；OS-5P
OS-1P；OS-5P
OS-1P；OS-5P
除草剂 胁迫
VJ-OJIP对于多种农药胁迫敏感；Yield & NPQ；NPQ对于DDT和
DCMU胁迫敏感。
OS-1P；OS-5P
(Christiansen, Teicher and Streibig 2003) (Hiraki, van Rensen,
OS-1P；OS-5P
化 学铜 元素 元 Yield 光量子产量, Fo/F5min (Joshi & Mohanty2004) (Baker and OS-1P；OS-5P 胁迫 素 Rosenqvist 2004)
镍 元 ETR 电子传递速率(Joshi & Mohanty 2004) 素
叶绿素荧光测量--OS 5P
澳作公司
EcoTech 易科泰
调制式荧光仪工作原理图
2 1 6
3 4 5 7 8
1：调制测量光； 2：活化光； 3：饱和强光脉冲； 4：远红光； 5：检测器及放大器； 6：短波通过滤光片； 7：长波通过滤光片； 8：样品
调制式荧光仪测量叶绿素荧光原理：弱测量光，通过相位和频率的解 码方式将弱光导致的荧光变化从连续光诱导的荧光产量中分离出来 （ Screiber 1986等）。
图
光合作用过程中能量运转的基本概念
澳作公司
EcoTech 易科泰
澳作公司
EcoTech 易科泰
植物细胞中的叶绿素分子
第二激发态 传递给其它色素 及光化学反应
热
第一激发态 三线态
红 光
兰 光
热
荧 光
当一个叶绿素分子a的电子从激发态1到基态的去 基态 激化过程中，一小部分激发能（3-9%）耗散为红色的 荧光。其它去激化过程包括热、将能量传递给其它色 素分子及光化学反应、从三线态到基态的磷光发射。
叶绿素荧光产生的原理
澳作公司
EcoTech 易科泰
光合作用的过程
H 2O
光解 光能 吸收
色素分子
O2
2C3
酶
[H]
ATP
还
固
CO2
供能
多种酶 定 C5
原
（CH2O）
酶
酶
ADP+Pi
暗反应阶段
CO2的固定: CO2+C5 C3化合物还原：2 C3
6
光反应阶段
水的光解：H2O
光解
2[H]+1/2 O2
澳作公司
EcoTech 易科泰
案例分析四
叶绿素荧光探测分析技术及其在农业中的应用
宁夏农林科技，Ningxia Journal of Agri.and Fores.Sci.&Tech.2023，64（11）：59-64·农林经济与信息技术·基金项目：宁夏回族自治区重点研发计划项目“宁夏优势作物病虫害农用无人机监测及防控关键技术研究与示范”（2023BCF01051）。
作者简介：张学俭（1965—），男，宁夏盐池人，研究员，硕士，主要从事农业遥感技术应用研究。
*通信作者：李晓瑞，副研究员，主要从事农业经济与信息技术应用研究。
收稿日期：2023-09-06叶绿素荧光能够反映植物光能吸收、激发能传递、光化学反应、电子传递、光合效率、光化学淬灭、非光化学淬灭、CO 2固定等几乎所有光合作用过程的变化，是植物光合作用的探针，是植物表型检测分析的新型工具，在植物病虫害、干旱、高温、低温、盐碱、养分等生物和非生物胁迫早期监测、作物产量预测、初级生产力估算、生物固碳、光合性能评估等方面具有重要的作用，是当前光物理、光化学、生物化学、农业信息及其交叉学研究的热点和难点。
1定义与基础理论叶绿素荧光（Chlorophyll fluorescence ，CF ）是叶绿素分子吸收光子后，从激发态返回基态而发出的比入射光波长长的发射光。
当太阳电磁辐射到达植物叶片表面时，光的去向主要有三个路径，首先是在从叶片表面反射，其次是被叶片捕光复合体（LHC ）吸收，再次是穿过叶片后从叶片下表面透射（散射）掉。
叶片反射光主要反映叶片结构参数内部生化组分，叶片LHC 吸收的光能一部分用于光系统I （PSI ）和光系统Ⅱ（PSII ）的光化学反应，另一部分用于非光化学过程（热耗散），剩余的微弱部分以荧光形式发射出去。
植物叶片光合作用、热耗散和叶绿素荧光这3种能耗方式和过程是此消彼长、相互竞争的关系，当光化学反应不顺利时，热耗散和叶绿素荧光就比较强，反之亦然（图1）。
叶绿素荧光能综合反映光能吸收、激发能传递、光化学反应等光合作用的原初反应过程，以及电子传递、质子梯度建立、ATP 合成叶绿素荧光探测分析技术及其在农业中的应用张学俭1，张大林2，周慧1，李晓瑞1*1.宁夏农林科学院农业经济与信息技术研究所，宁夏银川7500022.北方民族大学外国语学院，宁夏银川750021摘要：阐述了叶绿素荧光形成的基本原理，重点从叶绿素荧光动力学和日光诱导叶绿素荧光两个方面，论述了叶绿素荧光探测分析技术、监测模型构建、卫星载荷与产品、农业应用、目前存在的问题与展望。
叶绿素荧光量
实际光化学效率
ΦPSII
-
(Fm' - Fs) / Fm'，反映PSII在光照下的实际光合效率
小于Fv/Fm的任何值
非光化学猝灭系数
NPQ
-
(Fm - Fm') / Fm'，反映植物耗散过剩光能为热的能力
一般0-4
光化学猝灭系数
qP
叶绿素荧光量
测定项目
符号
单位
测定条件/说明
示例值
初始荧光
Fo
-
暗适应后的荧光产量
较低值，因植物种类而异
最大荧光
Fm
-
饱和光脉冲下的荧光产量
较高值，因植物种类而异
可变荧光
Fv
-
Fm - Fo，反映PSII的潜在活性
Fm与Fo的差值
PSII最大光化学效率
Fv/Fm
-
(Fm - Fo) / Fm，反映植物潜在最大光合能力
-
(Fm' - Fs) / (Fm' - Fo')，反TR(II)
electrons/(PSII·s)
反映PSII的电子传递速率
根据测定条件而异
相对电子传递速率
rETR
-
反映PSII的相对电子传递速率，与PAR相关
根据测定条件而异
叶绿素荧光测量技术的研究和应用
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 )。
植物体叶绿素荧光测定仪的原理与使用方法
植物体叶绿素荧光测定仪的原理与使用方法【实验目的】⏹了解目前在光合作用研究中先进的叶绿素荧光技术，了解便携式叶绿素荧光仪测定植物光合作用叶绿素荧光参数的基本原理和仪器的使用方法。
⏹老师演示和学生分组利用便携式叶绿素荧光仪(PAM2100)测定实验植物的叶绿素荧光基本参数(Fo, Fm, Fv/Fm, Fm’, Fo’, Yield, ETR, PAR, qP, qN等)。
⏹了解荧光仪的广泛应用【实验原理】仪器介绍和工作原理叶绿素荧光（Chlorophyll Fluorescence）的产生⏹传统的光合作用测定是通过测量植物光合作用时CO2的消耗或干物质积累计算出来。
叶绿素荧光分析技术通过测量叶绿素荧光量准确获得光合作用量及相关的植物生长潜能数据。
⏹叶绿素荧光动力学技术在测定叶片光合作用过程中光系统对光能的吸收、传递、耗散、分配等方面具有独特的作用，与“表观性”的气体交换指标相比，叶绿素荧光参数更具有反映“内在性”特点。
⏹本实验以调制式叶绿素荧光仪PAM-2100（W ALZ）为例，测定植物叶绿素荧光主要参数。
植物叶片的生长状况不同，所处位置的不同，光照不同，叶绿素荧光参数数值也会有所不同，所以不同叶片之间叶绿素荧光产量存在着一定的差异。
【实验内容与步骤】一、仪器使用步骤讲解1. 仪器安装连接将光纤和主控单元和叶夹2030-8相连接。
光纤的一端必须通过位于前面板的三孔光纤连接器连接到主控单元，光纤的另一端固定到叶夹2030-B上。
同时，叶夹2030-B还应通过LEAF CLIP插孔连接到主控单元。
2. 开机按“POWER ON”键打开内置电脑后，绿色指示灯开始闪烁，说明仪器工作正常。
随后在主控单元的显示器中会出现PAM-2100的表示。
从仪器启动到进入主控单元界面大概要40秒。
3. PAM-2100的键盘PAM-2100主控单元上有20个按键，现分别简要介绍主要按键的功能。
Esc：退出菜单或报告文件Edit：打开报告文件Pulse：打开/停止固定时间间隔的饱和脉冲Fm：叶片暗适应后打开饱和脉冲测量Fo、Fm和Fv/FmMenu：打开动力学窗口的主菜单Shift：该键只有和其它键结合时才能起作用＋：增加选定区的数值（参数）设置－：减少选定区的数值（参数）设置Store：存储记录的动力学曲线Com：打开命令菜单＜：指针左移＞：指针右移∧：指针上移∨：指针下移Act：打开光化光Yield：打开一个饱和脉冲以测定照光状态的光系统II有效量子产量△F/Fm′。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
澳作公司
EcoTech 易科泰
案例分析三
珊瑚树和大豆叶片叶绿素荧光的非光化学猝灭
研究目的: (1)在自然条件下,ｑＮｍ在ｑＮ中是否起重要作用;(2)在不同种 的植物叶片中,ｑＮ及其3个组分的日变化是否遵循同一方式;(3)ｑＮ的慢 组分是否主要地与叶黄素循环有关。 研究结果:非光化学猝灭快、中和慢3个组分(ｑＮｆ,ｑＮｍ与ｑＮｓ)和 505ｎｍ光吸收的日变化。主要结果如下:(1)中午,珊瑚树叶片的ｑＮｓ比 ｑＮｆ大得多,而大豆叶片的这两个参数却几乎处于同一水平。它们的ｑ Ｎｍ虽然也随光强变化,但与ｑＮｓ和ｑＮｆ相比,除早晨和傍晚以外全天 的水平都是最低的。(2)珊瑚树叶片的初始荧光水平(Ｆｏ)中午最低,而大豆 叶片的Ｆｏ中午最高。(3)饱和光照射引起的珊瑚树叶片505ｎｍ光吸收的 增加比大豆叶片大得多。(4)珊瑚树叶片505ｎｍ光吸收的日变化方式与ｑ Ｎｓ的相类似。(5)叶黄素循环的抑制剂ＤＴＴ对珊瑚树叶片ｑＮｓ的抑 制(57%)比对大豆叶片ｑＮｓ的抑制(23%)严重。
澳作公司
EcoTech 易科泰
叶绿素荧光技术的应用
澳作公司
EcoTech 易科泰
案例分析一
不同发育时期冬小麦旗叶的荧光特性研究
研究目的:不同发育时期冬小麦旗叶的荧光和光合特性,为选育优良品种提 供依据 研究结果: 随着小麦从扬花期到乳熟期的生长,旗叶的光系统Ⅱ最大光量子 效率(Ｆｖ/Ｆｍ)变化不大,在乳熟期略有下降,光化学淬灭(ｑＰ),光系统Ⅱ 量子产率(ΦＰＳⅡ)和Ｐｓａｔ有较大的降低(>15%),非光化学淬灭(ｑＮ) 则有明显的增大(>100%),旗叶的ΦＰＳⅡ与Ｐｓａｔ存在线性关系(ｒ =0.918)。说明了在不同小麦品种中生长的衰老使得旗叶光合作用从能量 转化到二氧化碳同化速率都显著降低。
FV-FV’;FM-FM’
部分慢速荧光参数的计算方法
f1:两个光系统之间的光能分配系数，一般设为0.5; f2:叶片吸收光能系数，一般设为0.85 PFD:光辐射通量
ФP=FV’/FM’ Ф2 =(FM’-Fs)/FM’=qP× ФP NPQ = (FM-FM’)/ FM’
FV FV’ FM’-Fs
磷 光
澳作公司
EcoTech 易科泰
激发态的命运
1.放热
2.发射荧光与磷光 3.色素分子间的能量通过 电子受体传递，传递到反应 中心进行光化学反应
澳作公司
EcoTech 易科泰
什么是调制技术
所谓调制技术，就是说用于激发荧光的测量光 measuring light (调制光modulation light)具有 一定的调制（开/关）频率，检测器只记录与 测量光同频的荧光，因此调制荧光仪允许测量 所有生理状态下的荧光，消除了背景光的影响。 正是由于调制技术的出现，才使得叶绿素荧光 由传统的“黑匣子”测量（避免环境光的黑暗 测量）走向了野外环境光下测量，叶绿素荧光 的研究由生理学走向了生态学。
澳作公司
EcoTech 易科泰
使用调制式荧光仪测量叶绿素荧光过程
叶片暗适应20分钟，加上饱和强光脉冲（如8000μmol m-2s10.8秒），荧光从基线（F ）上升到最大值F 。在这种情况下， 0 M 光系统2的初级电子受体QA完全被还原。于是可以测定光系统2原 初光化学反应的最大量子效率FV/FM。 随后加上连续光（也称活化光actinic light），荧光产量 瞬态上升，这之后，由于光化学过程和热耗散过程的发生，荧 光产量产生淬灭到一个稳态数值（Ft）。在活化光存在的情况 下加上饱和光脉冲，荧光产量达到一个极大值（FM’），但比暗 中最大值要小（FM）。在测量FM’时QA再次被完全还原，因此， FM’与Ft之间的差值反映了荧光产量淬灭的光化学组分，FM’ 与 FM 之间的差值反映了荧光产量淬灭的热耗散组分。 需要测定测量时F0的数值，一般采用的方法是对叶片进行 暗适应或加上远红光（波长大于680nm）数秒钟，后者使PSII反 应中心快速打开。
叶绿素荧光产生的原理
澳作公司
EcoTech 易科泰
光合作用的过程
H 2O
光解 光能 吸收
色素分子
O2
2C3
酶
[H]
ATP还固Fra bibliotekCO2供能
多种酶 定 C5
原
（CH2O）
酶
酶
ADP+Pi
暗反应阶段
CO2的固定: CO2+C5 C3化合物还原：2 C3
6
光反应阶段
水的光解：H2O
光解
2[H]+1/2 O2
酶
酶
2C3
光合磷酸化：ADP+Pi＋能量
ATP
[H], 酶 （CH2O） ATP
ADP+Pi
澳作公司
EcoTech 易科泰
光合单位
光合膜上能进行完整光反应的最小结构单位
通过上述色素分子间的能量传递，聚光色素吸 收的光能会很快到达并激发反应中心色素分子，启 动光化学反应。
澳作公司
EcoTech 易科泰
澳作公司
EcoTech 易科泰
叶绿素荧光测量
—OS5P调制叶绿素荧光仪使用培训
北京澳作生态仪器有限公司 技术部 苌伟 2008.12.23
澳作公司
EcoTech 易科泰
一、叶绿素荧光产生的原理
二、叶绿素荧光测量模式
三、叶绿素荧光技术的应用
四、调制时荧光仪的操作
五、日常维护
澳作公司
EcoTech 易科泰
ФP
Ф2 NPQ ETR Rfd
有效量子产率，开放的PS2中心捕能效率；
能量转换的有效量子产率，电子传递的量子产率； 反映了与类囊体膜能量化相关的耗散热能变化 ; 有效电子传递速率； 叶绿素荧光降低比例，植物活力指标之一
部分慢速荧光参数及其生物学意义
澳作公司
EcoTech 易科泰 qP = (FM’ – Fs)/Fv’ qN = (FV-FV’)/FV q0 = (F0F0’)/F0
澳作公司
EcoTech 易科泰
调制式荧光仪的优点
采用脉冲调制式方法（Quick and Horton, 1984）， 可以在全光照情况下测量叶绿素荧光信号，而不必被未 过滤的活化光所干扰。用LEDs产生重复性脉冲并用短波 长滤光片过滤，光电二极管被长波长的滤光片保护。高 选择性脉冲放大器可以忽略其它信号而只保留脉冲过程 中所产生的荧光。这样整个测量系统就可以忍受活化光 密度的高度变化。 光化学反应过程、非光化学反应过程、光合系统 的保护机制、光合系统的调节机制、PSII的受损状况 等等方面可以从调制式荧光仪测量过程中推知出来。
澳作公司
EcoTech 易科泰
案例分析二
光胁迫下杂种杨无性系光合生理生态特性的比较
研究目的:探讨不同杨树无性系对光胁迫的适应策略
研究结果:中午强光导致的二氧化碳同化下降的原因之一是光合系统受损, 这是从叶绿素荧光测定的参数所推知的,各无性系发生光抑制的可能性也 可以从测定参数计算出来并与气体交换数据符合.
F0
F0’
ETR=PFD× Ф2 ×f1×f2 Rfd=(Fp-Fs)/Fs
澳作公司
EcoTech 易科泰
OS5p调制型叶绿素荧光仪的 4种测量模式
澳作公司
EcoTech 易科泰
Fv/Fm模式
叶绿素经过充分暗适应后，所有电子受 体均处于开放状态，打开测量光得到初 始荧光Fo，然后给出一个饱和脉冲，所 有的电子受体就都将该用于光合作用的 能量转化为了荧光和热，此时得到的叶 绿素荧光为最大荧光Fm。 根据Fm和Fo可以计算出PS II的最大量 子产量Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm，它反映了 植物的潜在最大光合能力。
澳作公司
EcoTech 易科泰
调制式荧光仪工作原理图
2 1 6
3 4 5 7 8
1：调制测量光； 2：活化光； 3：饱和强光脉冲； 4：远红光； 5：检测器及放大器； 6：短波通过滤光片； 7：长波通过滤光片； 8：样品
调制式荧光仪测量叶绿素荧光原理：弱测量光，通过相位和频率的解 码方式将弱光导致的荧光变化从连续光诱导的荧光产量中分离出来 （ Screiber 1986等）。
澳作公司
EcoTech 易科泰
案例分析四
CO2加富对紫花苜蓿光合作用原初光能转换的影响
研究目的:CO2加富对光合作用的促进效应是否与光合作用的光反应受到 促进有关?为此,本文以C3植物紫花苜蓿为材料,研究CO2加富对紫花苜蓿 叶绿体吸收光谱以及荧光动力学参数等的影响,探索在CO2加富条件下,紫 花苜蓿光合作用增强的机理。 研究结果:在CO2加富条件下生长的紫花苜蓿,其叶绿体对光有更强的吸收 能力;CO2加富可促进紫花苜蓿叶片PS 原初光能转换效率、PS 潜在活性、 PS 电子传递量子产量、以及PS 活化能力的提高;增加荧光光化学猝灭组 分,降低非光化学猝灭组分。。
澳作公司
EcoTech 易科泰
Kinetic模式
在光照下光合作用进行时，只有部分电子受体 处于关闭态，实时荧光F比Fm要低，也就是说 发生了荧光淬灭（quenching）。 植物吸收的光能只有3条去路：光合作用、叶 绿素荧光和热。根据能量守恒：1＝光合作用 ＋叶绿素荧光＋热。可以得出：叶绿素荧光＝ 1－光合作用－热。也就是说，叶绿素荧光产 量的下降（淬灭）有可能是由光合作用的增加 或热耗散的增加引起的。
澳作公司
EcoTech 易科泰
Yield模式
在光照下植物正常进行光合作用时，只 有部分电子受体处于开放状态。如果给 出一个饱和脉冲，本来处于开放态的电 子受体将该用于光合作用的能量转化为 了叶绿素荧光和热，此时得到的叶绿素 荧光为Fm’。 根据Fm’和F可以求出在当前的光照状态 下PS II的实际光量子产量 Yield=ΦPSII=ΔF/Fm’=(Fm’-F)/Fm’，它 反映了植物目前的实际光合效率。