【正文】 葉綠素熒光測定系統(tǒng)(PAM)。 以上對熒光動力學中兩種猝滅成分的分析稱為 Q分析，它對于正確理解和分析葉綠素熒光動力學猝滅過程的光合生理意義及其與其他光合參數(shù)，特別是與氣體交換的關(guān)系，是十分重要的，它消除了過去看起來似乎是相互矛盾的一些試驗結(jié)果，從而為葉綠素熒光動力學在理論上的進一步深入研究和在實際中的廣泛應(yīng)用掃清了障礙，這是近年來熒光動力學在理論研究方面的重要新進展。植物經(jīng)短暫照光達到“ P”峰后，由于一些光合酶系逐漸被活化，使PSI開始運轉(zhuǎn)，而將 PSII還原側(cè)的還原態(tài)電子受體 QA、 QB和 PQH2等再氧化，從而引起熒光強度的猝滅，這稱為 qQ猝滅；植物在光的持續(xù)照射下，緊接著 qQ猝滅的增加，在光合膜的兩側(cè)逐漸建立起質(zhì)子梯度和形成膜高能態(tài)。因而根據(jù)可變熒光 (Fv)在總的最大熒光 (Fm=Fv十 F。由光合作用的引起的熒光淬滅稱之為光化學淬滅（ photochemical quenching, qP）；由熱耗散引起的熒光淬滅稱之為非光化學淬滅（ nonphotochemical quenching, qN或 NPQ）。植物吸收的光能只有 3條去路：光合作用、葉綠素熒光和熱。 在光照下光合作用進行時，只有部分電子門處于開放態(tài)。當光化光達到使所有的電子門都關(guān)閉（不能進行光合作用）的強度時，就稱之為飽和脈沖。正是由于調(diào)制技術(shù)的出現(xiàn)，才使得葉綠素熒光由傳統(tǒng)的“黑匣子”（避免環(huán)境光）測量走向了野外環(huán)境光下測量，由生理學走向了生態(tài)學。由于該強度在室溫下不足以引起還原態(tài) QA的積累，因而熒光強度將始終保持在較低的、恒定的 Fo水平上。為了能夠精確地測定 Fo值，經(jīng)驗證明測量光到達樣品表面時的強度要小于 10ergs為了減少樣品對熒光的重復(fù)吸收，通常是把接受器與入射的激發(fā)光安排在樣品的同一側(cè)。光電轉(zhuǎn)換接收器可用光電倍增管或光電三極管，它們的光譜響應(yīng)要選擇與植物熒光發(fā)射波長范圍相吻合。根據(jù)植物材料和暗適應(yīng)時間的不同，上述熒光誘導動力學過程要延續(xù) 3—6分鐘左右。若所用激發(fā)光強度達到或超過被測樣品光反應(yīng)的光飽和點時， P峰即趨于或等于最大熒光 (Fm)。其中O→P 相為熒光快速上升階段(1－ 2s)，從 P→T 為熒光慢速下降 (猝滅 )階段 (4－ 5s），在此階段，往往出現(xiàn)復(fù)雜的情況，有時沒有 M峰，有時出現(xiàn)幾個漸次降低的峰，因葉片的生理狀態(tài)不同而異。 將綠色植物或含葉綠素的部分組織，如葉片、芽、嫩枝條、莖或單細胞藻類懸液放在暗中適應(yīng)片別，或用近紅外光預(yù)照射，然后在可見光下激發(fā)，并用熒光計檢測，結(jié)果就會發(fā)現(xiàn)植物綠色組織會發(fā)出一種微弱的暗紅色強度隨時間不斷變化的熒光信號，這過程稱為植物體內(nèi)葉綠素 a熒光誘導動力學，簡稱為葉綠素熒光動力學。測量葉綠素熒光產(chǎn)量，可以獲得光化學過程與熱耗散效率的變化信息。從第一單線態(tài)回到基態(tài)所發(fā)射的光就成為熒光。所以葉綠素溶液在入射光下呈綠色，而在反射光下呈紅色。葉綠素熒光動力學技術(shù)在測定葉片光合作用過程中光系統(tǒng)對光能的吸收、傳遞、耗散、分配等方面具有獨特的作用，與 “ 表觀性 ” 的氣體交換指標相比，葉綠素熒光參數(shù)更具有反映 “ 內(nèi)在性 ” 特點。因此，葉綠素熒光動力學技術(shù)被稱為測定葉片光合功能快速、無損的探針，并廣泛應(yīng)用于植物生理學、生態(tài)學和農(nóng)業(yè)科學研究中。 絕大部分植物體內(nèi)葉綠素熒光來自 PSII的天線色素系統(tǒng)，而PSI色素系統(tǒng)基本不產(chǎn)生熒光。熒光的壽命很短，約為 108－ 109 s。 CO2固定 光呼吸 Mehler 反應(yīng) N代謝 熒光是研究光能分配的探針 葉綠素熒光 ： 植物吸收的一小部分光重新以光的形式發(fā)射出來 P + D + F = 1 F = 1 P D 光化學的 和 耗散性的 熒光 淬滅 (F) (D) (P) 活體葉綠素熒光是光合作用的有效探針 ? 活體狀態(tài)下，葉綠素熒光幾乎全部來源于 PS II的 Chl a（包括天線Chl a），活體葉綠素熒光提供的快速信息僅僅反映了 PS II對激發(fā)能的利用和耗散情況 ? 光合作用過程的各個步驟密切偶聯(lián)，因此任何一步的變化都會影響到 PS II從而引起熒光變化，也就是說通過葉綠素熒光幾乎可以探測所有光合作用過程的變化 盡管葉綠素熒光產(chǎn)量僅占葉片吸收光能問題的 1－ 2%，但測量卻非常簡單。 絕大部分是來自葉綠體光系統(tǒng) II(PSII)的天線色素蛋白復(fù)合體中的葉綠素 a分子，熒光發(fā)射波長范圍約在 650－ 780nm，熒光發(fā)射峰在 685nm和 735nm，其熒光激發(fā)光譜與葉綠體的吸收光譜近似，熒光激發(fā)峰在 438nm與 480nm左右。一般而言，遭受環(huán)境脅迫的葉片 M峰消失，而生理狀態(tài)良好的葉片往往在 P峰之后有幾個峰出現(xiàn)。熒光強度超過 Fo那一部分的熒光稱為可變熒光 (Fv)。 葉綠素熒光動力學的測量可采用調(diào)制式與非調(diào)制式兩種不同方法 : 非調(diào)制式熒光計的結(jié)構(gòu)比較簡單，它僅需要一個強連續(xù)光源，此光源既作為激發(fā)光，又作為測量光，但是為了能夠捕捉到植物熒光信號上升前沿中的拐點，要求整個系統(tǒng)的時間分辨率達到毫秒 (ms)級。在接收器之前通常加有紅色的短波截止濾光片，以完全濾掉激發(fā)光。 葉綠素熒光動力學的測量方法 調(diào)制式動力學熒光計至少應(yīng)具有兩束光：調(diào)制的弱測量光和連續(xù)的強化光。此時若在照有測量光的樣品上再疊加一束飽和光化光，植物熒光才迅速上升，并達到 P峰，這就是 Fv部分，此后熒光猝滅過程與前述非調(diào)制熒光猝滅過程相似。 所謂飽和脈沖技術(shù)，就是打開一個持續(xù)時間很短（一般小于 1 s）的強光關(guān)閉所有的電子門（光合作用被暫時抑制），從而使葉綠素熒光達到最大。 打開飽和脈沖時，本來處于開放態(tài)的電子門將該用于光合作用的能量轉(zhuǎn)化為了葉綠素熒光和熱， F達到最大值。如果給出一個飽和脈沖，本來處于開放態(tài)的電子門將該用于光合作用的能量轉(zhuǎn)化為了葉綠素熒光和熱，此時得到的葉綠素熒光為 Fm’。根據(jù)能量守恒： 1＝光合作用＋葉綠素熒光＋熱。光化學淬滅反映了植物光合活性的高低；非光化學淬滅反映了植物耗散過剩光能為熱的能力，也就是光保護能力。 )中所占的比例（ Fv／ Fm)，即可簡便地得出植物 PSII原初光能轉(zhuǎn)換效率，另一個特點是，熒光動力學是測定植物從暗中轉(zhuǎn)到光下，其光合作用功能從休止鈍化狀態(tài)轉(zhuǎn)為局部活化狀態(tài)，直到全部正常運轉(zhuǎn)狀態(tài)過程中的熒光動態(tài)變化，因而它包含著十分豐富的光合信息，這遠不是一般靜態(tài)焚光測量所能比擬的。試驗證明，它們也可造成熒光猝滅，這種猝滅稱為能量猝滅，或 qE淬滅。 根據(jù)上述 Q分析理論，西德 Schreiber博土設(shè)計了一種新型的脈沖調(diào)制熒光計，該儀器在過去一般調(diào)制熒光計的基礎(chǔ)上，又增加一束強飽和閃光 (≥2022W (1) pact basic device (2) external rechargeable battery (3)battery charger (4) PC HP200 (5) special fiberoptics (6)leafclip holder permits simultaneous PAR and 176。 selective window amplifier (patented) Measured parameters: Fo, Fm, Fm39。 C (using LeafClip Holder 2030B or Micro Quantum/ 2060M), ETR (. PAR x F/Fm39。 monitor screen display Data acquisition: Via PC using DA2022 software Data output: Display and printout via PC。 PSII作用中心完全關(guān)閉時， kP=0， kF最大，此時的熒光稱為最大熒光 Fm。 Fv/Fm=(FmFo)/Fm 。 qP=(Fm’Fs)/Fv’=1(FsFo’)/(Fm’Fo’) 。 0＜ Fv’/Fm’ ＜ 1 ? 由于在光適應(yīng)狀態(tài)下非光化學過程得到活化，因此 Fv’/Fm’往往小于 Fv/Fm 葉綠素熒光參數(shù) 葉綠素熒光參數(shù) ? ΦPS II: PS II光化學能量轉(zhuǎn)換的有效量子產(chǎn)量 （ Effective quantum yield of photochemical energy conversion in PS II） 也叫 PS II（線性）電子傳遞的實際量子產(chǎn)量， PS II復(fù)合體吸收的每個光量子引起電子傳遞的效率， PS II光化學能量轉(zhuǎn)換的總量子產(chǎn)量， PS II能量轉(zhuǎn)換的實際效率， PS II光化學的量子效率，用于 PS II光化學的能量占 PS II天線系統(tǒng)吸收的總光能的比例，以及 PS II有效光化學量子產(chǎn)量 ? ΦPS II=(Fm’Fs)/Fm’=ΔF/Fm’=qP可反映通過 PSII的電子傳遞情況。 Fv＝ FmFo:為可變熒光 (variable fluorescence),反映了 QA的還原情況。 (Fm’－ F)/Fm’或 ΔF/Fm’： PSII實際光化學量子產(chǎn)量 (actual photochemical efficiency of PSII in the light)，它反映PSII反應(yīng)中心在有部分關(guān)閉情況下的實際原初光能捕獲效率，葉片不經(jīng)過暗適應(yīng)在光下直接測得。 Fmr：可恢復(fù)的最大熒光產(chǎn)量，是在熒光 P峰和 M峰后，當開放的PSII最大熒光產(chǎn)量平穩(wěn)時，關(guān)閉作用光得到 Fo’后，把飽和光的閃光間隔期延長到 180s/次，得到一組逐漸增大 (對數(shù)增長 )的最大熒光產(chǎn)量，將該組最大熒光產(chǎn)量放在半對數(shù)坐標系中即成直線，該直線在 Y軸的截距即為 Fmr。目前國外有關(guān)研究論文越來越多，其中以用熒光動力學鑒定植物抗寒性方面的研究開展得最早，也較為深入。 光化學猝滅反映的是 PSII天線色素吸收的光能用于光化學電子傳送的份額，要保持高的光化學猝滅就要使 PSII反應(yīng)中心處于“開放”狀態(tài)，所以光化學猝滅又在一定程度上反映了 PSII反應(yīng)中心的開放程度。 非光化學猝滅反映的是 PSII天線色素吸收的光能不能用于光合電子傳遞而以熱的形式耗散掉的光能部分。發(fā)現(xiàn)樣品熒光最大上升速率 (RF) (實際為可變熒光最大上升速率 )下降為未經(jīng) 0℃ 處理的對照葉片 RF的 50%時所需的 0℃ 處理時間 (C0T0)，作為該植物或品種的抗寒性的相對量度。 隨著低溫處理時間的延長，最不抗冷的 88—9005品種經(jīng) 24小時 0℃ 處理后，其 M峰最先消失，熒光猝滅也最早趨干 0。除了 RF外，葉綠素熒光動力學的其他一些參數(shù) (如 M峰、 P峰、Fv及熒光猝滅等 )，均可綜合作為鑒定植物 (品種 )抗冷性的指標。結(jié)果表明，只有經(jīng)過冬季低溫鍛煉，不同品種抗凍性的差別才能通過熒光動力學有規(guī)律地表現(xiàn)出來。熒光上升曲線互補面積 (CA/Fo)與抗凍性的相關(guān)性也較好 ,即抗凍性越強，其 CA/Fo越大， ΔFv/Fo和ΔFv/T反映光合電子傳遞及傳遞速率和光合膜的能態(tài)化及能態(tài)化速率的總和，而 CA/Fo反映 PSII電子受體庫的大小。結(jié)果用熒光動力學所測得的結(jié)果，與田間越冬觀察結(jié)果完全一致。 qQ 猝滅的下降與非循環(huán)式光合電子傳遞速率以及放氧速率的減少直接相關(guān)的。后者還伴有鹽代謝失調(diào)等問題。葉片缺水增加，其熒光猝滅 (ΔFv＝ Fm－ F）迅速減少，說明光合電子傳遞和膜的能態(tài)化逐漸受到缺水的抑制，從 D3曲線開始，ΔFv就幾乎接近于零。隨著葉片含水量的降低，其 qQ猝滅與放 O2速率幾乎同步下降，但 qE猝滅在一定失水范圍內(nèi)有所增加。在這項基因轉(zhuǎn)導工作中，我國和外國學者均利用葉綠素熒光動力學技術(shù)，作為鑒定植物是否具有抗阿特拉律基因（ psb A)的一種簡便的，靈敏的和專一的探測手段。如經(jīng) 100μmol/L DCMU處理后，抗DCMU的龍葵葉片熒光上升曲線明顯慢于對 DCMU缺感的甘薯葉片的熒光上升曲線 (曲線 1)，因而使龍葵的熒光上升互補面積（ CA，曲線 1的陰影部分）明顯大于甘薯的 CA。這種以熒光猝滅程度為基礎(chǔ)的植物抗除草 劑鑒定法對測定儀器的要求較簡單，甚至用一般的 (慢速的 )熒光光度計即可。 Ronger和 Graber等建議，用快速熒光動力學上升曲線的緩臺階 (I和 D相 )對 Fm的相對高度，來研究除草劑從葉片表面滲入到葉片細胞葉綠體中作用部位的過程，以及研究除草劑在體內(nèi)去毒分解的過程。 林世青等用葉綠素熒光動力學技術(shù)，監(jiān)測香蕉果實在不同溫度貯藏下的后熟過程；以廣東產(chǎn)的未完全成熟的綠色香蕉為材科，分為四組，分別置于 o、 12和 25℃ 溫度下，經(jīng)不同時間 (1－ 13天 )貯藏后，用慢速調(diào)制式熒光計檢測香蕉果皮葉綠素熒光動力學的變化及其與果實外觀變化的相關(guān)性。 4. 在水果蔬菜貯藏保鮮中的應(yīng)用 林世青等用葉綠素熒光動力學等方法，研究了 SO2對幾種園林植物的作用。由此推測，大葉黃楊比前兩種有較強的抗 SO2的能力，這與用其他方法檢測的結(jié)果完全一致。 林世青等首次運用此技術(shù)對近 30個水稻品種進行了苗期熒光動力學檢測。 北京地