[發(fā)明專利]植物葉片橫截面最大光化學(xué)量子效率測定裝置及使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610123652.3
• 申請日: 2016-03-04
• 公開（公告）號: CN105784651B
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 付增娟;樊大勇;張淑敏;謝宗強(qiáng);李榮貴
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院植物研究所
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢;劉美麗

本發(fā)明涉及一種植物葉片橫截面最大光化學(xué)量子效率測定裝置及使用方法，其特征在于，該測定裝置包括顯微鏡、激發(fā)光源、斬波器、CCD圖像采集裝置和計算機(jī)；待測葉片放置在所述顯微鏡上，所述激發(fā)光源發(fā)出的光通過所述斬波器進(jìn)入所述顯微鏡照射所述待測葉片的橫截面，所述待測葉片橫截面的葉綠素體吸收光產(chǎn)生葉綠素?zé)晒猓鋈~綠素?zé)晒饨?jīng)所述顯微鏡出射并經(jīng)所述CCD圖像采集裝置采集，所述CCD圖像采集裝置將采集的葉綠素?zé)晒鈭D像發(fā)送到所述計算機(jī)。本發(fā)明操作簡單、測定可靠，對于植物生理、植物學(xué)、生態(tài)學(xué)等研究領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是關(guān)于一種植物葉片橫截面最大光化學(xué)量子效率測定裝置及使用方法，涉及植物葉片葉綠素?zé)晒鉁y定領(lǐng)域。

背景技術(shù)

光是限制綠色植物生存和生長的主要環(huán)境因素之一。不同光質(zhì)和光量導(dǎo)致植物在形態(tài)和生理等方面產(chǎn)生相應(yīng)的變化。這種變化能使植物最大程度地維持光合速率，從而適應(yīng)變化的環(huán)境。在葉片水平和葉肉組織水平上，針對植物響應(yīng)與適應(yīng)不同光環(huán)境及變化光的特性，植物生理生態(tài)學(xué)者已經(jīng)做了大量的研究，并取得非常系統(tǒng)的研究成果。植物葉綠素?zé)晒馐菬o損傷探測植物光合作用效率的有利工具，基本原理如圖1所示，其中，F(xiàn)m為暗中最大熒光，F(xiàn)m’為光下最大熒光，F(xiàn)t為可變熒光，F(xiàn)0為暗中基礎(chǔ)熒光，F(xiàn)R為遠(yuǎn)紅光，Actiniclight on為活化光開，捕光色素蛋白復(fù)合體(LHC)受光激發(fā)后，LHC將其能量傳遞到光系統(tǒng)二或光系統(tǒng)一，其間所吸收的光能有所損失，所吸收的光能大約3％～9％被重新發(fā)射出來，其波長較長稱為葉綠素?zé)晒狻３叵氯~綠素?zé)晒庵饕獊碜怨庀到y(tǒng)二，當(dāng)對暗適應(yīng)葉片照光時，葉綠素?zé)晒庋杆偕仙S后有一系列慢的波動，逐漸下降到穩(wěn)態(tài)，這稱為“KautskyEffect”，是Kautsky和Hirsch于1931年首先報道的。熒光發(fā)射與原初光化學(xué)活動、熱耗散過程是互相競爭的一種關(guān)系。因此，熒光產(chǎn)量變化反映了光合作用系統(tǒng)光化學(xué)效率和熱耗散能力的變化。

根據(jù)葉綠素?zé)晒獾幕驹恚Q生了脈沖調(diào)制式熒光儀(PAM101-102-103)，成為光合作用研究的強(qiáng)大工具。隨著快速熒光誘導(dǎo)動力學(xué)(OJIP)研究的深入，連續(xù)式植物效能分析熒光儀(PEA)應(yīng)用也越來越廣泛，成為光合作用原初反應(yīng)研究快捷有力的工具。但是這兩類儀器都是點式傳感器，只能探測葉片表面的最大光化學(xué)量子效率異質(zhì)性的變化，無法深入到葉片內(nèi)部(如表1所示)。這是因為PAM僅收集葉上表面(adaxial side)或下表面(abaxial side)的熒光，由于其測量光光強(qiáng)很低(20～30μmol m^-2s^-1)無法達(dá)到葉片內(nèi)部較深的組織。而PEA盡管測量光強(qiáng)非常高(3,000μmol m^-2s^-1)也僅能反映葉片整體水平的最大光化學(xué)量子效率。

用于光合作用研究的葉綠素?zé)晒庥跋駜x是上個世紀(jì)80年代后期發(fā)展起來的設(shè)備，其中測定葉片表面葉綠素?zé)晒獾纳唐坊瘍x器已有很多，均采用葉綠素?zé)晒獾幕驹恚瑢⒄~表面或葉表面某一部位的葉綠素?zé)晒庥脭z像的方式拍攝下來，通過特定的軟件進(jìn)行分析，得到葉片水平的葉綠素?zé)晒夥植迹缯{(diào)制葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)(IMAGING-PAM-MAXI)。但是，該類儀器只能獲得葉面水平方向的光合能力異質(zhì)性，由于分辨率的原因而無法獲得葉片內(nèi)部葉綠素?zé)晒庥跋瘛?/p>

表1目前常見進(jìn)行葉綠素?zé)晒釬v/Fm測定的熒光儀性能對比

表中數(shù)字標(biāo)記的具體含義為：1PAM2100，Microscopic PAM,Dual PAM,MicrofiberPAM均采用調(diào)制鎖相放大模式；2光強(qiáng)檔位在4～7之間；3對于測量光脈沖寬度測定采用高靈敏度PIN光電二極管；4調(diào)制頻率為1.6KHz；5測量光光強(qiáng)可調(diào)，最高檔時與飽和光光強(qiáng)相同；6空間分辯率低，得不到厚度1mm以下葉片的葉橫截面熒光影像。