[發明專利]溫度對植物PSII活動影響的評價方法

有效

• 申請號: 201810449996.2
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN108897979B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 郭亞;夏倩;胡凱;朱啟兵;黃敏
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: G16C20/10
• 分類號: G16C20/10
• 代理公司: 蘇州市中南偉業知識產權代理事務所(普通合伙) 32257
• 代理人: 耿丹丹

本發明涉及一種溫度對植物PSII活動影響的評價方法，構建一個描述PSII活動的數學模型，葉綠素熒光作為模型的輸出，溫度是模型的一個參數，通過參數識別方法，從實測的葉綠素熒光數據中估算模型的參數，就能夠根據模型的參數計算出任意給定溫度下的PSII模型中涉及到的各種物質濃度變化的動力學曲線，從而達到在不直接測量這些物質濃度的情況下評判溫度對PSII活動的影響。

技術領域

本發明涉及植物PSII，特別是涉及溫度對植物PSII活動影響的評價方法。

背景技術

光合作用是所有生命活動的基礎，它受到許多因素的影響，如營養、鹽、冷卻、熱、除草劑、重金屬、干旱等。溫室在現代農業中發揮著至關重要的作用，特別是對于溫度低，日照時間短的地區或人口密度大，耕地少的城市，溫室能提供大量的蔬菜。目前，溫室內溫度控制策略并沒有將植物生長的實時溫度效應作為反饋信息，無法實現植物的最優產量。從溫室溫度控制策略角度考慮，有必要首先獲取溫度對光合作用活動效率的影響信息，但是能夠直接測量光合作用活動的各種電子載體的傳感器比較缺乏。

在光合作用中，植物利用水、二氧化碳和光來生產糖和生物化學能。PSII吸收的光能部分可能以葉綠素熒光的形式釋放。光化學反應、熱耗散和熒光釋放是植物吸收光能的三種能量去路途徑。根據能量守恒定律，這三條能量的去路之間是存在著競爭的關系。三者中任何一個的變化都會導致另外兩個變化。例如，電子傳輸速率增加可能導致光化學反應速率增加同時可能減少熒光與熱能的釋放。PSII對熱很敏感，盡管PSII活動的過程十分復雜，但PSII釋放的葉綠素熒光能提供有關植物光合作用過程和生理的可靠定量信息，并且可以通過便攜式儀器測量，用于分析PSII活動。當植物在短期內面臨溫度的變化時，植物并不能表現出肉眼可見的黃色和枯萎等明顯癥狀。但是葉綠素熒光動力學包含環境變化對植物光合作用的影響信息。

發明內容

基于此，有必要針對上述技術問題，提供一種溫度對植物PSII活動影響的評價方法，構建一個描述PSII活動的數學模型，葉綠素熒光作為模型的輸出，溫度是模型的一個參數，通過參數識別方法，從實測的葉綠素熒光數據中估算模型的參數，就能夠根據模型的參數計算出任意給定溫度下的PSII模型中涉及到的各種物質濃度變化的動力學曲線，從而達到在不直接測量這些物質濃度的情況下評判溫度對PSII活動的影響。

一種溫度對植物PSII活動影響的評價方法，包括：

建立一個包含狀態方程的PSII活動數學模型；

根據阿倫尼烏斯方程，將溫度轉化為所述PSII活動數學模型的參數，建立以PSII活動中電子的傳遞載體激發態天線葉綠素熒光分子A*，和PQ的濃度變化作為所述狀態方程的狀態變量，葉綠素熒光是所述狀態方程的輸出變量；

使用參數估算方法估算所述PSII活動數學模型的參數，實現葉綠素熒光曲線的擬合；

將估算得到的所述PSII活動數學模型參數及任一溫度代入所述PSII活動數學模型，確定該溫度下的激發態天線葉綠素熒光分子和PQ的組分在各時刻的濃度。

上述溫度對植物PSII活動影響的評價方法，構建一個描述PSII活動的數學模型，葉綠素熒光作為模型的輸出，溫度是模型的一個參數，通過參數識別方法，從實測的葉綠素熒光數據中估算模型的參數，就能夠根據模型的參數計算出任意給定溫度下的PSII模型中涉及到的各種物質濃度變化的動力學曲線，從而達到在不直接測量這些物質濃度的情況下評判溫度對PSII活動的影響。

在另外的一個實施例中，將估算得到的所述PSII活動數學模型參數代入所述PSII活動數學模型，確定在不同初始PQ值大小情況下溫度對PSII活動的影響。

在另外的一個實施例中，將估算得到的所述PSII活動數學模型參數代入所述PSII活動數學模型，確定在不同活性Q_B位點的百分比情況下溫度對PSII活動的影響。