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1、关于叶绿素荧光是光合作用研究的探针第一页，讲稿共六十四页哦 叶绿素荧光动力学研究得到广泛应用的原因叶绿素荧光动力学研究得到广泛应用的原因 1、包含着光合作用过程的丰富信息、包含着光合作用过程的丰富信息光能的吸收与转换光能的吸收与转换 能量的传递与分配能量的传递与分配 反应中心的状态反应中心的状态过剩光能及其耗散过剩光能及其耗散光合作用光抑制与光破坏光合作用光抑制与光破坏等等等等2、可可以以对对光光合合器器官官进进行行“无无损损伤伤探探查查”，获获得得“原原位位”的（的（in situ）信息。）信息。3、近近年年来来测测定定仪仪器器的的性性能能和和自自动动化化程程度度越越来来越越高高，操操作作步
2、骤越也来越简便。步骤越也来越简便。第二页，讲稿共六十四页哦 特特别别是是在在植植物物抗抗性性生生理理、植植物物生生态态学学、作作物物生生理理学学以以及及藻藻类类学学的的研研究究中中取取得得了了众众多研究成果。多研究成果。从从应应用用方方面面，叶叶绿绿素素荧荧光光，特特别别是是叶叶绿绿素素荧荧光光动动力力学学，已已经经在在鉴鉴定定植植物物的的各各种种抗抗性性、筛筛选选抗抗除除草草剂剂植植物物、检检测测环环境境污污染染及及植植物物对对污污染染的的反反应应、作作物物增增产产潜潜力力苗苗期期预预测测、甚甚至至植植物物遥遥感感和和营营养养缺缺乏乏症症等等许许多多领领域得到应用。域得到应用。第三页，讲稿共
3、六十四页哦一叶绿素荧光的发现一叶绿素荧光的发现：Brewster(1834)在在观观察察一一束束太太阳阳光光通通过过月月桂桂叶叶片片的的乙乙醇醇提提取取液液时时，在在反反射射光光方方向向看到的是红色，而不是绿色。看到的是红色，而不是绿色。1852年年，Stokes认认为为这这是是一一种种光光发发射射现现象象，命名为荧光（命名为荧光（fluorescence）。）。第四页，讲稿共六十四页哦二叶绿素荧光的来源及其量子产量二叶绿素荧光的来源及其量子产量光合机构吸收的光能有三个可能的去处：光合机构吸收的光能有三个可能的去处：1.光化学反应光化学反应（光合作用、光呼吸、氮代谢）（光合作用、光呼吸、氮代谢
4、）2.放热放热，又称非辐射能量耗散，又称非辐射能量耗散 3.发射荧光发射荧光 这这三三者者之之间间存存在在此此消消彼彼长长的的竞竞争争关关系系，所所以以可可以以通通过过荧荧光光的的变化探测光合作用的变化。变化探测光合作用的变化。通通常常色色素素分分子子是是处处于于能能量量的的最最低低状状态态基基态态，吸吸收收一一个个光光量量子子后后，会会引引起起原原子子结结构构内内电电子子分分布布的的重重新新排排列列。其其中中一一个个低低能能的的电电子子获得能量而成为激发态。获得能量而成为激发态。第五页，讲稿共六十四页哦第六页，讲稿共六十四页哦激发能激发能光化学反应光化学反应形成同化力形成同化力热耗散热耗散荧
5、光荧光 CO2固定固定光呼吸光呼吸Mehler 反应反应N代谢代谢第七页，讲稿共六十四页哦第八页，讲稿共六十四页哦 从从 Chl b到到Chl a的的传传递递效效率率几几乎乎达达100，故故检检测测不不出出Chl b的的荧荧光光。植植物物体体内内发发射射的的荧荧光光大大部部分分来来自自PSII天天线线色色素素系系统统(Chlorophyll-a fluorescence),而而PSI色色素素系系统统基基本本不不发发射射荧荧光光。实实际际上上，荧荧光光发发射射出出的的光光能能在在数数量量上上是是很很少少的，还不到吸收总光能的的，还不到吸收总光能的3。在理论上，荧光量子产量（在理论上，荧光量子产量
6、（f）的定义为：）的定义为：f=F/Ia F-发射荧光量子总数发射荧光量子总数 Ia-吸收光量子总数吸收光量子总数 f 的大小取决于各种去激途径的竞争。的大小取决于各种去激途径的竞争。第九页，讲稿共六十四页哦 若若Kf、Kh、Kt、Kq和和Kp分分别别代代表表荧荧光光、热热耗耗散散、激激发发能能传传递递、荧荧光光猝猝灭灭和和光光化化学学反反应应的的去去激激速速度度常常数数，则则Chl a荧荧光光量量子子产产量量（f）与各种）与各种K的关系如下：的关系如下：fKf/Kf+Kh+Kt+Kq+Kp 在以上各种去激途径中，在以上各种去激途径中，f受受Kp的影响最大。的影响最大。在在弱弱光光下下，PSI
7、I原原初初电电子子受受体体QA处处于于完完全全氧氧化化状状态态（即即PSII反应中心开放），这时：反应中心开放），这时：KpKf+Kh+Kq+Kt 则则所所吸吸收收的的光光量量子子90以以上上用用于于光光化化学学反反应应，结结果果得得最最小小的的f（约（约0.6%）第十页，讲稿共六十四页哦 在在饱饱和和光光下下,当当QA完完全全还还原原时时(即即PSII反反应应中中心关闭心关闭)，此时，此时 Kp0，其其f最最大大（约约3，肉肉眼眼难难以以观观测测到到）。由由此此可可见见，植植物物体体内内荧荧光光去去激激途途径径仅仅占占总总去去激激途途径径的的一一小小部部分分。在在溶溶液液中中，f 可达可达3
8、0。第十一页，讲稿共六十四页哦三、叶绿素荧光诱导动力学及其测量三、叶绿素荧光诱导动力学及其测量 叶叶绿绿素素荧荧光光诱诱导导现现象象是是1931年年由由德德国国Kautsky首首先先发发现现的的，所所以以又又称称Kautsky效效应应。叶叶绿绿素素荧荧光光诱诱导导动动力力学学是是指指当当暗暗适适应应的的绿绿色色植植物物材材料料转转到到光光下下时时，其其体体内内叶叶绿绿素素荧荧光光强强度度会会产生有规律的随时间的变化（图）。产生有规律的随时间的变化（图）。有有几几个个特特征征性性的的点点，分分别别被被命命名名为为O、I、D、P、S、M和和T。在在照照光光的的第第一一秒秒钟钟内内，荧荧光光水水平平
9、从从O上上升升到到P,这这一一段段被被称称为为快快相相；在在接接下下来来的的几几分分钟钟内内，荧荧光光从从P下下降降到到T，这这一一段段被被称称为为慢慢相相；快快相相与与PSII的的原原初初过过程程有有关关，慢慢相相则则主主要要与与类类囊囊体体膜膜上上和和间质中的一些反应过程有关。间质中的一些反应过程有关。第十二页，讲稿共六十四页哦经经过过暗暗适适应应后后的的叶叶片片从从黑黑暗暗中中转转入入光光下下，叶叶片片的的荧荧光光产产量量随随时时间间而而发发生生的的动动态态变变化化，称称为为Kautsky效效应应，荧荧光光的的这这种种动态变化所描绘出的曲线即动态变化所描绘出的曲线即Kautsky 曲线。
10、曲线。完完整整的的Kautsky曲曲线线可可分分为为两两部部分分，从从开开始始照照光光到到荧荧光光产产量量达达到到最最大大值值时时的的荧荧光光上上升升部部分分，所所用用时时间间很很短短，只只需需0.5-2.0s，称称为为快快速速荧荧光光动动力力学学曲曲线线；此此后后，荧荧光光产产量量降降低低，并并逐逐渐渐达达到到一一个稳恒值，时间大致需要个稳恒值，时间大致需要8-10min，称为，称为慢速荧光动力学曲线慢速荧光动力学曲线。荧荧光光产产量量降降低低是是荧荧光光猝猝灭灭(Quench)的的结结果果。所所谓谓荧荧光光猝猝灭灭，是是指指叶叶绿绿素素吸吸收收光光量量子子后后的的部部分分激激发发能能通通过
11、过光光化化学学途途径径或或以以热热的的方方式散失，从而使荧光发射量减少的现象。式散失，从而使荧光发射量减少的现象。第十三页，讲稿共六十四页哦 叶绿素荧光诱导动力学曲线叶绿素荧光诱导动力学曲线第十四页，讲稿共六十四页哦 非调制式荧光仪：非调制式荧光仪：可可把把荧荧光光诱诱导导动动力力学学曲曲线线划划分分为为：O点点（原原点点）I（偏偏转转）D（小小坑坑）P（最最高高峰峰）S（半半稳稳 态态）M（次次 峰峰）T（终终 点点）这这 几几 相相（phase）。）。其其中中从从OP相相为为快快速速上上升升阶阶段段（约约12秒秒），从从PS相相为为荧荧光光慢慢速速下下降降（猝猝灭灭）阶阶段段（45分分钟）
12、。钟）。第十五页，讲稿共六十四页哦低温荧光低温荧光 在在77K（196度度，液液氮氮中中）小小，与与温温度度有有关关的的酶酶反反应应和和电电子子传传递递能能力力对对荧荧光光水水平平的的影影响响被被避避免免，因因此此只只有有原原初光化学反应被反映出来。初光化学反应被反映出来。77K荧荧光光是是测测定定PSII光光化化学学效效率率（Fv/Fm)的的一一个个重重要要工工具具，健康植物叶片的健康植物叶片的Fv/Fm值为值为0.832。77K荧荧光光常常用用于于研研究究两两个个光光系系统统之之间间的的能能量量分分配配。PSI在在735nm处的荧光增加往往是处的荧光增加往往是PSII向向PSI增加分配的结
13、果。增加分配的结果。第十六页，讲稿共六十四页哦 调制荧光调制荧光 用用于于测测定定荧荧光光的的光光源源被被调调制制，也也就就是是使使用用很很高高频频率率不不断断开开关关的的光光源源，而而且且检检测测器器通通过过选选择择性性放放大大仅仅仅仅检检测测这这种种调调制制光光激激发发的的荧荧光光，因因此此可可以以在在背背景景光光，特特别别是是在在田田间间很很强强的的太太阳阳光光存存在的情况下测定相对的荧光产额。在的情况下测定相对的荧光产额。荧光猝灭荧光猝灭使荧光产量从它的最大值（使荧光产量从它的最大值（Fm）下降的各）下降的各 种过程。分为两大类：种过程。分为两大类：光化学猝灭（光化学猝灭（qP）,代表
14、被开放的代表被开放的PSII反应中心捕获并反应中心捕获并 转化为化学能的那部分能量。转化为化学能的那部分能量。非光化学猝灭（非光化学猝灭（qN）,代表各种非光化学去激过程所耗代表各种非光化学去激过程所耗 散的能量。散的能量。第十七页，讲稿共六十四页哦调制式荧光仪测定原理调制式荧光仪测定原理MR-经调制的弱测量光，经调制的弱测量光，2 molm-2s-1，l l583nm(绿光绿光)；频率；频率600HzAR-作用光作用光,白光白光,持续照射持续照射,；SR-饱和脉冲光饱和脉冲光,白光白光,8500 molm-2s-1,照射照射0.5sFR-弱远红光，弱远红光，7-10 molm-2s-1；l
15、l 700nm；D-荧光检测器；荧光检测器；A-信号放大器；信号放大器；SF-短波滤光片；短波滤光片；LF-长波滤光片长波滤光片第十八页，讲稿共六十四页哦荧光猝灭任何使荧光产额低于其最大值的过程。荧光猝灭任何使荧光产额低于其最大值的过程。光化学猝灭由光化学反应引起的荧光产额的降低，它光化学猝灭由光化学反应引起的荧光产额的降低，它 依赖于氧化态依赖于氧化态QA的存在。的存在。非非光光化化学学猝猝灭灭由由非非光光化化学学过过程程如如热热耗耗散散过过程程引引起起的的荧荧光光产产额额的降低。的降低。非光化学猝灭涉及三个不同的机理：非光化学猝灭涉及三个不同的机理：qE 依依赖赖类类囊囊体体膜膜内内外外的
16、的质质子子浓浓度度差差，暗暗豫豫驰驰的的半半 时时间间 T1/2小于小于1分钟；分钟；qT依赖状态依赖状态1向状态向状态2的转换，增加向的转换，增加向PSI的能量的能量 分配；分配；qI与与光光合合作作用用的的光光抑抑制制有有关关，表表现现为为Fv/Fm 的的下下降。降。第十九页，讲稿共六十四页哦 叶绿素荧光分析方法示意图叶绿素荧光分析方法示意图第二十页，讲稿共六十四页哦 荧光参数的意义荧光参数的意义Fv/Fm 最大光化学效率最大光化学效率PSII=(FmFs)/Fm PS实际光化学效率实际光化学效率Fv/Fm PS最大天线转化效率最大天线转化效率P=PSII PFD 光化学反应速度光化学反应
17、速度NPQFm/Fm1 非光化学猝灭非光化学猝灭qp=(FmFs)/(FmF0)光化学猝灭系数光化学猝灭系数qN=(FmF0)/(FmF0)非光化学猝灭系数非光化学猝灭系数D=1Fv/Fm 吸收光能通过热耗散消耗的部分吸收光能通过热耗散消耗的部分第二十一页，讲稿共六十四页哦1 1、基础荧光参数、基础荧光参数FoFo：最小荧光产量，最小荧光产量，也称初始荧光产量或基础荧光产量也称初始荧光产量或基础荧光产量 。是。是对充分暗适应叶片（对充分暗适应叶片（PSPS反应中心处于完全开放状态）照以极弱反应中心处于完全开放状态）照以极弱的的测量光后发出的荧光测量光后发出的荧光。此时光化学猝灭系数。此时光化学
18、猝灭系数qPqP1 1，非光化学猝，非光化学猝灭系数灭系数qNPqNP0 0。一般认为，这部分荧光是在天线中的激发能尚一般认为，这部分荧光是在天线中的激发能尚未被反应中心捕获之前，由天线叶绿素发射出的。未被反应中心捕获之前，由天线叶绿素发射出的。当存在天线热耗散时，当存在天线热耗散时，FoFo会降低；当反应中心失活或遭到破会降低；当反应中心失活或遭到破坏时，坏时，FoFo会升高。会升高。已知过高的温度往往使已知过高的温度往往使PSIIPSII放氧复合体脱离，放氧复合体脱离，反应中心失活，此时反应中心失活，此时FoFo会明显提高。因此，会明显提高。因此，可以用可以用FoFo随温度的随温度的变化动
19、态来反映高温对光合器的危害，并用来评价植物的抗热变化动态来反映高温对光合器的危害，并用来评价植物的抗热性。性。第二十二页，讲稿共六十四页哦Fm：最大荧光产量最大荧光产量(Maximal fluorescence)，是是PS反应中心完全关闭时的荧光产量。此时光化反应中心完全关闭时的荧光产量。此时光化学和非光化学荧光猝灭均为学和非光化学荧光猝灭均为0(qP0，qNP0)。Fm可反映通过可反映通过PS的电子传递最大潜力。通常叶的电子传递最大潜力。通常叶片经暗适应至少片经暗适应至少20min后照以饱和脉冲光后测得。后照以饱和脉冲光后测得。Fs:稳态荧光产量。稳态荧光产量。即在光照下，光即在光照下，光-
20、暗反应达暗反应达到动态平衡时的荧光产量。到动态平衡时的荧光产量。第二十三页，讲稿共六十四页哦Fm：光光适适应应下下最最大大荧荧光光产产量量。是是在在光光照照条条件件下下照照以以饱饱和和脉脉冲冲光光后后测测得得。(此此时时存存在在非非光光化化学学猝猝灭灭，即即qNP0；PS反应中心又全部关闭反应中心又全部关闭qP0)Fo：光光适适应应下下的的最最小小荧荧光光产产量量。在在测测定定前前照照射射弱弱远远红红光光(7mmolm-2s-1；l700nm)测测得得。目目的的是是激激活活PSI，加加速速由由PSII向向PSI的电子传递，产生的电子传递，产生“基础荧光猝灭基础荧光猝灭”(qo)Fv：暗适应下最
21、大可变荧光：暗适应下最大可变荧光(Fv=Fm-Fo)。Fv:光适应下最大可变荧光光适应下最大可变荧光(Fv=Fm-Fo)。第二十四页，讲稿共六十四页哦2、荧光猝灭参数、荧光猝灭参数 qP=(Fm-Fs)/(Fm-Fo)：可变荧光的可变荧光的光化学猝灭系数，光化学猝灭系数，它反映了它反映了PS反应中心的反应中心的开放开放程度。程度。qNP=(Fm-Fm)/(Fm-Fo)：可变荧光的可变荧光的非光化学猝灭系非光化学猝灭系数。它反映了数。它反映了PS反应中心反应中心关闭关闭的程度。的程度。NPQ=(Fm-Fm)/Fm=Fm/Fm-1：非光化学猝灭非光化学猝灭第二十五页，讲稿共六十四页哦3、反映、反映
22、PSII光化学效率的荧光参数光化学效率的荧光参数 Fv/Fm：是是重重要要的的荧荧光光参参数数之之一一，名名称称很很多多，有有：最最大大原原初初光光化化学学产产量量；PSII最最大大潜潜在在量量子子产产量量；开开放放的的PSII反反应应中中心心量量子子效效率率等等；我我们们习习惯惯上上称称其其为为“PSII最最大大光光化化学学效效率率”。其其值值恒恒小于小于1。Fv/Fm是是暗暗适适应应下下PS反反应应中中心心完完全全开开放放时时的的最最大大光光化化学学效效率率。反映反映PS反应中心最大光能转换效率。反应中心最大光能转换效率。Fv/Fo：是是Fv/Fm的的另另一一种种表表达达形形式式，但但从从
23、度度量量上上，该该指指标标变变化化范范围围大大，比比Fv/Fm更更易易区区别别不不同同处处理理间间的的差差别别。两两个个指指标标的的意意义义基基本本相相同同。一一般般没没有有必必要要同同时时用用Fv/Fm和和Fv/Fo来来表表示示PSII最大光化学效率最大光化学效率。第二十六页，讲稿共六十四页哦 在非胁迫条件下，在非胁迫条件下，Fv/Fm的值很稳定，据的值很稳定，据Bjorkman and Demmig对大量植物的测定，其平对大量植物的测定，其平均值为均值为0.832+0.004，但在逆境条件下，但在逆境条件下，Fv/Fm显著降低。正因为如此，所以显著降低。正因为如此，所以Fv/Fm的降低常作
24、的降低常作为发生光抑制或为发生光抑制或PSII遭受其他伤害的指标。遭受其他伤害的指标。在一些研究论文中，在一些研究论文中，CO2同化的表观量子效率同化的表观量子效率的降低也常常作为光抑制的指标，但其意义是不同的降低也常常作为光抑制的指标，但其意义是不同的。的。第二十七页，讲稿共六十四页哦Fv/FmFv/Fm：光光适适应应下下PSPS最最大大光光化化学学效效率率。它它反反映映有有热热耗耗散散存存在在时时，开开放放的的PSPS反反应应中中心心的的光化学效率。光化学效率。PS=(Fm-Fs)/Fm PS=(Fm-Fs)/Fm：PSPS实际光化学实际光化学效率。效率。它反映在照光下它反映在照光下PSP
25、S反应中心部分关闭反应中心部分关闭的情况下的实际光化学效率。的情况下的实际光化学效率。ETR ETR(或或P Praterate)=PS PFD=PS PFDa a 0.5 0.5：表表观光合电子传递速率观光合电子传递速率(PFDPFDa a为实际吸收的光量子，为实际吸收的光量子，一般设定为入射一般设定为入射PFDPFD的的0.840.84；0.50.5为假设光能在两为假设光能在两个光系统中各分配个光系统中各分配50%50%)第二十八页，讲稿共六十四页哦四四.荧光动力学技术在逆境生理研究中荧光动力学技术在逆境生理研究中 的应用的应用 叶叶绿绿素素荧荧光光动动力力学学特特性性包包含含着着丰丰富富
26、的的信信息息。在在理理论论上上，可可以以用用来来研研究究光光合合作作用用过过程程能能量量吸吸收收、传传递递与与转转换换的的机机理理。但但对对于于植植物物生生理理生生态态学学研研究究者者而而言言，主主要要兴兴趣趣集集中中在在光光合合作作用用的的能能量量利利用用效效率率、过过剩剩光光能能导导致致的的光光合合作作用用光光抑抑制制、光破坏光破坏，以及光，以及光破坏防御机制破坏防御机制等方面。等方面。第二十九页，讲稿共六十四页哦Fig.1 Responses of Fv/Fm to chilling treatment and subsequent recovery.Subsequent recover
27、y was conducted under 25 C and 100 mol m-2 s-1 PFD.,chilling treatment under low irradiance;,chilling treatment in the dark.Each point represents the mean SD of 5 measurements on separate leaves.第三十页，讲稿共六十四页哦Fig.2 Effect of chilling treatment(4 C)under an irradiance of 100 mol m-2 s-1 on the oxidiza
28、ble P700 in sweet pepper leaves.,chilling treatment under irradiance;,chilling treatment in the dark.Leaves were dark adapted for 15 min prior to measurement.Each point represents the mean SD of 3 measurements on separate leaves.第三十一页，讲稿共六十四页哦Fig.3 Responses of the relationship between PSII and CO2
29、and Pn-PFD curves to chilling treatment under irradiance and subsequent recovery.Both chlorophyll a and net photosynthetic rate were measured under 25 C.Subsequent recovery was conducted at 25 C under 100 mol m-2 s-1 PFD.(A)The relationship between PSII and CO2 determined in NA;(B)Pn-PFD curves dete
30、rmined in NA;(C)The relationship between PSII and CO2 determined in LOA;(D)Pn-PFD curves determined in LOA.,CK;,post-treatment;,recovery for 8 hours;,recovery for 32 hours;,recovery for 49 hours.第三十二页，讲稿共六十四页哦Fig.4 Responses of the relationship between PSII and CO2 and Pn-PFD curves to chilling trea
31、tment in the dark and subsequent recovery.Both chlorophyll fluorescence and the photosynthesis rate were measured at 25 C.Subsequent recovery was conducted at 25 C and 100 mol m-2 s-1 PFD.(A)The relationship between PSII and CO2 determined in NA;(B)Pn-FPD curves determined in NA;(C)The relationship
32、between PSII and CO2 determined in LOA;(D)Pn-PFD curves determined in LOA.,CK;,post-treatment;,recovery for 8 hours.第三十三页，讲稿共六十四页哦Fig.1 Effects of chilling stress on the maximum photochemical efficiency of PSII(Fv/Fm)of tobacco.Leaf discs were exposed to 100 mol m-2 s-1 PFD at 4 C(,Wild type;,ndhB)a
33、nd 100 mol m-2 s-1 PFD at 25 C(,Wild type;,ndhB),respectively.Chl fluorescence was measured after 5 min dark adaptation.Each point represents the mean SD of 5 measurements on separate leaves.第三十四页，讲稿共六十四页哦Fig.3 Time course of the changes in the in vivo PSII-driven electron transport rate(ETR)upon ex
34、posure to 100 mol m-2 s-1 PFD at 4 C(,Wild type;,ndhB)and 100 mol m-2 s-1 PFD at 25 C(,Wild type;,ndhB),respectively.Each point represents the mean SD of 5 measurements on separate leaves.第三十五页，讲稿共六十四页哦Fig.4 Time course of the development of(A)non-photochemical quenching(NPQ)and(B)its fast relaxing
35、component(qf)in tobacco leaves upon exposure to 100 mol m-2 s-1 PFD at 4 C(,Wild type;,ndhB)and 100 mol m-2 s-1 PFD at 25 C(,Wild type;,ndhB),respectively.Each point represents the mean SD of 5 measurements on separate leaves.第三十六页，讲稿共六十四页哦Fig.5 Effects of chilling stress on the formation of zeaxant
36、hin and antheraxanthin at 4 C under 100 mol m-2 s-1 PFD.Controls were treated at 25 C under 100 mol m-2 s-1 PFD.White bar represents wild type and shadow bar represents ndhB.Each bar represents the mean SD of 5 measurements on separate leaves.第三十七页，讲稿共六十四页哦Fig.6 Effects of chilling stress under low
37、irradiance on tobacco P700+.Controls were treated at 25 C under 100 mol m-2 s-1 PFD.Methyl viologen(MV)(2 mM)was vacuum infiltrated after chilling stress immediately and P700+was measured soon after infiltration.White bar represents wild type and shadow bar represents ndhB.Each bar represents the me
38、an SD of 3 measurements on separate leaves.第三十八页，讲稿共六十四页哦五五.误用举例误用举例1.测定条件选择不当测定条件选择不当 普遍的问题是暗适应时间不够；特别是存在着持续性的非光化普遍的问题是暗适应时间不够；特别是存在着持续性的非光化学猝灭，甚至有学猝灭，甚至有PSIIPSII反应中心破坏的情况下，均使反应中心破坏的情况下，均使FmFm测定值偏测定值偏低。低。因为因为F Fm m是是PSIIPSII反应中心全部开放状态下反应中心全部开放状态下，照射饱和脉冲光后所产生的，照射饱和脉冲光后所产生的最大荧光。最大荧光。因此，在照射饱和脉冲光之前，必须使
39、因此，在照射饱和脉冲光之前，必须使PSIIPSII反应中心处于反应中心处于完全的氧化态，并且完全的氧化态，并且不存在任何非光化学猝灭不存在任何非光化学猝灭,跨类囊体膜的质子动力跨类囊体膜的质子动力势应当为势应当为0 0，类囊体膜处于完全的驰豫（放松）状态（，类囊体膜处于完全的驰豫（放松）状态（relaxationrelaxation）。）。在环境条件适宜的条件下，将叶片暗适应在环境条件适宜的条件下，将叶片暗适应2020分钟左右，基本可以分钟左右，基本可以达到上述状态；但在胁迫条件下，达到上述状态；但在胁迫条件下，2020分钟显然是不够的。为了得到可靠分钟显然是不够的。为了得到可靠的的 F Fm
40、 m ，较妥当的办法是在黎明前测定一次，较妥当的办法是在黎明前测定一次F Fm m ，以后的测定和计算，以后的测定和计算均以此值为标准。均以此值为标准。第三十九页，讲稿共六十四页哦但但是是，当当存存在在着着持持续续性性的的非非光光化化学学猝猝灭灭时时，即即使使经经过过一一夜夜的的恢恢复复，Fm也也不不能能达达到到应应有有的的最最大大值值。这这种种情情况况多多发发生生在在严严重重胁胁迫迫的的条条件件下下，如如严严重重干干旱旱、常常绿绿植植物物越越冬冬期期间间等等等等。此此时时，由由于于碳碳同同化化及及消消耗耗同同化化力力的的其其它它代代谢谢活活动动受受到到严严重重抑抑制制，使使同同化化力力大大量
41、量积积累累，而而且且还常伴有还常伴有PSII反应中心的破坏。反应中心的破坏。由由于于在在这这种种情情况况下下不不能能正正确确地地测测出出Fm，因因此此，利利用用Fm进进行行计计算算的的荧荧光光参参数数，特特别别是是NPQ NPQ=(Fm-Fm)/Fm 会显著偏低。会显著偏低。第四十页，讲稿共六十四页哦Idealized diurnal responses of the level of zeaxanthin+antheraxanthin(Z+A),thermal energy dissipation estimated from NPQ,and the level of PS II effic
42、iency predawn and post dusk(Fv/Fm)and during exposure to light(Fv/Fm)for leaves of a sclerophytic perennial species in a full sunlight-exposed habitat on a summer day with no additional environmental stress and on a day with stress that prevents photosynthetic utilization of absorbed light or has re
43、sulted in down regulation of the capacity for photosynthesis to such an extent that little absorbed light is utilized for photosynthesis.第四十一页，讲稿共六十四页哦Idealized traces of Chl fluorescence obtained using a pulse amplitude modulated(PAM)fluorometer.第四十二页，讲稿共六十四页哦例例1：某作者研究干旱某作者研究干旱胁迫对刺槐叶绿素荧光胁迫对刺槐叶绿素荧光动
44、力学的影响动力学的影响6月月30日将各处理浇水至田间日将各处理浇水至田间最大持水量最大持水量,此后停止一切水此后停止一切水分供应分供应,到到7月月6日日部分苗木因部分苗木因干旱而死亡干旱而死亡时时,结束实验。测定结束实验。测定过程中叶片应在叶夹中充分暗适过程中叶片应在叶夹中充分暗适应应5min，然后用饱和脉冲方法，然后用饱和脉冲方法进行测定。进行测定。作者认为：作者认为：“NPQ由上由上升转为下降反映了刺槐升转为下降反映了刺槐的光合机构开始遭到破的光合机构开始遭到破坏坏”。保水剂对干旱胁迫下刺槐叶绿素a荧光动力学参数的影响.西北植物学报，2002,22(5):11441149第四十三页，讲稿共
45、六十四页哦例例2：昼夜连续测定，需要谨慎。：昼夜连续测定，需要谨慎。下图是某作者研究小麦幼苗用下图是某作者研究小麦幼苗用PEG进行干旱处理不同时间测得的进行干旱处理不同时间测得的qP和和qNP变化动态变化动态.连续测定连续测定42小时小时,将受到光合作用昼夜周期的强烈影将受到光合作用昼夜周期的强烈影响响.qP和和qNP同步下降又同步升高的结果不可信同步下降又同步升高的结果不可信.第四十四页，讲稿共六十四页哦例例3：测定光强由强到弱的变化过程中荧光参数的变化，应：测定光强由强到弱的变化过程中荧光参数的变化，应当谨慎。当谨慎。如某作者研究桑树在如某作者研究桑树在PFD由由1400到到50mmolm
46、-2s-1的变化过程的变化过程中，中，PSII、qP和和NPQ的变化，结果是的变化，结果是 PSII 及及qP的增加的增加和和NPQ的减少都比的减少都比PFD由弱变强时变化速度缓慢。并认为：由弱变强时变化速度缓慢。并认为：“通过热耗散作用耗散过剩激发能的能力比上午弱通过热耗散作用耗散过剩激发能的能力比上午弱”。实际上，本试验的设计本身就存在问题。因为实际上，本试验的设计本身就存在问题。因为NPQ的三个的三个组分的暗驰豫时间只有组分的暗驰豫时间只有qE最短，半恢复时间在最短，半恢复时间在1min左右，而左右，而qI的暗驰豫的暗驰豫1/2时间可达时间可达40分钟以上。如果由强光到弱光，饱分钟以上。
47、如果由强光到弱光，饱和脉冲光的间隔时间仍设计为和脉冲光的间隔时间仍设计为4min，就连，就连qT的恢复时间都的恢复时间都不够，当然测出的恢复就十分微弱。因此这种试验设计的不够，当然测出的恢复就十分微弱。因此这种试验设计的实际意义不大。实际意义不大。第四十五页，讲稿共六十四页哦用荧光动力学曲线用荧光动力学曲线区分过剩光能耗散区分过剩光能耗散的不同方式的不同方式可将非光化学猝灭可将非光化学猝灭qNP区分为三部分：区分为三部分：qNPqE+qT+qIqE高能态荧光猝灭高能态荧光猝灭qT与状态转换有关的荧光猝灭与状态转换有关的荧光猝灭qI 与光抑制有关的荧光猝灭与光抑制有关的荧光猝灭第四十六页，讲稿共
48、六十四页哦2.数据不可信数据不可信 如，某作者用甲醇处理牡丹后，叶片光合速率提如，某作者用甲醇处理牡丹后，叶片光合速率提高了高了53-64，但是光合电子传递速率（，但是光合电子传递速率（ETR）反而下降了反而下降了5-6.5 本文测定的光合速率光合电子传递速率本文测定的光合速率光合电子传递速率（ETR）在）在1.14-1.45mmolm-2s-1之间，但光合速率却之间，但光合速率却高达高达8.30mmolm-2s-1。按理论值计算同化。按理论值计算同化1个个CO2至至少需要传递少需要传递4个以上电子，而本文的结果却是每传递一个以上电子，而本文的结果却是每传递一个电子可同化个电子可同化7个以上的
49、个以上的CO2！第四十七页，讲稿共六十四页哦3.将荧光参数与作物的丰产性甚至产量直接挂将荧光参数与作物的丰产性甚至产量直接挂钩，或者将荧光参数作为筛选作物高产品种的钩，或者将荧光参数作为筛选作物高产品种的重要指标。重要指标。要要注注意意：不不能能将将光光能能转转化化效效率率与与碳碳同同化化速速率率等等同同起起来来（即即便便是是用用碳碳同同化化速速率率作作为为作作物物丰丰产产性性的的指指标标，也也是是有有条条件件的的，并并且且有有很很大大的的局局限限性性）。因因为为，影影响响产产量量的的因因子子很很复复杂杂，是是由由光光合合性性能能的的五五个个方方面面共共同同决决定定的的，决决不不仅仅仅仅决决定
50、定于于光光合合速速率率一一个个因因子子。而而荧荧光光参参数数更更多多地地反反映映光光能能的的转转换换效效率率，不不能能将将其其等等同同于于光光合合速速率率。如如：一一天天中中随随着着上上午午光光强强度度的的提提高高，光光合合速速率率在在不不断断提提高高，但但Fv/Fm却却在在不不断断降低。降低。第四十八页，讲稿共六十四页哦如：如：某作者研究干旱对春小麦叶片荧光动力学特征及产量某作者研究干旱对春小麦叶片荧光动力学特征及产量间关系的影响，对水分胁迫下间关系的影响，对水分胁迫下8个小麦品种产量与荧光参个小麦品种产量与荧光参数数Fv/Fo、Fv/Fm 做相关分析做相关分析,结果发现二者关系不显著。这个