1、關(guān)于葉綠素?zé)晒馐枪夂献饔醚芯康奶结樀?頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四 葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)研究得到廣泛應(yīng)用的原因 1、包含著光合作用過(guò)程的豐富信息光能的吸收與轉(zhuǎn)換 能量的傳遞與分配 反應(yīng)中心的狀態(tài)過(guò)剩光能及其耗散光合作用光抑制與光破壞等等2、可以對(duì)光合器官進(jìn)行“無(wú)損傷探查”，獲得 “原位”的（in situ）信息。3、近年來(lái)測(cè)定儀器的性能和自動(dòng)化程度越來(lái)越高，操作步驟越也來(lái)越簡(jiǎn)便。第2頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四 特別是在植物抗性生理、植物生態(tài)學(xué)、作物生理學(xué)以及藻類學(xué)的研究中取得了眾多研究成果。 從應(yīng)用方面，葉綠素?zé)晒?，特別是葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)，

2、已經(jīng)在鑒定植物的各種抗性、篩選抗除草劑植物、檢測(cè)環(huán)境污染及植物對(duì)污染的反應(yīng)、作物增產(chǎn)潛力苗期預(yù)測(cè)、甚至植物遙感和營(yíng)養(yǎng)缺乏癥等許多領(lǐng)域得到應(yīng)用。第3頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四一葉綠素?zé)晒獾陌l(fā)現(xiàn)： Brewster(1834)在觀察一束太陽(yáng)光通過(guò)月桂葉片的乙醇提取液時(shí)，在反射光方向看到的是紅色，而不是綠色。 1852年，Stokes認(rèn)為這是一種光發(fā)射現(xiàn)象，命名為熒光（fluorescence）。 第4頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四二葉綠素?zé)晒獾膩?lái)源及其量子產(chǎn)量光合機(jī)構(gòu)吸收的光能有三個(gè)可能的去處： 1.光化學(xué)反應(yīng)（光合作用、光呼吸、氮代謝） 2

3、. 放熱，又稱非輻射能量耗散 3. 發(fā)射熒光 這三者之間存在此消彼長(zhǎng)的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，所以可以通過(guò)熒光的變化探測(cè)光合作用的變化。 通常色素分子是處于能量的最低狀態(tài)基態(tài)，吸收一個(gè)光量子后，會(huì)引起原子結(jié)構(gòu)內(nèi)電子分布的重新排列。其中一個(gè)低能的電子獲得能量而成為激發(fā)態(tài)。第5頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四第6頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四激發(fā)能光化學(xué)反應(yīng)形成同化力熱耗散熒光 CO2固定光呼吸Mehler 反應(yīng)N代謝第7頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四第8頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四 從 Chl b到Chl

4、a的傳遞效率幾乎達(dá)100，故檢測(cè)不出Chl b的熒光。植物體內(nèi)發(fā)射的熒光大部分來(lái)自PSII天線色素系統(tǒng)(Chlorophyll-a fluorescence) , 而PSI色素系統(tǒng)基本不發(fā)射熒光。實(shí)際上，熒光發(fā)射出的光能在數(shù)量上是很少的，還不到吸收總光能的3。 在理論上，熒光量子產(chǎn)量（f）的定義為： f=F/Ia F-發(fā)射熒光量子總數(shù) Ia-吸收光量子總數(shù) f 的大小取決于各種去激途徑的競(jìng)爭(zhēng)。第9頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四 若Kf、Kh、Kt、Kq和Kp分別代表熒光、熱耗散、激發(fā)能傳遞、熒光猝滅和光化學(xué)反應(yīng)的去激速度常數(shù)，則Chl a熒光量子產(chǎn)量（f）與各種K的關(guān)

5、系如下： fKf/Kf+Kh+Kt+Kq+Kp 在以上各種去激途徑中，f受Kp的影響最大。 在弱光下，PSII原初電子受體QA處于完全氧化狀態(tài)（即PSII反應(yīng)中心開放），這時(shí)： KpKf+Kh+Kq+Kt 則所吸收的光量子90以上用于光化學(xué)反應(yīng)，結(jié)果得最小的f（約0.6%） 第10頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四 在飽和光下, 當(dāng)QA完全還原時(shí)(即PSII反應(yīng)中心關(guān)閉)，此時(shí) Kp0，其f最大（約3，肉眼難以觀測(cè)到）。由此可見，植物體內(nèi)熒光去激途徑僅占總?cè)ゼね緩降囊恍〔糠?。在溶液中，f 可達(dá)30。第11頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四三、葉綠素?zé)?/p>

6、光誘導(dǎo)動(dòng)力學(xué)及其測(cè)量 葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)現(xiàn)象是1931年由德國(guó)Kautsky首先發(fā)現(xiàn)的，所以又稱Kautsky效應(yīng)。葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)是指當(dāng)暗適應(yīng)的綠色植物材料轉(zhuǎn)到光下時(shí)，其體內(nèi)葉綠素?zé)晒鈴?qiáng)度會(huì)產(chǎn)生有規(guī)律的隨時(shí)間的變化（圖）。 有幾個(gè)特征性的點(diǎn)，分別被命名為O、I、D、P、S、M和T。 在照光的第一秒鐘內(nèi)，熒光水平從O上升到P, 這一段被稱為快相；在接下來(lái)的幾分鐘內(nèi)，熒光從P下降到T，這一段被稱為慢相；快相與PSII的原初過(guò)程有關(guān)，慢相則主要與類囊體膜上和間質(zhì)中的一些反應(yīng)過(guò)程有關(guān)。第12頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四經(jīng)過(guò)暗適應(yīng)后的葉片從黑暗中轉(zhuǎn)入光下，葉片的熒光產(chǎn)量隨時(shí)

7、間而發(fā)生的動(dòng)態(tài)變化，稱為Kautsky效應(yīng)，熒光的這種動(dòng)態(tài)變化所描繪出的曲線即Kautsky 曲線。完整的Kautsky曲線可分為兩部分，從開始照光到熒光產(chǎn)量達(dá)到最大值時(shí)的熒光上升部分，所用時(shí)間很短，只需0.5-2.0s，稱為快速熒光動(dòng)力學(xué)曲線；此后，熒光產(chǎn)量降低，并逐漸達(dá)到一個(gè)穩(wěn)恒值，時(shí)間大致需要8-10min，稱為慢速熒光動(dòng)力學(xué)曲線。熒光產(chǎn)量降低是熒光猝滅(Quench)的結(jié)果。所謂熒光猝滅，是指葉綠素吸收光量子后的部分激發(fā)能通過(guò)光化學(xué)途徑或以熱的方式散失，從而使熒光發(fā)射量減少的現(xiàn)象。第13頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四 葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線第14頁(yè)，共64頁(yè)

8、，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四 非調(diào)制式熒光儀： 可把熒光誘導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線劃分為：O點(diǎn)（原點(diǎn)）I（偏轉(zhuǎn)）D（小坑）P（最高峰）S（半穩(wěn)態(tài)）M（次峰）T（終點(diǎn)）這幾相（phase）。其中從OP相為快速上升階段（約12秒），從PS相為熒光慢速下降（猝滅）階段（45分鐘）。 第15頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四低溫?zé)晒?在77K（196度，液氮中）小，與溫度有關(guān)的酶反應(yīng)和電子傳遞能力對(duì)熒光水平的影響被避免，因此只有原初光化學(xué)反應(yīng)被反映出來(lái)。 77K熒光是測(cè)定PSII光化學(xué)效率（Fv/Fm)的一個(gè)重要工具，健康植物葉片的Fv/Fm值為0.832。 77K熒光常用于

9、研究?jī)蓚€(gè)光系統(tǒng)之間的能量分配。PSI在735nm處的熒光增加往往是PSII向PSI增加分配的結(jié)果。 第16頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四 調(diào)制熒光 用于測(cè)定熒光的光源被調(diào)制，也就是使用很高頻率不斷開關(guān)的光源，而且檢測(cè)器通過(guò)選擇性放大僅僅檢測(cè)這種調(diào)制光激發(fā)的熒光，因此可以在背景光，特別是在田間很強(qiáng)的太陽(yáng)光存在的情況下測(cè)定相對(duì)的熒光產(chǎn)額。 熒光猝滅使熒光產(chǎn)量從它的最大值（Fm）下降的各 種過(guò)程。分為兩大類： 光化學(xué)猝滅（qP）, 代表被開放的PSII反應(yīng)中心捕獲并 轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的那部分能量。非光化學(xué)猝滅（qN）, 代表各種非光化學(xué)去激過(guò)程所耗 散的能量。 第17頁(yè)，共64

10、頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四調(diào)制式熒光儀測(cè)定原理MR-經(jīng)調(diào)制的弱測(cè)量光，2mmolm-2s-1，l583nm(綠光)；頻率600HzAR-作用光, 白光, 持續(xù)照射, ；SR-飽和脈沖光, 白光, 8500mmolm-2s-1, 照射0.5sFR-弱遠(yuǎn)紅光，7-10mmolm-2s-1；l 700nm ； D-熒光檢測(cè)器；A-信號(hào)放大器；SF-短波濾光片；LF-長(zhǎng)波濾光片第18頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四熒光猝滅任何使熒光產(chǎn)額低于其最大值的過(guò)程。 光化學(xué)猝滅由光化學(xué)反應(yīng)引起的熒光產(chǎn)額的降低，它 依賴于氧化態(tài)QA的存在。非光化學(xué)猝滅由非光化學(xué)過(guò)程如熱

11、耗散過(guò)程引起的熒光產(chǎn)額的降低。非光化學(xué)猝滅涉及三個(gè)不同的機(jī)理： qE 依賴類囊體膜內(nèi)外的質(zhì)子濃度差，暗豫馳的半 時(shí)間 T1/2小于1分鐘；qT依賴狀態(tài)1向狀態(tài)2的轉(zhuǎn)換，增加向PSI的能量 分配；qI與光合作用的光抑制有關(guān)，表現(xiàn)為Fv/Fm 的下降。第19頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四 葉綠素?zé)晒夥治龇椒ㄊ疽鈭D第20頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四 熒光參數(shù)的意義Fv/Fm 最大光化學(xué)效率PSII= (FmFs)/Fm PS實(shí)際光化學(xué)效率Fv/Fm PS最大天線轉(zhuǎn)化效率P=PSII PFD 光化學(xué)反應(yīng)速度NPQFm/Fm1 非光化學(xué)猝滅qp=(F

12、mFs)/(FmF0) 光化學(xué)猝滅系數(shù)qN=(FmF0)/(FmF0) 非光化學(xué)猝滅系數(shù)D=1Fv/Fm 吸收光能通過(guò)熱耗散消耗的部分第21頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四1、基礎(chǔ)熒光參數(shù)Fo：最小熒光產(chǎn)量，也稱初始熒光產(chǎn)量或基礎(chǔ)熒光產(chǎn)量 。是對(duì)充分暗適應(yīng)葉片（PS反應(yīng)中心處于完全開放狀態(tài)）照以極弱的測(cè)量光后發(fā)出的熒光。此時(shí)光化學(xué)猝滅系數(shù)qP1，非光化學(xué)猝滅系數(shù)qNP0。一般認(rèn)為，這部分熒光是在天線中的激發(fā)能尚未被反應(yīng)中心捕獲之前，由天線葉綠素發(fā)射出的。 當(dāng)存在天線熱耗散時(shí)，F(xiàn)o會(huì)降低；當(dāng)反應(yīng)中心失活或遭到破壞時(shí)，F(xiàn)o會(huì)升高。已知過(guò)高的溫度往往使PSII放氧復(fù)合體脫離，

13、反應(yīng)中心失活，此時(shí)Fo會(huì)明顯提高。因此，可以用Fo隨溫度的變化動(dòng)態(tài)來(lái)反映高溫對(duì)光合器的危害，并用來(lái)評(píng)價(jià)植物的抗熱性。第22頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四Fm：最大熒光產(chǎn)量(Maximal fluorescence)，是PS反應(yīng)中心完全關(guān)閉時(shí)的熒光產(chǎn)量。此時(shí)光化學(xué)和非光化學(xué)熒光猝滅均為0 (qP0，qNP0)。 Fm可反映通過(guò)PS的電子傳遞最大潛力。通常葉片經(jīng)暗適應(yīng)至少20min后照以飽和脈沖光后測(cè)得。Fs: 穩(wěn)態(tài)熒光產(chǎn)量。即在光照下，光-暗反應(yīng)達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡時(shí)的熒光產(chǎn)量。第23頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四Fm：光適應(yīng)下最大熒光產(chǎn)量。是在光照條

14、件下照以飽和脈沖光后測(cè)得。(此時(shí)存在非光化學(xué)猝滅，即qNP0；PS反應(yīng)中心又全部關(guān)閉qP0) Fo：光適應(yīng)下的最小熒光產(chǎn)量。在測(cè)定前照射弱遠(yuǎn)紅光(7mmolm-2s-1；l700nm)測(cè)得。目的是激活PSI，加速由PSII向PSI的電子傳遞，產(chǎn)生“基礎(chǔ)熒光猝滅”(qo) Fv：暗適應(yīng)下最大可變熒光 (Fv=Fm-Fo) 。Fv: 光適應(yīng)下最大可變熒光 (Fv=Fm-Fo)。 第24頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四2、熒光猝滅參數(shù) qP =(Fm-Fs)/(Fm-Fo) ：可變熒光的光化學(xué)猝滅系數(shù)，它反映了PS反應(yīng)中心的開放程度。 qNP =(Fm-Fm)/(Fm-Fo)

15、 ：可變熒光的非光化學(xué)猝滅系數(shù)。它反映了PS反應(yīng)中心關(guān)閉的程度。 NPQ =(Fm-Fm)/Fm =Fm/Fm-1 ：非光化學(xué)猝滅第25頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四3、反映PSII光化學(xué)效率的熒光參數(shù) Fv/Fm：是重要的熒光參數(shù)之一，名稱很多，有：最大原初光化學(xué)產(chǎn)量；PSII最大潛在量子產(chǎn)量；開放的PSII反應(yīng)中心量子效率等 ；我們習(xí)慣上稱其為“PSII最大光化學(xué)效率”。其值恒小于1。 Fv/Fm是暗適應(yīng)下PS反應(yīng)中心完全開放時(shí)的最大光化學(xué)效率。反映PS反應(yīng)中心最大光能轉(zhuǎn)換效率。Fv/Fo： 是Fv/Fm的另一種表達(dá)形式，但從度量上，該指標(biāo)變化范圍大，比Fv/Fm

16、更易區(qū)別不同處理間的差別。兩個(gè)指標(biāo)的意義基本相同。一般沒有必要同時(shí)用Fv/Fm和Fv/Fo來(lái)表示PSII最大光化學(xué)效率。第26頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四 在非脅迫條件下，F(xiàn)v/Fm的值很穩(wěn)定，據(jù)Bjorkman and Demmig對(duì)大量植物的測(cè)定，其平均值為0.832+0.004，但在逆境條件下，F(xiàn)v/Fm顯著降低。正因?yàn)槿绱?，所以Fv/Fm的降低常作為發(fā)生光抑制或PSII遭受其他傷害的指標(biāo)。 在一些研究論文中，CO2同化的表觀量子效率的降低也常常作為光抑制的指標(biāo)，但其意義是不同的。第27頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四Fv/Fm：光適應(yīng)

17、下PS最大光化學(xué)效率。它反映有熱耗散存在時(shí)，開放的PS反應(yīng)中心的光化學(xué)效率。 PS=(Fm-Fs)/Fm ： PS實(shí)際光化學(xué)效率。它反映在照光下PS反應(yīng)中心部分關(guān)閉的情況下的實(shí)際光化學(xué)效率。 ETR (或Prate) = PS PFDa 0.5 ：表觀光合電子傳遞速率(PFDa為實(shí)際吸收的光量子，一般設(shè)定為入射PFD的0.84；0.5為假設(shè)光能在兩個(gè)光系統(tǒng)中各分配50%)第28頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四四. 熒光動(dòng)力學(xué)技術(shù)在逆境生理研究中 的應(yīng)用 葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)特性包含著豐富的信息。在理論上，可以用來(lái)研究光合作用過(guò)程能量吸收、傳遞與轉(zhuǎn)換的機(jī)理。但對(duì)于植物生理生態(tài)

18、學(xué)研究者而言，主要興趣集中在光合作用的能量利用效率、過(guò)剩光能導(dǎo)致的光合作用光抑制、光破壞，以及光破壞防御機(jī)制等方面。第29頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四Fig.1 Responses of Fv/Fm to chilling treatment and subsequent recovery. Subsequent recovery was conducted under 25 C and 100 mol m-2 s-1 PFD. , chilling treatment under low irradiance; , chilling treatment in th

19、e dark. Each point represents the mean SD of 5 measurements on separate leaves.第30頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四Fig.2 Effect of chilling treatment (4 C ) under an irradiance of 100 mol m-2 s-1 on the oxidizable P700 in sweet pepper leaves. , chilling treatment under irradiance; , chilling treatment in

20、 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31頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四Fig.3 Responses of the relationship between PSII and CO2 and Pn-PFD curves to chilling treatment under irradiance and subsequent

21、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 determined in NA; (C) The relationship between PSII and CO2 determined

22、 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32頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四Fig.4 Responses of the relationship between PSII and CO2 and Pn-PFD curves to chilling treatment in the dark and subsequent re

23、covery. 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 between PSII and CO2 determ

24、ined in LOA; (D) Pn-PFD curves determined in LOA. , CK; , post-treatment; , recovery for 8 hours.第33頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四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; , n

25、dhB) and 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34頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四Fig.3 Time course of the changes in the in vivo PSII-driven elec

26、tron transport rate (ETR) 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35頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四Fig.4 Time course of the development

27、of (A) non-photochemical quenching (NPQ) and (B) its fast relaxing 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 l

28、eaves.第36頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四Fig.5 Effects of chilling stress on the formation of zeaxanthin 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 me

29、an SD of 5 measurements on separate leaves.第37頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四Fig.6 Effects of chilling stress under low 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+ wa

30、s measured soon after infiltration. White bar represents wild type and shadow bar represents ndhB. Each bar represents the mean SD of 3 measurements on separate leaves.第38頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四五. 誤用舉例1. 測(cè)定條件選擇不當(dāng) 普遍的問(wèn)題是暗適應(yīng)時(shí)間不夠；特別是存在著持續(xù)性的非光化學(xué)猝滅，甚至有PSII反應(yīng)中心破壞的情況下，均使Fm測(cè)定值偏低。 因?yàn)镕m是PSII反應(yīng)中心全部開放狀態(tài)下，照

31、射飽和脈沖光后所產(chǎn)生的最大熒光。 因此，在照射飽和脈沖光之前，必須使PSII反應(yīng)中心處于完全的氧化態(tài)，并且不存在任何非光化學(xué)猝滅, 跨類囊體膜的質(zhì)子動(dòng)力勢(shì)應(yīng)當(dāng)為0，類囊體膜處于完全的馳豫（放松）狀態(tài)（relaxation）。 在環(huán)境條件適宜的條件下，將葉片暗適應(yīng)20分鐘左右，基本可以達(dá)到上述狀態(tài)；但在脅迫條件下，20分鐘顯然是不夠的。為了得到可靠的 Fm ，較妥當(dāng)?shù)霓k法是在黎明前測(cè)定一次Fm ，以后的測(cè)定和計(jì)算均以此值為標(biāo)準(zhǔn)。第39頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四但是，當(dāng)存在著持續(xù)性的非光化學(xué)猝滅時(shí)，即使經(jīng)過(guò)一夜的恢復(fù)，F(xiàn)m也不能達(dá)到應(yīng)有的最大值。這種情況多發(fā)生在嚴(yán)重脅

32、迫的條件下，如嚴(yán)重干旱、常綠植物越冬期間等等。此時(shí)，由于碳同化及消耗同化力的其它代謝活動(dòng)受到嚴(yán)重抑制，使同化力大量積累，而且還常伴有PSII反應(yīng)中心的破壞。由于在這種情況下不能正確地測(cè)出Fm ，因此，利用Fm進(jìn)行計(jì)算的熒光參數(shù)，特別是NPQ NPQ =(Fm-Fm)/Fm 會(huì)顯著偏低。第40頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四Idealized diurnal responses of the level of zeaxanthin + antheraxanthin (Z + A), thermal energy dissipation estimated from NPQ

33、,and the level of PS II efficiency 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 utiliz

34、ation of absorbed light or has resulted in down regulation of the capacity for photosynthesis to such an extent that little absorbed light is utilized for photosynthesis.第41頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四Idealized traces of Chl fluorescence obtained using a pulse amplitude modulated (PAM) fluorometer.第

35、42頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四例1：某作者研究干旱脅迫對(duì)刺槐葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)的影響6月30日將各處理澆水至田間最大持水量, 此后停止一切水分供應(yīng), 到7月6日部分苗木因干旱而死亡時(shí),結(jié)束實(shí)驗(yàn)。測(cè)定過(guò)程中葉片應(yīng)在葉夾中充分暗適應(yīng)5min，然后用飽和脈沖方法進(jìn)行測(cè)定。作者認(rèn)為：“NPQ由上升轉(zhuǎn)為下降反映了刺槐的光合機(jī)構(gòu)開始遭到破壞”。保水劑對(duì)干旱脅迫下刺槐葉綠素a熒光動(dòng)力學(xué)參數(shù)的影響.西北植物學(xué)報(bào)，2002,22(5):11441149第43頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四例2：晝夜連續(xù)測(cè)定，需要謹(jǐn)慎。下圖是某作者研究小麥幼苗用PEG進(jìn)行干旱處

36、理不同時(shí)間測(cè)得的qP和qNP變化動(dòng)態(tài). 連續(xù)測(cè)定42小時(shí), 將受到光合作用晝夜周期的強(qiáng)烈影響. qP和qNP同步下降又同步升高的結(jié)果不可信.第44頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四例3：測(cè)定光強(qiáng)由強(qiáng)到弱的變化過(guò)程中熒光參數(shù)的變化，應(yīng)當(dāng)謹(jǐn)慎。如某作者研究桑樹在PFD由1400到50mmolm-2s-1的變化過(guò)程中， PSII、qP和NPQ的變化，結(jié)果是 PSII 及qP的增加和NPQ的減少都比PFD由弱變強(qiáng)時(shí)變化速度緩慢。并認(rèn)為：“通過(guò)熱耗散作用耗散過(guò)剩激發(fā)能的能力比上午弱”。實(shí)際上，本試驗(yàn)的設(shè)計(jì)本身就存在問(wèn)題。因?yàn)镹PQ的三個(gè)組分的暗馳豫時(shí)間只有qE最短，半恢復(fù)時(shí)間在1m

37、in左右，而qI的暗馳豫1/2時(shí)間可達(dá)40分鐘以上。如果由強(qiáng)光到弱光，飽和脈沖光的間隔時(shí)間仍設(shè)計(jì)為4min，就連qT的恢復(fù)時(shí)間都不夠，當(dāng)然測(cè)出的恢復(fù)就十分微弱。因此這種試驗(yàn)設(shè)計(jì)的實(shí)際意義不大。第45頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四用熒光動(dòng)力學(xué)曲線區(qū)分過(guò)剩光能耗散的不同方式可將非光化學(xué)猝滅qNP區(qū)分為三部分：qNPqE+qT+qIqE高能態(tài)熒光猝滅qT與狀態(tài)轉(zhuǎn)換有關(guān)的熒光猝滅qI 與光抑制有關(guān)的熒光猝滅第46頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四2. 數(shù)據(jù)不可信 如，某作者用甲醇處理牡丹后，葉片光合速率提高了53-64，但是光合電子傳遞速率（ETR）反而

38、下降了5-6.5 本文測(cè)定的光合速率光合電子傳遞速率（ETR）在1.14 - 1.45mmolm-2s-1之間，但光合速率卻高達(dá)8.30mmolm-2s-1。按理論值計(jì)算同化1個(gè)CO2至少需要傳遞4個(gè)以上電子，而本文的結(jié)果卻是每傳遞一個(gè)電子可同化7個(gè)以上的CO2！第47頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四3. 將熒光參數(shù)與作物的豐產(chǎn)性甚至產(chǎn)量直接掛鉤，或者將熒光參數(shù)作為篩選作物高產(chǎn)品種的重要指標(biāo)。要注意：不能將光能轉(zhuǎn)化效率與碳同化速率等同起來(lái)（即便是用碳同化速率作為作物豐產(chǎn)性的指標(biāo)，也是有條件的，并且有很大的局限性）。因?yàn)?，影響產(chǎn)量的因子很復(fù)雜，是由光合性能的五個(gè)方面共同決

39、定的，決不僅僅決定于光合速率一個(gè)因子。而熒光參數(shù)更多地反映光能的轉(zhuǎn)換效率，不能將其等同于光合速率。如：一天中隨著上午光強(qiáng)度的提高，光合速率在不斷提高，但Fv/Fm卻在不斷降低。第48頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四如：某作者研究干旱對(duì)春小麥葉片熒光動(dòng)力學(xué)特征及產(chǎn)量間關(guān)系的影響，對(duì)水分脅迫下8個(gè)小麥品種產(chǎn)量與熒光參數(shù)Fv/Fo、Fv/Fm 做相關(guān)分析, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)二者關(guān)系不顯著。這個(gè)結(jié)果本來(lái)應(yīng)當(dāng)是預(yù)料之中的事。但作者對(duì)前人報(bào)道的“不同水稻品種苗期Fv/Fo、Fv/Fm 值均與該品種的產(chǎn)量水平成正相關(guān)”的結(jié)論似乎深信不疑。反而懷疑自己的結(jié)果有什么問(wèn)題，并且分析了可能的原因，包

40、括 (1) 生長(zhǎng)環(huán)境不同；(2) 作物不同; (3) 研究時(shí)期不同。并且提出“因本試驗(yàn)所得結(jié)論是建立在一年大田試驗(yàn)的基礎(chǔ)上, 所以還需在以后繼續(xù)這方面的研究, 拓寬研究?jī)?nèi)容”，利用不同試驗(yàn)地、更多小麥品種、在不同生育時(shí)期研究葉綠素?zé)晒馓卣髋c產(chǎn)量的關(guān)系。 第49頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四4. 對(duì)熒光動(dòng)力學(xué)特性和光抑制的基本理論理解有誤例1：某作者研究“桑樹葉片PSII對(duì)光強(qiáng)日變化的適應(yīng)特性”時(shí)說(shuō)：“在光合有效輻射逐漸增強(qiáng)時(shí)，F(xiàn)v/Fm和 FPSII降低，非光化學(xué)猝滅（NPQ）增加說(shuō)明引起桑樹光抑制的原因除了NPQ之外”。此處將NPQ的增加當(dāng)作了引起光抑制的原因。“下

41、午隨光強(qiáng)減弱， Fv/Fm和FPSII回升，恢復(fù)到接近早晨水平，但是回升的速率比上午下降的速率慢，說(shuō)明中午PSII活性的降低是PSII可逆失活變化的過(guò)程，進(jìn)一步解釋了桑樹光合日變化凈光合速率中午下降的原因?！钡?0頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四例2：某作者用5 PEG處理溶液培養(yǎng)的水稻，模擬輕度干旱脅迫，結(jié)果是PEG處理下，F(xiàn)o、Fv/Fo和Fv/Fm除個(gè)別品種外，均顯著下降。由此認(rèn)為“干旱脅迫下水稻葉片PS活性中心受損”。（干旱脅迫對(duì)不同基因型水稻光合特性的影響，干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2003，21（3）124126）應(yīng)當(dāng)指出：1、輕度干旱脅迫一般不會(huì)導(dǎo)致PSII活性中

42、心的損傷；2、Fo降低，表明不是PS活性中心受損，而是熱耗散的增強(qiáng)。第51頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四5. 顛倒因果關(guān)系：不分情況，將熒光特性所反映出來(lái)的光能利用效率的降低一律當(dāng)作原因，而將光合速率的降低當(dāng)作結(jié)果。然而，實(shí)際上，在絕大多數(shù)情況下，是光合碳同化速率的限制，不能及時(shí)將激發(fā)能利用，導(dǎo)致激發(fā)能過(guò)剩，而光合機(jī)構(gòu)能夠通過(guò)各種方式將過(guò)剩激發(fā)能耗散，從而導(dǎo)致了光能利用效率的降低，并最終反映在熒光參數(shù)的變化上。第52頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四例1: 某作者發(fā)現(xiàn)冷敏感植物辣椒在低溫下qP降低而qN上升，于是在討論中認(rèn)為：“qN與光合電子傳遞

43、和光合氣體交換無(wú)直接關(guān)系，僅與ATP和NADPH的形成、累積及光合膜的狀態(tài)有關(guān)”。表明作者對(duì)非輻射能量耗散產(chǎn)生的基本原理尚不甚明了。第53頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四qN反映了PS反應(yīng)中心關(guān)閉的程度，它與qP之間是互為消長(zhǎng)的關(guān)系。當(dāng)光合鏈上電子傳遞不暢時(shí)，PSII反應(yīng)中心不能將激發(fā)態(tài)電子及時(shí)傳遞出去，將通過(guò)非光化學(xué)猝滅耗散過(guò)剩光能，因而使qN增加，qP降低；反之，如果電子傳遞十分通暢，則qN降低，qP增加。因此qP和qN的消長(zhǎng)恰恰是光合鏈上電子傳遞通暢與否的反映。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)指出：碳同化同化力的周轉(zhuǎn)光合鏈上的電子傳遞PS的氧化還原狀態(tài)葉綠素?zé)晒忖绶绞绞蔷o密聯(lián)系的一個(gè)完整系統(tǒng)，不可分割開來(lái)理解。第54頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四例2：某作者研究低溫弱光對(duì)黃瓜光合與熒光特性的影響，認(rèn)為：“弱光亞適溫脅迫導(dǎo)致電子傳遞速率的大幅度下降是引起光合速率降低的又一重要原因?！贝颂幱质菍⒁蚬P(guān)系倒置了。弱光亞適溫脅迫后，不論當(dāng)天還是恢復(fù)7天后，F(xiàn)v/Fm均未發(fā)生明顯差異，表明PSII的功能并未受到損傷，電子傳遞速率的下降是對(duì)激發(fā)態(tài)電子利用能力（主要是通過(guò)碳同化）的降低造成的。后者是因，前者是果。第55頁(yè)，共64頁(yè)，2022年，5月20日，3點(diǎn)33分，星期四又說(shuō)：“CaCl2通過(guò)增強(qiáng)電子傳遞提高光合速率是其改善黃瓜光合功能的可能機(jī)理之