專利名稱：葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線測量中光化光強度的確定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及植物生理技術(shù)領(lǐng)域，具體來說，本發(fā)明涉及一種葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線測量中光化光強度的確定方法。
背景技術(shù)：
光合作用是植物生理代謝過程中最重要的化學(xué)反應(yīng)，它利用光能裂解水放出氧氣，同時同化二氧化碳合成葡萄糖，是地球上一切生命活動能夠進行的基礎(chǔ)。光合作用的測量和研究一直是植物生理學(xué)、植物生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)、林學(xué)、園藝學(xué)、藻類生理生態(tài)學(xué)等領(lǐng)域的熱點ο光合作用的測量主要包括氣體交換、調(diào)制葉綠素?zé)晒狻⒉钍疚蘸凸夂戏叛醯葞追N技術(shù)。其中調(diào)制葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)被稱為光合作用研究的活體探針，它不僅能反映光能吸收、激發(fā)能傳遞和光化學(xué)反應(yīng)等光合作用的原初反應(yīng)過程，而且與電子傳遞、質(zhì)子梯度的建立及ATP合成和CO2固定等過程有關(guān)。多數(shù)光合作用過程變化都可通過調(diào)制葉綠素?zé)晒夥从吵鰜?，而其測定不需破碎細胞、不傷害生物體，因此通過研究葉綠素?zé)晒庾兓瘉矸从彻夂献饔玫淖兓且环N簡便、快捷、可靠的方法，在國際科研界得到了極為廣泛的應(yīng)用(Papageorgiou GC, Govindjee. Chlorophyll a Fluorescence :a Signature of Photosynthesis. Dordrecht :Springer ；2004.)。葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線是調(diào)制葉綠素?zé)晒鉁y量的標準方法之一。1931年德國科學(xué)家Kautsky第一次觀察到葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)現(xiàn)象，并提出熒光誘導(dǎo)過程與CO2固定密切相關(guān)(Lichtenthaler HK. The Kautsky effect :60years of chlorophyll fluorescence induction kinetics. Photosynthetica，1992，27 :45-55.)。此后的半個世紀中，科學(xué)家對葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線進行了廣泛而深入的研究，并逐步形成了光合作用熒光誘導(dǎo)理論，被廣泛用于光合作用研究，但采用的儀器只能在室內(nèi)完全遮蔽環(huán)境光的條件下測量，極大限制了葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)的使用。1983年，德國科學(xué)家Schre iber設(shè)計出了脈沖-振幅-調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x (Pulse-Amplitude-Modulation Chlorophyll Fluorometer,簡禾爾 PAM)(Schreiber U, Bilger W,Schliwa U. Continuous recording of photochemical and non-photochemical chlorophyll fluorescence quenching with a new type of modulation fluorometer. Photosynthesis Research，1986，10 :51-62.)，并由國際著名的光合作用儀器制造商德國 WALZ公司商業(yè)化生產(chǎn)。PAM的發(fā)明極大推動了葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)的普及，從傳統(tǒng)的植物生理學(xué)領(lǐng)域迅速擴展到植物生態(tài)學(xué)、農(nóng)學(xué)、林學(xué)、藻類生理生態(tài)學(xué)、濕地生態(tài)學(xué)、遺傳育種等領(lǐng)域 (林世青，許春輝，張其德，徐黎，毛大璋，匡廷云.葉綠素?zé)晒鈩恿W(xué)在植物抗性生理學(xué)、 生態(tài)學(xué)和農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化中的應(yīng)用.植物學(xué)通報，1992,9(1) :1-16;陳貽竹，李曉萍，夏麗，郭俊彥.葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)在植物環(huán)境脅迫研究中的應(yīng)用.熱帶亞熱帶植物學(xué)報，1995，3 (4) 79-86;郭玉朋，鄭霞，王新宇，曹孜義.葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)在篩選光合突變體中的應(yīng)用.草業(yè)學(xué)報，2009，18 (6) :226-234;張景平，黃小平.葉綠素?zé)晒饧夹g(shù)在海草生態(tài)學(xué)研究中的應(yīng)用.海洋環(huán)境科學(xué)，2009，觀(6) :772-778) 0在我國，目前各級科研單位正在使用的PAM系列調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x已經(jīng)超過500臺。葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線是調(diào)制葉綠素?zé)晒鉁y量中最經(jīng)典的方法，在測量時植物葉片首先要經(jīng)過一段時間的暗適應(yīng)使得光合電子傳遞鏈上的所有電子門都處于開放狀態(tài)，隨后打開一個強度很弱的調(diào)制測量光(Measuring Light, ML)用于激發(fā)產(chǎn)生暗適應(yīng)后的基礎(chǔ)熒光1 ,然后打開一個持續(xù)時間在0.4-ls的飽和脈沖(Saturation Pulse, SP)迅速關(guān)閉所有的電子門獲得暗適應(yīng)后的最大熒光Fm。延遲約40s等熒光值降低到附近后，打開一個恒定光強的光化光(Actinic Light)進行光合誘導(dǎo)，并持續(xù)照光幾分鐘。在光化光打開的同時，每隔30s打開一個飽和脈沖測量光適應(yīng)后的最大熒光Fm’。然后關(guān)閉光化光，打開遠紅光(Far-red light,FR)促進累積在電子門處的電子盡快往光系統(tǒng)I傳遞，測量出光適應(yīng)后的最小熒光你’。通過上述葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線的測量，可以得出如下參數(shù)(韓博平，韓志國，付翔·藻類光合作用機理與模型· 2003.科學(xué)出版社· P. 57-78 ；Schreiber U. Pulse-Ampli tude-Modulation(PAM)fluorometry and saturation pulse method :an overview. In Chlorophyll Fluorescence -.a Signature of Photosynthesis. Edited by Papageorgiou GC, Govindjee, Springer ；2004 :279-319 ；Kramer DM, Johnson G, Kiirats 0, Edwards GE. New fluorescence parameters for the determination of QA redox state and excitation energy fluxes. Photosynthesis Research,2004,79 :209-218)暗適應(yīng)后的基礎(chǔ)熒光R);暗適應(yīng)后的最大熒光Fm ；實時熒光F;光適應(yīng)后的最大熒光Fm’ ；光適應(yīng)后的最小熒光R)’ ；最大光合效率Fv/Fm = (Fm-Fo) /Fm ；實際光合效率Y(II) = (Fm，-F)/Fm，；相對電子傳送速率rETR = PAR*Y(II)*0. 84*0. 5 ；光化學(xué)淬滅qP = (Fm，_F)/Fv，= l-(F_Fo，)/(Fm，-Fo，)或 qL = (Fm，-F)/ (Fm，-Fo，) · Fo，/F = qP · Fo，/F ；非光化學(xué)淬滅qN = (Fv-Fv' ) /Fv = 1_(Fm，-Fo，)/ (Fm-Fo)或 NPQ = (Fm-Fm') / Fm，= Fm/Fm，_1 ；調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)量Y (NPQ) = I-Y (II) -1/ (NPQ+l+qL (Fm/Fo-1))；非調(diào)節(jié)性能量耗散的量子產(chǎn)量Y(NO) = l/(NPQ+l+qL(Fm/Fo-1))等。這些熒光參數(shù)都具有典型的生物學(xué)意義，有著非常廣泛的應(yīng)用。例如當植物的Fv/ Fm > 0. 8，說明植物處于健康的生理狀態(tài)；反之則受到脅迫。此外，設(shè)置一系列從低到高的光強梯度并分別照光處理10-30S，然后打開飽和脈沖測量實際光合效率Y(II)和相對電子傳遞速率rETR，可以得出rETR隨光強變化的響應(yīng)曲線，這被稱之為快速光曲線(White AJ, Critchley C. Rapid light curves :A new fluorescence method to assess the state of the photosynthetic apparatus. Photosynthesis Research,1999, 59 :63-72 ；Ralph PJ,Gademann R. Rapid light curves
4A powerful tool to assess photosynthetic activity. Aquatic Botany,2005,82 222-237.)。對快速光曲線可以利用方程P = Pm · (l_e_a 'ΡΑΕ/Ρηι) -pAE/Pm(Plat Τ,Gallegos CL, Harrison WG. Photoinhibition of photosynthesis in natural assemblages of marine phytoplankton. Journal of Marine Research, 1980, 38 :687-701.) 合，其中P代表光合速率，即相對電子傳遞速率rETRJm代表無光抑制時的最大潛在相對電子傳遞速率rETRmax，α代表初始斜率，β是光抑制參數(shù)，PAR代表光合有效輻射強度也就是光照強度。然后可以計算出半飽和光強讓=Pm/α。測量葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線時，要求測量光必須足夠弱，不足以引起光合作用，一般強度小于ι μ mol HT2s-1 ；要求飽和脈沖強度必須足夠強，能夠在瞬間把所有的光合電子門全部關(guān)掉，高等植物一般大于8000 μ mol HT2s-1,藻類一般大于4000 μ mol πΓ、—1 ；遠紅光強度一般按儀器的默認設(shè)置即可滿足要求。只有光化光強度的選擇，是困擾科研人員的一個難題。文獻報道中一般只給出一個光化光強度，但具體怎么確定的這個光化光強度，這個光化光強度是否合適，則沒有指出。如果光化光強度的選擇不合適，則會直接影響到Y(jié)(II)、 rETR、qP、qL、qN、NPQ、Y (NPQ)、Y (NO)等參數(shù)對設(shè)計的科學(xué)試驗是否具有代表性。例如田間 (光強比較高)玉米受到干旱脅迫后Y(II)會顯著降低，但如果采用了較低的光化光強度來測量葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線，則得出的Y(II)下降程度遠遠低于田間的實際水平，會導(dǎo)致試驗結(jié)果沒有代表性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線測量中光化光強度的確定方法，為正確測量葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線提供合適的方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線測量中光化光強度的確定方法，包括步驟A.獲取需要測試的植物葉片，在遮擋住環(huán)境光的情況下，設(shè)置多個從低到高的光強梯度，每個所述光強梯度照光預(yù)定時間后分別打開一飽和脈沖，測量所述光強下的實際光合效率和相對電子傳遞速率；B.繪制所述相對電子傳遞速率隨光強變化的響應(yīng)曲線，并對所述響應(yīng)曲線進行非線性擬合，獲取半飽和光強；C.以所述半飽和光強或者接近所述半飽和光強的光強作為光化光強度，按常規(guī)方法測量葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線；D.待所述葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線測量結(jié)束后，計算光適應(yīng)后的最大熒光值與實時熒光值之間的差值和暗適應(yīng)后的最大熒光值與暗適應(yīng)后的基礎(chǔ)熒光值之間的差值，并計算上述兩差值的比值；E.判斷所述比值是否處于一預(yù)定范圍內(nèi)，如果是，則確定當前的光強為所述光化光強度；如果所述比值小于所述預(yù)定范圍的下限，則降低所述光強后返回步驟C ；如果所述比值大于所述預(yù)定范圍的上限，則升高所述光強后返回步驟C;如此循環(huán)，直至所述比值處于所述預(yù)定范圍內(nèi)。優(yōu)選地，所述植物葉片為活體健康葉片或者其葉柄浸泡在水中的離體健康葉片。優(yōu)選地，所述從低到高的光強梯度為8 20個。
優(yōu)選地，每個所述光強梯度照光的預(yù)定時間為10 30秒。優(yōu)選地，測量所述葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線的要求包括至少最后兩個光適應(yīng)后的最大熒光值基本相同，以證明該光強對光合作用的誘導(dǎo)達到了一個穩(wěn)定的狀態(tài)。優(yōu)選地，所述比值的預(yù)定范圍為0. 33 0. 66。更優(yōu)選地，所述比值為0.5。優(yōu)選地，降低或者升高所述光強的幅度為每次1個光強梯度。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)利用本發(fā)明的方法確定的光化光強度可以保證對照組樣品(健康的植物葉片)能測量出非常典型的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線，保證整個科學(xué)試驗的合理設(shè)計和獲得有代表性的數(shù)據(jù)；(2)本發(fā)明的方法實施簡單、方便快速、可操作性強；(3)本發(fā)明的方法應(yīng)用范圍廣泛，適用于所有的高等植物和藻類的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線測量。


本發(fā)明的上述的以及其它的特征、性質(zhì)和優(yōu)勢將通過下面結(jié)合附圖和實施例的描述而變得更加明顯，其中圖1為本發(fā)明一個實施例的用于確定葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線測量中光化光強度的方法流程圖；圖2為本發(fā)明一個實施例的綠蘿的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線；圖3為本發(fā)明一個實施例的酢漿草在不同光化光強度下的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線；圖4為本發(fā)明一個實施例的樟樹在不同光化光強度下的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線；圖5為本發(fā)明一個實施例的喜旱蓮子草在不同光化光強度下的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步說明，在以下的描述中闡述了更多的細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明顯然能夠以多種不同于此描述地其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下根據(jù)實際應(yīng)用情況作類似推廣、演繹，因此不應(yīng)以此具體實施例的內(nèi)容限制本發(fā)明的保護范圍。圖1為本發(fā)明一個實施例的用于確定葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線測量中光化光強度的方法流程圖。如圖1所示，該葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線測量中光化光強度的確定方法可以包括步驟執(zhí)行步驟S101，獲取需要測試的植物葉片，該植物葉片可以為活體健康葉片或者葉柄浸泡在水中的離體健康葉片。在遮擋住環(huán)境光的情況下，設(shè)置例如8 20個從低到高的光強梯度，每個光強梯度照光10 30秒預(yù)定時間后分別打開一飽和脈沖，測量光強下的實際光合效率Y(II)和相對電子傳遞速率rETR。執(zhí)行步驟S102，繪制相對電子傳遞速率rETR隨光強變化的響應(yīng)曲線，并對響應(yīng)曲線進行非線性擬合，獲取半飽和光強讓。執(zhí)行步驟S103，以半飽和光強讓或者接近半飽和光強讓的光強作為光化光強度， 按常規(guī)方法測量葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線。其中，測量葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線的要求包括至少最后兩個光適應(yīng)后的最大熒光值Fm’基本相同，這表明該光強對光合作用的誘導(dǎo)達到了一個穩(wěn)定的狀態(tài)。執(zhí)行步驟S104，待葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線測量結(jié)束后，計算光適應(yīng)后的最大熒光值 Fm’與實時熒光值F之間的差值A(chǔ)F(AF = Fm’-F)和暗適應(yīng)后的最大熒光值Fm與暗適應(yīng)后的基礎(chǔ)熒光值你之間的差值Fv (Fv = Fm-Fo)，并計算上述兩差值的比值Δ F/Fv。執(zhí)行步驟S105，判斷比值Δ F/Fv是否處于一預(yù)定范圍內(nèi)，該預(yù)定范圍可以設(shè)定為 0. 33 0. 66，以0. 5為最佳。如果是，則說明該光化光強度合適，執(zhí)行步驟S106，確定當前的光強為光化光強度；如果比值A(chǔ)F/Fv小于預(yù)定范圍的下限，則執(zhí)行步驟S107，降低光強 (光化光強度)后返回執(zhí)行步驟S103;如果比值△ F/Fv大于預(yù)定范圍的上限，則執(zhí)行步驟 S108，升高光強(光化光強度)后返回步驟S103。其中，降低或者升高光強的幅度可以為每次1個光強梯度。當然，如果數(shù)值差距比較大，則本領(lǐng)域技術(shù)人員也可以根據(jù)實際情況每次降低或者升高多個光強梯度。如此循環(huán)，直至比值A(chǔ)F/Fv處于預(yù)定范圍內(nèi)，從而確定光化光強度。本發(fā)明的基本原理是Fm’峰相對于Fm峰的高低反映了吸收的光能用于進行光化學(xué)能量轉(zhuǎn)換的比例高低。Fm’峰值越高，說明吸收的光能用于進行光化學(xué)能量轉(zhuǎn)換的比例越高，反之亦然。AF/Fv可以更加直觀、定量的描述Fm’相對于Fm的高低。當AF/Fv大于 0. 66時，說明Fm’峰的高度非常接近于Fm，光合器官可以非常容易的將吸收的絕大部分光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，說明此時的光化光強度不足以調(diào)動所有光合器官發(fā)揮最大能力，科學(xué)試驗中不同處理(如不同程度的干旱脅迫、熱脅迫等)的差異性難以體現(xiàn)出來，換言之，本來應(yīng)該觀察到的熒光參數(shù)的顯著差異性可能因為光化光強度設(shè)置過低而沒有觀察出來或沒有顯著差異性。當Δ F/Fv小于0.33時，說明Fm’峰的高度非常低，光合器官只能將很小一部分的光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，表明光合器官可能受到了光抑制傷害，本來應(yīng)該處于正常狀態(tài)的對照組樣品已經(jīng)受到了光抑制，會造成科學(xué)試驗的設(shè)計不合理，數(shù)據(jù)沒有代表性。實施例1圖2為本發(fā)明一個實施例的綠蘿的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線。取健康的活體綠蘿 (Scindapsus aureun) (Fv/Fm > 0. 8)，用雙通道 PAM-100 測量系統(tǒng) DUAL-PAM-100 (Walz，德國)夾住葉片，用黑布遮住整個葉片。在儀器軟件DualPAM vl. 9中設(shè)置從低到高的10個光強梯度(9、89、127、211、342、522、696、861、1064和 1323 μ mo 1 nT2s4)，并設(shè)置每個光強梯度的照光時間為20s，然后按常規(guī)方法測量快速光曲線。測量結(jié)束后用軟件自帶的方程P = Pm - (l-f’ ·Θ_0·ΡΑκΛ>ηι進行非線性擬合，得出半飽和光強Ik= 142μπι01 πΓΥ1。選擇光強列表中與讓最接近的光強127 μ mol HT2s-1作為光化光強度，然后按常規(guī)方法測量葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線，得出如圖2所示的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線。圖2中最后的兩個Fm’值基本相同，表明測量結(jié)束時對光合作用的誘導(dǎo)已經(jīng)達到了穩(wěn)態(tài)。根據(jù)圖2計算出的AF/Fv = 0. 62，在0. 33-0. 66范圍之內(nèi)，因此127 μ mol IrT2iT1對綠蘿而言是比較理想的光化光強度。實施例2圖3為本發(fā)明一個實施例的酢漿草在不同光化光強度下的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線。取健康的紅花酢漿草(Oxalis corymbosa DC.)葉片(Fv/Rn > 0. 8)，用雙通道PAM-100測量系統(tǒng)DUAL-PAM-100(Walz，德國)夾住葉片，葉柄浸泡在水中，用黑布遮住整個葉片。在儀器軟件DualPAM vl. 9中設(shè)置從低到高的10個光強梯度(49,89,127,211,342,522,696, 861、1064和1323 μ mol mH，并設(shè)置每個光強梯度的照光時間為20s，然后按常規(guī)方法測量快速光曲線。測量結(jié)束后用軟件自帶的方程P = Rn· (l-e-a -PAE/R") ·Θ_0‘ρακ&進行非線性擬合，得出半飽和光強Ik = 263μπι01 HT2sA分別選擇光強列表中遠低于讓的光強 127 μ mol πι 較接近Ik的光強211 μ mol πΤΥ1，高于Ik的光強342 μ mol m^s"1和遠高于讓的光強522 μ mol HT2s-1做為光化光強度進行葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線測量，得出的結(jié)果分別如圖3A-圖3D所示。當光化光強度為127 μ mol πΓΥ1時，誘導(dǎo)曲線的AF/Fv = 0.79(圖 3A)，AF/Fv大于0.66，說明光化光強度過低；當光化光強度為211 μ mol JiT2iT1時，誘導(dǎo)曲線的AF/Fv = 0. 46(圖;3B)，在0. 33-0. 66范圍之內(nèi)，是比較理想的光化光強度；當光化光強度為342 μ mol HT2iT1時，誘導(dǎo)曲線的Δ F/Fv = 0. 31 (圖3C)，接近于0. 33，光化光強度略偏高；當光化光強度為522 μ mol πΓΥ1時，誘導(dǎo)曲線的AF/Fv = 0. 10(圖3D)，AF/Fv遠小于0.33，說明光化光強度過高，已造成光抑制。通過上述比較，可以明顯看出不同的光化光強度會導(dǎo)致葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線的顯著不同，只有當滿足Δ F/Fv在0. 33-0. 66之間時的光強(本實施例中為211 μ mol Hi-2S-1)才適合做為光化光強度。實施例3圖4為本發(fā)明一個實施例的樟樹在不同光化光強度下的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線。取健康的樟樹(Cinnamomum camphora (L.) Presl.)葉片(Fv/Fm > 0. 8)，用便攜式調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xMINI-PAM(Walz，德國)的葉夾2030-B夾住葉片，葉柄浸泡在水中，用黑布遮住整個葉片。在MINI-PAM軟件WinControl v3. 18中設(shè)置從低到高的8個光強梯度(116、207、312、 427,620,816,1143和1504 μ mol πΓ、—1)，并設(shè)置每個光強梯度的照光時間為20s，然后按常規(guī)方法測量快速光曲線。測量結(jié)束后用軟件自帶的方程P = Rn· (l-e-a -PAE/R") · θ"0 'ΡΑΕ/Ρω 進行非線性擬合，得出半飽和光強讓=286 μ mol Hi-2S-10用光強列表中最接近于讓的光強 312 μ mol HT2iT1作為光化光強度測量出葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線(圖4A)，其中AF/Fv = 0.27， 小于0.33說明光強過高。選擇低一檔的光強207 μ mol IrT2iT1作為光化光強度測量出葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線(圖4B)，其中Δ F/Fv = 0.44，在0.33-0. 66之間，說明207 μ mol m、—1是樟樹葉片比較理想的光化光強度。實施例4圖5為本發(fā)明一個實施例的喜旱蓮子草在不同光化光強度下的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線。取健康的喜旱蓮子草(Alternanthera philoxeroides (Mart.)Griseb.)葉片(Fv/Fm > 0. 8)，用便攜式調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xMINI-PAM(Walz，德國)的葉夾2030-B夾住葉片，葉柄浸泡在水中，用黑布遮住整個葉片。在MINI-PAM軟件WinControlU. 18中設(shè)置從低到高的 8 個光強梯度(160、230、;345、481、724、991、151(^Π2166μπιο1 mH，并設(shè)置每個光強梯度的照光時間為20s，然后按常規(guī)方法測量快速光曲線。測量結(jié)束后用軟件自帶的方程P = Pm - ·ΡΑ_)進行非線性擬合，得出半飽和光強η = 447μπι01 πΓ、—1。用光強列表中最接近于Ik的光強481 μ mol πΓΥ1和345 μ mol πΓΥ1分別作為光化光強度測量出葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線(圖4)。當光化光強度為481 μ mol JiT2iT1時，Δ F/Fv = 0. 41 (圖 5A)；當光化光強度為 345 μ mol mY1 時，Δ F/Fv = 0. 54(圖 5B)。無論采用 481 μ mol mY1
8或345 μ mol HT2s-1作為光化光強度，得出的Δ F/Fv都在0. 33-0. 66之間，說明他們都是比較理想的光化光強度，這從側(cè)面說明了喜旱蓮子草在較大光強范圍內(nèi)都能進行理想的光合作用，可能是其生物入侵的機理之一。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)利用本發(fā)明的方法確定的光化光強度可以保證對照組樣品(健康的植物葉片)能測量出非常典型的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線，保證整個科學(xué)試驗的合理設(shè)計和獲得有代表性的數(shù)據(jù)；(2)本發(fā)明的方法實施簡單、方便快速、可操作性強；(3)本發(fā)明的方法應(yīng)用范圍廣泛，適用于所有的高等植物和藻類的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線測量。本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何修改、等同變化及修飾，均落入本發(fā)明權(quán)利要求所界定的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線測量中光化光強度的確定方法，包括步驟A.獲取需要測試的植物葉片，在遮擋住環(huán)境光的情況下，設(shè)置多個從低到高的光強梯度，每個所述光強梯度照光預(yù)定時間后分別打開一飽和脈沖，測量所述光強下的實際光合效率和相對電子傳遞速率；B.繪制所述相對電子傳遞速率隨光強變化的響應(yīng)曲線，并對所述響應(yīng)曲線進行非線性擬合，獲取半飽和光強；C.以所述半飽和光強或者接近所述半飽和光強的光強作為光化光強度，按常規(guī)方法測量葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線；D.待所述葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線測量結(jié)束后，計算光適應(yīng)后的最大熒光值與實時熒光值之間的差值和暗適應(yīng)后的最大熒光值與暗適應(yīng)后的基礎(chǔ)熒光值之間的差值，并計算上述兩差值的比值；E.判斷所述比值是否處于一預(yù)定范圍內(nèi)，如果是，則確定當前的光強為所述光化光強度；如果所述比值小于所述預(yù)定范圍的下限，則降低所述光強后返回步驟C;如果所述比值大于所述預(yù)定范圍的上限，則升高所述光強后返回步驟C;如此循環(huán)，直至所述比值處于所述預(yù)定范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光化光強度的確定方法，其特征在于，所述植物葉片為活體健康葉片或者葉柄浸泡在水中的離體健康葉片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光化光強度的確定方法，其特征在于，所述從低到高的光強梯度為8 20個。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光化光強度的確定方法，其特征在于，每個所述光強梯度照光的預(yù)定時間為10 30秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光化光強度的確定方法，其特征在于，測量所述葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線的要求包括至少最后兩個光適應(yīng)后的最大熒光值基本相同，以證明該光強對光合作用的誘導(dǎo)達到了一個穩(wěn)定的狀態(tài)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光化光強度的確定方法，其特征在于，所述比值的預(yù)定范圍為 0. 33 0. 66。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的光化光強度的確定方法，其特征在于，所述比值為0.5。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光化光強度的確定方法，其特征在于，降低或者升高所述光強的幅度為每次1個光強梯度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線測量中光化光強度的確定方法，包括獲取植物葉片，遮擋環(huán)境光，設(shè)置多個光強梯度，每個光強梯度照光預(yù)定時間后測量實際光合效率和相對電子傳遞速率；繪制相對電子傳遞速率隨光強變化的響應(yīng)曲線并對其擬合，獲取半飽和光強；以半飽和光強為光化光強度，測量葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線；計算光適應(yīng)后的最大熒光值與實時熒光值的差值和暗適應(yīng)后的最大熒光值與暗適應(yīng)后的基礎(chǔ)熒光值的差值，并計算上述兩差值的比值；判斷比值是否處于預(yù)定范圍，若是，則確定當前光強為光化光強度；若比值小于/大于預(yù)定范圍的下限/上限，則降低/升高光強后重新測量葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線并計算比值。本發(fā)明可測出典型的葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)曲線。
文檔編號G01J1/10GK102435590SQ201110253348
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者胡靜, 韓志國, 顧群 申請人:上海澤泉科技有限公司