叶绿素荧光动力学

叶绿素荧光动力学（精选6篇）

叶绿素荧光动力学 篇1

桑叶是桑科植物(Morus alba L.)的叶子,一种常用的中药,具有疏散风热、清肺润燥、清肝明目的功效,药理研究表明它具有降血糖、降血脂、抗菌和抗肿瘤等多种活性[1,2]。人们对桑叶研究的报道很多,其中试验了干旱、盐分等因素对桑叶光合作用功能的影响[3],测定不同季节桑叶中氨基酸的含量及成分[4],测定桑叶中黄酮类、生物碱和多糖类等活性化合物[5,6],探讨活性物质的提取方法[7],进行药理研究,该领域的研究非常活跃。

本文提取了桑叶中的叶绿素,测定其中叶绿素a和叶绿素b的含量,研究了它们的荧光性质。

1 实验部分

1.1 主要仪器与试剂

PE LS-55荧光磷光发光光度计,721可见分光光度计。

所用丙酮和无水乙醇均为分析纯,实验用水为蒸馏水。

1.2 试验材料

所用桑叶采自桂林市育才路广西师范大学校园内,生长期为3年以上,有2个品种,其中一个品种的叶片形状类似园形,编号为1#,另一个品种的叶片为开叉形状,编号为2#。

1.3 桑叶叶绿素的提取

将采集的新鲜桑叶洗净,用滤纸吸干,去掉大叶脉,剪碎。准确称取0.1000g的样品,放入比色管中,加入10m L体积比为1∶2的丙酮与无水乙醇混合溶剂,在室温下避光浸泡24h。将提取溶液过滤,滤液为蓝绿色,用于各种测定。

1.4 提取溶液的吸光度测定

准确移取滤液,稀释至适当浓度,以丙酮与无水乙醇混合溶剂为参比,在360~700 nm波长范围内,测定吸光度值。

1.5 提取溶液的荧光测定

测定桑叶提取溶液的荧光激发谱,采用激发峰处的波长为激发波长,测定荧光发射谱。

2 结果与讨论

2.1 桑叶叶绿素的吸收光谱

采用Origin 7.0软件,处理桑叶提取溶液的吸光度数据,得到吸收光谱如图1所示。从图1可看出,桑叶叶绿素有2个强吸收谱带,分别处在蓝紫光区的400~460nm和红光光区的640~680nm处,吸收峰分别位于434nm和661nm处,这是由于桑叶的叶绿素a和叶绿素b在这2个波段的吸收最强。吸收光谱的形状与前人的研究结果相同[8],吸收峰的位置有1~2nm的偏差。

2.2 桑叶叶绿素的含量

根据每个提取溶液在645nm和663nm处的吸光度值A645和A663,由Amon公式[9]计算叶绿素a和叶绿素b的含量Ca和Cb:

叶绿素的总含量:C总/mg·g-1=Ca+Cb

式中V为提取溶液的体积,W为叶片样品的质量。

测定结果见表1。从表1看到,2#样品中叶绿素a和b的含量都比1#样品高,二者相差在10%以内,但这2个桑叶样品的叶绿素a和b的含量都比前人的研究结果[8]高70%以上,可能是不同地区的桑叶差异较大。

2.3 桑叶叶绿素的荧光光谱

2个提取溶液的荧光激发谱如图2和图3所示,这2个荧光激发谱非常相似。在可见光光区,每个荧光激发谱中都有2个谱带与吸收光谱相对应,但荧光激发峰的数量及位置与对应的吸收峰差别很大,因此,同一样品的荧光激发谱与吸收光谱是相关而又不相同的。

以每个提取溶液的荧光激发谱中各个激发峰所处波长为激发波长,分别激发该提取溶液,所得的荧光发射谱很类似,都有2个荧光发射峰,而且发射峰的位置基本相同,如图4和图5所示。这些都是典型的植物叶绿素荧光发射谱[10],其中1#溶液的荧光发射峰在红光波段位于688nm处,在远红光波段位于722nm附近,而2#溶液的荧光发射峰分别位于688nm和725nm处,二者在红光波段的发射峰位置相同,而在远红光波段相差3nm左右。

与墨叶碧玉和小麦等植物的叶绿素荧光发射峰相比[10,11],本文所研究的桑叶叶绿素的荧光发射峰在红光波段都红移了3nm,而在远红光波段则分别蓝移了18nm和15nm。

在一般植物叶绿素提取溶液的荧光研究中,远红光波段的荧光发射峰不明显,不易测定出来,而在本文桑叶叶绿素提取溶液的荧光发射谱测定中,远红光波段的荧光发射峰清楚地测定出来了,比较顺利。

3 结论

1)以丙酮和无水乙醇混合萃取溶剂,成功提取了2个桑叶样品的叶绿素,测得其中叶绿素a的含量分别为3.87mg·g-1和4.02mg·g-1,叶绿素b的含量分别为1.78mg·g-1和1.91mg·g-1,这些含量都比前人的研究结果高出70%以上。

2)成功测定了这2个提取溶液中桑叶叶绿素的荧光发射光谱,荧光发射峰在红光波段都位于688nm处,而在远红光波段分别位于722nm和725nm处,与前人对墨叶碧玉和小麦等植物的叶绿素荧光发射谱研究结果相比,桑叶叶绿素的荧光发射峰在红光波段都红移了3nm,而在远红光波段则蓝移了15nm以上。

3)桑叶叶绿素具有良好的荧光性质,是良好的红色荧光材料。

参考文献

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叶绿素荧光动力学 篇2

低温胁迫对桉树光合和叶绿素荧光参数的影响

以人工低温处理尾叶桉和邓恩桉幼苗,研究其对两种桉树光合和叶绿素荧光参数的影响.结果表明:低温处理后两种桉树叶绿素含量下降,光合和叶绿索荧光参数光合速率、气孔导度、蒸腾速率、表观量子效率、光饱和点、羧化效率、Ft/Fm和Ft/Fo下降,Fo值和CO2补偿点上升.而Ci则先上升后下降.进一步的分析表明,在持续低温胁迫的初始阶段,羧化酶活性的下降是导致两种桉树Pn降低的主要因素为非气孔因素,而随着低温处理持续时问延长至48 h时,叶绿素含量出现显著下降,羧化酶效率继续下降,此时气孔限制因素也逐渐成为Pn的`降低的主要因素之一.两种桉树叶绿紊荧光参数的变化差异表明,非损伤的叶绿素荧光技术有望用来快速筛选不同抗寒能力的桉树品种.从各个参数的变化可以看出,低温胁迫处理对尾叶桉的影响明显要大于对邓恩桉的影响.

作 者：刘建 项东云 陈健波 唐庆兰 叶露 张照远 LIU Jian XIANG Dong-yun CHEN Jian-bo TANG Qing-lan YE Lu ZHANG Zhao-yuan 作者单位：广西林业科学研究院中南速生材繁育实验室,广西,南宁,530001刊 名：桉树科技英文刊名：EUCALYPT SCIENCE & TECHNOLOGY年，卷(期)：26(1)分类号：S792.39关键词：低温胁迫 光合特性 叶绿素荧光 尾叶桉 邓恩桉

叶绿素荧光动力学 篇3

关键词：条斑紫菜；叶绿素；荧光特征；温度

中图分类号：S917.3文献标志码： A文章编号：1002-1302（2014）01-0200-04

收稿日期：2013-05-13

基金項目：国家自然科学基金（编号：41206156、31272664）；国家科技支撑计划（编号：2011BAD13B0902）；国家海洋局公益性行业专项（编号：201105023）；江苏省科技支撑计划（编号：BE2012420）；江苏省南通市科技计划（编号：HL2012011）。

作者简介：李家富（1989—），男，江苏泰州人，硕士研究生，从事海洋生物学研究。Tel：（0512）52251565；E-mail：jiafuli1987@126.com。

通信作者：张涛，助理研究员，从事海藻生物学研究。E-mail：zhangtofy@126.com。紫菜属（Porphyra）植物作为一类原始大型海洋红藻，在世界范围内有着广泛的分布[1]。经济种类条斑紫菜和坛紫菜是我国主要的栽培物种，其中条斑紫菜（P. yezoensis）分布于辽东半岛至浙江嵊泗岛[2]，主要栽培区域为我国长江以北沿海区域。紫菜具有明显的2个生长世代，叶状体（配子体）为宏观世代，而丝状体（孢子体）是微观世代，叶状体世代生长期主要在10月至次年4月，而丝状体世代生长期主要处于温度相对较高的月份，是度夏的基本形态[3]，2个生活世代外观完全不同，生长环境也有明显差异[4-5]。

我国紫菜栽培有着悠久的历史，近年来，随着栽培规模的不断扩大，紫菜栽培密度也逐步增大。目前，条斑紫菜生产上栽培的主要品系是在野生型种质筛选的基础上获得的，群体内的近交及后代筛选范围减少等原因导致条斑紫菜产量和品质不同程度的下降，此外，随着全球气候的变暖和沿海的不断开发，传统条斑紫菜栽培海区环境条件较以往发生了明显改变，海水温度变化幅度加剧，尤其是壳孢子采苗后1个月左右海水温度有所回升，影响了藻体的生长，并导致产量下降，对温度适应能力强的栽培品系筛选和培育已成为条斑紫菜育种工作的重要内容。科研人员对紫菜尤其是坛紫菜的高温适应性品系筛选已进行了研究，壳孢子成活率、分裂率及藻体腐烂程度等，结果表明坛紫菜耐高温品系较对照品系有明显优势[6-7]。陈昌生等对丝状体的生长发育、叶状体生长情况等测定也筛选出具有耐高温性状的坛紫菜品系[8]。在紫菜温度适应能力研究中，除了对形态及生长速率等指标测定外，光合作用研究也一直是研究的重点，通过对光合放氧及呼吸作用等参数测定，能够比较出不同紫菜物种如广东紫菜和坛紫菜[9]，条斑紫菜、坛紫菜和皱紫菜丝状体[10]对高温的耐受能力，何培民等也提出通过研究对条斑紫菜叶状体的光合作用有助于筛选耐高温品系[11]。随着光合作用研究技术的发展及在海藻生物上的应用，叶绿素荧光技术以快速、准确、无损伤等特点迅速成为研究不同环境因子对藻类光合作用影响的重要技术[12-14]，通过该项技术的应用，能够对包括紫菜在内的经济海藻环境适应能力进行更深入有效的研究[15]。

本研究对采自浙江南麂岛、大连沿海、江苏紫菜栽培区的野生及栽培条斑紫菜品系进行不同温度培养，通过调制叶绿素荧光技术测定光能利用效率，探讨野生种质及选育品系的温度适应能力和差异，为条斑紫菜育种生产提供可利用的种质资源评估基础数据。

1材料与方法

1.1材料

条斑紫菜栽培品系ST、SL、SY、浙江南麂岛及大连海区自然生长种群条斑紫菜保存种质均取自江苏省海洋水产研究所国家紫菜种质库（表1），丝状体5月初接种贝壳后按照常规生产条件培养，9月下旬采集壳孢子并培养于江苏南通条斑紫菜栽培海区。叶状体采集时间为次年1月，材料于4 h内带回实验室，挑选健康藻株并置于暗沉淀处理海水培养，温度10 ℃，光照强度30 μmol/（m2·s），第2天用于试验。

1.2试验条件

温度设定为5、10、15、20 ℃ 4个梯度，光源为白光荧光灯，光周期12 L ∶12 D（Sanyo MLR-351型光照培养箱）。样品培养采用250 mL三角瓶，加入200 mL PES培养液[16]，加入2～3片1 cm×3 cm叶状体材料，每天更换新鲜培养液，设置5个平行重复。

1.3叶绿素荧光参数的测定

1.3.1最大量子效率测定为确保样品PSⅡ处于完全开放表1试验材料基本情况

材料编号1类型1育种及保存单位SY1江苏南通选育栽培品系1江苏省海洋水产研究所国家级紫菜种质库SL1高光胁迫筛选江苏连云港培育品系1常熟理工学院海藻遗传与种质创新实验室ST1高光胁迫筛选江苏南通培育品系1常熟理工学院海藻遗传与种质创新实验室DL WT1大连野生型条斑紫菜1江苏省海洋水产研究所国家级紫菜种质库NJ WT1浙江南麂岛野生型条斑紫菜1江苏省海洋水产研究所国家级紫菜种质库

状态，测定在暗周期10 h后进行，将水样PAM仪的光纤探头直接置于藻体表面进行测定。首先打开测量光[约0.3 μmol/（m2·s）]，测得最小荧光值（Fo），随后提供0.8 s约4 000 μmol/（m2·s）光照强度的饱和脉冲光，测得最大荧光值（Fm），最大量子效率（Fv/Fm）按以下公式计算：

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Fv/Fm= （Fm-Fo）/Fm。

1.3.2实际量子效率测定将荧光仪光纤探头伸入三角瓶内，垂直对准叶状体表面进行测定。样品实际量子效率测定过程中，首先为藻体提供0.3 μmol/（m2·s）测量光和 64 μmol/（m2·s） 活化光，测得该条件下稳态荧光值，即Ft；随后提供0.8 s约4 000 μmol/（m2·s）光照强度的饱和脉冲光，测得该光强下最大荧光值Fm′。将所得参数代入以下方程计算PSⅡ实际量子效率[17]：

ΔF/Fm′= （Fm′-Ft）/Fm′。

1.3.3快速光曲线测定依次为样品提供0、10、40、64、80、160、309、479、714 μmol/（m2·s）9个梯度的活化光，待不同光强下荧光值（Ft）达到稳定后（约15 s），提供0.8 s约 4 000 μmol/（m2·s） 光照强度的饱和脉冲光以测得该光强下样品的最大荧光值（Fm′），相对电子传递速率（rETR）按以下公式计算[18]：

rETR=（Fm′-Ft）/Fm′×光照强度×D×0.5

式中：D表示样品的吸光系数，本试验中设定为0.85；0.5表示光能由2个光系统平均分配。

1.4统计分析

试验数据采用t检验分析，显著水平设为α=0.05。

2结果与分析

2.1温度对条斑紫菜最大量子效率的影响

在温度处理之前不同条斑紫菜样品的起始Fv/Fm，结果（图1）表明，样品间Fv/Fm差异不显著，均维持在0.70～071。温度处理3 d后对样品Fv/Fm的测定结果（图2），15、10 ℃处理下所有供试样品的Fv/Fm没有明显差异，且均高于其他温度处理；5 ℃条件下，ST品系Fv/Fm略低于其他供试材料，较15 ℃处理下降近16%，SL、SY、NJ WT和DL WT材料Fv/Fm值在0.50～0.51之间，DL WT略高于其他样品。

20 ℃温度处理下，所有样品Fv/Fm均显著低于10、15 ℃ 处理，其中NJ WT样品的Fv/Fm最高，DL WT样品Fv/Fm下降幅度最大，较15 ℃处理下降超过40%，而SL品系Fv/Fm较15 ℃组下降31%，ST和SY品系下降约20%。

2.2温度对条班紫菜最大量子效率的影响

对不同温度条件下供试材料实际量子效率（ΔF/Fm′）的测定结果见图3，在温度处理的1 d（图3-A），所有材料ΔF/Fm′均随光照时间的延长而逐步降低，20 ℃处理条件下降幅度最明显，不同样品在照光8 h后较照光2 h时低 30%～40%，QD WT下降幅度最明显，而NJ WT藻体ΔF/Fm′值要高于其他品系。温度处理后3 d（图3-B），供试品系藻体 ΔF/Fm′随光照时间的延长也呈下降趋势，但不同品系在不同处理温度下存在差异，SY品系ΔF/Fm′先下降后上升，5、10、15 ℃处理在光照5 h左右降至起始值的85%左右，20 ℃下降幅度最大，约为起始值的60%，之后藻体ΔF/Fm′又有所回升。不同温度处理SL品系藻体ΔF/Fm′随光照时间逐步降低，5、10、15 ℃处理在光照8 h后较起始值低5%～18%左右，而20 ℃处理组下降更为明显，较照光初始时约降低了45%，20 ℃处理组ΔF/Fm′显著低于其他温度处理。ST品系ΔF/Fm′变化趋势与SL品系相似，5 ℃处理组ΔF/Fm′较起始值约下降11%，20 ℃处理组下降22%左右，20 ℃处理组 ΔF/Fm′ 在光照8 h后显著低于其他处理。DL WT和NJ WT样品ΔF/Fm′也随光照时间而逐步降低，DL WT样品20 ℃处理组ΔF/Fm′显著低于其他温度，而NJ WT样品各温度处理组间ΔF/Fm′没有显著差异。

2.3温度对条斑紫菜快速光曲线的影响

快速光曲线（RLC）的测定结果见图4。供试品系藻体随光照强度的上升，相对电子传递速率（rETR）先逐步上升后达到稳定阶段。各品系藻体均是15 ℃处理组rETR高于其他温度处理组，SL和DL WT样品20 ℃处理组的rETR显著低于其他温度，而SY、ST和NJ WT样品15、20 ℃处理组rETR差异不显著。

3结论与讨论

在紫菜栽培过程中，环境因子温度对紫菜生长有重要的影响，对温度有广泛适应性的优良种质选育是紫菜育种工作重点。研究者通过对孢子成活率、藻体生长发育及形态观察，筛选出对高温具一定耐受力的栽培品系[6-8]，通过对光合作用研究，探讨光合生理测定手段在紫菜温度适应能力方面的应用[9-11]。在藻类光合生理研究中，叶绿素荧光技术凭借其独特优势已得到越来越广泛的使用[19-23]。在本研究中，条斑紫菜在15 ℃温度条件下叶绿素荧光参数Fv/Fm、rETR及ΔF/Fm′高于其他温度处理，表明条斑紫菜在15 ℃左右时表现出较高的光能利用效率。温度下降和上升均会引起条斑紫菜光能利用能力降低，本试验测定结果说明温度上升对光能利用能力负面影响更明显，条斑紫菜偏向较低的温度环境，与曾呈奎等报道结果[24]一致。通过对叶绿素荧光参数的测定，明确了紫菜在不同温度下光能利用特征以及紫菜光合生理对环境温度的适應能力。

本试验中ND WT和NJ WT样品分别采自我国大连和南麂岛海区的野生型条斑紫菜，大连野生条斑紫菜在低温下（5 ℃）对光能的利用效率与10、15 ℃差异不显著，但在温度为20 ℃条件下，ΔF/Fm′、Fv/Fm等荧光参数均显著降低，而南麂岛野生条斑紫菜在20 ℃温度处理下，相应荧光参数的变化幅度低于大连野生条斑紫菜，表明生长在较高纬度的大连野生条斑紫菜对光能利用能力在高温条件下弱于生长于较低纬度的南麂岛野生条斑紫菜，这可能与紫菜生长环境的海水温度有关，在条斑紫菜生长期，南麂岛海区海水温度高于大连海区，而野生条斑紫菜适应了所在的环境温度，因此在不同培养温度下，表现出各自的光能利用特征。本研究中，对同一海区不同条斑紫菜栽培品系在设定温度下的叶绿素荧光参数也表现出差异，在5、20 ℃条件下，ST、SL和SY品系藻体ΔF/Fm′、Fv/Fm及rETR等叶绿素荧光参数较10、15 ℃处理均有所降低，其中ST品系在5 ℃处理降低幅度较大，而在 20 ℃ 条件下，SL和SY降低幅度更明显，与Zhang等前期研究结论[22]相似，ST为高光胁迫筛选江苏南通海区培育品系，而SL为江苏连云港海区培育品系，2个海区水温相差约 2 ℃，不同紫菜品系对选育环境适应，使得在不同培养温度条件下光能利用效率表现出相应特征。SY品系是条斑紫菜诱变后在江苏南通选育的栽培品系，在适宜温度条件下

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（15 ℃） ΔF/Fm′、Fv/Fm及rETR等叶绿素荧光参数均保持较高水平，表现出更有效的光能利用能力。不同野生种群及栽培品系在不同温度条件下的叶绿素荧光参数，能够反映各自藻体光能利用特征，为量化描述紫菜品系光合特征、种质资源評估等提供理论参考。

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魔芋叶绿素荧光参数日变化的研究 篇4

其代表种花魔芋 (Amorphophallus konjac ) 广泛分布于秦岭以南的一些省份, 包括四川、重庆、云南、湖北、贵州、陕西南部等地区。魔芋是目前唯一能够大量提供葡甘聚糖 (Konjac Glucomannan, K G M ) 的植物, 葡甘聚糖是一种膨胀系数高达80~100的物质, 因此具有良好的助控减肥作用[3]。据近代医学研究, 魔芋还有很高的药用价值, 它具有治疗便秘、降低血压、解热消毒、治疗肿瘤和压制白血病等功效[4,5,6]。葡甘聚糖也被广泛应用于食品、化工等多个领域, 具有很高的经济价值[7]。因此, 近年来, 国内和国际市场对其需求量极大, 常常供不应求, 种植业已经成为魔芋行业发展的瓶颈, 如何大幅度提高魔芋的产量是亟待解决的问题。但是, 在生产上, 魔芋的产量低, 主要原因有: (1) 魔芋繁殖系数低, 商品芋形成时间长, 用做繁殖的种芋主要是植株生长过程中产生的3~8条根状茎, 而且根状茎也需要2~3 a后才能成为商品芋[8]。 (2) 魔芋易感染软腐病和白绢病, 导致魔芋生长中易发生倒苗, 在贮藏中易发生烂种的病害[9,10,11]。在解决魔芋病害的基础上, 如何提高魔芋产量显得迫切。本试验从魔芋叶片叶绿素荧光入手, 研究魔芋在自然环境条件下叶绿素荧光参数的日变化规律, 探讨魔芋叶绿素荧光的响应机制, 为魔芋的优质栽培提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

‘楚魔花1号’ 花魔芋种球。

1.2 试验方法

1.2.1 播种与管理

选择当年的, 眼窝小、无病害, 上端口平成芋头型, 避免头年未烂完的带壳魔芋和状如牛粪饼的回头花魔芋种球。首先用农用链霉素1000倍液浸种3 h, 取出晾干后, 再用农用链霉素重复浸种3 h一次, 取出后晾至微干。再在25℃催芽箱中催芽, 待顶芽向上伸长1 cm完成催芽操作。然后将过筛的土壤按每kg土壤施N 0.15 g、P2O50.1 g、K2O 0.15 g, 并混合均匀后装盆 (规格26 cm×21 cm) 。最后将种芋向上斜放在穴深15 cm左右 (穴内填厚度为2 cm不含肥料的细土) , 并覆土 (不含肥料的土壤) 5~8 cm厚度, 灌水。在自然条件下种植管理。

1.2.2 测定方法

采用PAM-2500测定叶片叶绿素荧光参数。参照Genty等的方法进行计算[12]。

1.2.3 数据统计分析

采用DPSv7.05进行数据统计和差异显著性分析。用Excel2007绘制图表。

2 结果与分析

2.1 魔芋叶片Fo的日变化

魔芋叶片Fo (初始荧光参数) 的日变化趋势如图1所示, 从8: 00到16: 00间随时间推移总体呈上升的趋势, Fo值总共上升了22.77%。在每相邻的两个测量时间段内, Fo上升差异不显著 (P=0.05) 。午后Fo值上升程度较午前大, 在16: 00时达到最大值。

2.2 魔芋叶片Fm的日变化

由图2可知, 魔芋叶片Fm (最大荧光参数) 随时间变化呈现下降趋势, 在8: 00时值最大, 在16: 00时值最小, 在每相邻两次测量的时间段内Fm值变化差异不显著 (P=0.05) , 总体上变化趋势与Fo相反。

3 结论与讨论

魔芋是一种喜阴植物, 在不蔽荫环境下栽培, 会发生生长缓慢、光合作用受到抑制的现象。此次试验从魔芋的叶绿素荧光参数入手, 研究了魔芋在自然光照条件下, 其各项荧光参数的日变化情况, 从而更深刻地了解认识魔芋的生长习性, 指导栽培生产。

从初始荧光参数Fo值的变化, 能推测出叶片PSⅡ反应中心可逆性失活或破坏, 以及可能的光保护机制。在自然光照条件下, 魔芋叶片Fo会出现明显的日变化。从早上8: 00到16: 00呈上升的趋势, 因此可以推断出魔芋叶片中PSⅡ反应中心出现可逆性失活或破坏, 同时可以推测出魔芋叶片光保护作用的调节机制弱。由此也可推断出魔芋是喜阴植物, 这与刘佩瑛得出的结论[2]一致。

在强光下最大荧光参数Fm的下降可以作为光抑制的一个特征。植物光抑制越严重, 其有机物的积累就越弱。魔芋的最大荧光参数Fm在一天中呈现下降变化趋势, 这与初始荧光Fo的变化趋势相反。在8: 00时值最大, 在16: 00时值最小。从魔芋最大荧光参数Fm日变化规律可以推测出, 魔芋在光照强度不断增强的条件下, 光抑制效果在不断加剧。理论上其光抑制最强的时候是14: 00, 然而最大荧光参数Fm的最小值并没有出现在此时段, 这可能是魔芋光抑制具有叠加效果。

Fv/Fm值的变化是研究得最为广泛的光抑制指标, Fv/Fm的表达式为:Fv/Fm=1- (Fo/Fm) 。由上述魔芋的Fo和Fm的日变化可以计算出Fv/Fm的日变化情况为连续下降的曲线, 这与实际试验得出的结果一致。魔芋在12: 00到14: 00间, 下降趋势最大, 达12.14%。说明在晴天的12: 00到14: 00间, 魔芋叶片光抑制效果变化最大, 但是Fv/Fm的值并没有在14: 00时下降到最小, 而是还在继续下降, 这与上述得出的魔芋最大荧光参数Fm的日变化结论一致, 魔芋叶片的光抑制现象具有叠加效果。

摘要：以花魔芋为材料, 研究其植株叶片叶绿素荧光参数的日变化。结果表明, 魔芋初始荧光 (Fo) 随时间变化表现上升的日变化趋势;最大荧光 (Fm) 与最大光合效率 (Fv/Fm) 均则呈现连续下降的趋势。表明在一天中, 魔芋叶片中PSⅡ反应中心可能出现可逆性失活或破坏, 魔芋叶片光保护作用的调节机制弱。

关键词：花魔芋,叶片,叶绿素荧光参数,日变化

参考文献

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叶绿素荧光动力学 篇5

运用偏振荧光的手段研究氧化胁迫对小麦叶绿体荧光的影响

摘要：采集抽穗期小麦旗叶,采用1 mmol・L-1 H2O2、干旱、黑暗处理24 h诱导产生氧化损伤模型,然后运用偏振荧光的手段检测了叶绿体的荧光发射谱和荧光激发谱,结果发现,无论选择436 nm激发叶绿素a(Chla)分子,或固定475 nm激发叶绿素b(Chlb)分子,氧化胁迫后光系统Ⅱ反应中心P680与光系统Ⅰ反应中心P700的荧光发射峰峰面积比值A684/A720呈上升趋势;通过比较偏振荧光激发谱上E436/E475和E475/E600比值,发现随着氧化胁迫的进行,Chla对于反应中心能量传递的相对贡献大于Chlb;此外,类胡萝卜素向Chlb能量传递效率在各个偏振方向上均有所提高;通过计算偏振度及粘度,发现氧化胁迫处理促使680nm处荧光偏振度提高,内囊体膜微环境粘度增加.上述结果为研究氧化胁迫提供了一种简单、易行的方法. 作者： 冯娟冯丹丹白英男林军岳李加伟任正隆 Author： FENG JuanFENG Dan-danBAI Ying-nanLIN Jun-yueLI Jia-weiREN Zheng-long 作者单位： 电子科技大学生命科学与技术学院,四川成都,610054 期 刊： 光谱学与光谱分析 ISTICEISCIPKU Journal： Spectroscopy and Spectral Analysis 年，卷(期)： ,32(2) 分类号： Q632 关键词： 氧化胁迫 叶绿体 偏振荧光 偏振度 粘度 机标分类号： R-3 TN3 机标关键词： 偏振荧光氧化胁迫小麦旗叶叶绿体Oxidative StressStudyFluorescence反应中心荧光激发谱能量传递效率叶绿素氧化损伤模型荧光偏振度光系统荧光发射谱荧光发射峰类胡萝卜素峰面积比值粘度胁迫处理 基金项目： 国家自然科学基金 运用偏振荧光的手段研究氧化胁迫对小麦叶绿体荧光的.影响[期刊论文]光谱学与光谱分析 --2012,32(2)冯娟冯丹丹白英男林军岳李加伟任正隆采集抽穗期小麦旗叶,采用1 mmol・L-1 H2O2、干旱、黑暗处理24 h诱导产生氧化损伤模型,然后运用偏振荧光的手段检测了叶绿体的荧光发射谱和荧光激发谱,结果发现,无论选择436 nm激发叶绿素a(Chla)分子,或固定475 nm激发叶绿...

叶绿素荧光动力学 篇6

关键词：照度；观赏连翘；光合特性；叶绿素荧光参数；适应性

中图分类号： Q945.11文献标志码： A文章编号：1002-1302（2015）11-0246-04

收稿日期：2014-10-31

基金项目：江苏省农业科技自主创新资金[编号：CX（12）5075]；江苏太湖地区农业科学研究所基金[编号：1311]。

作者简介：蒋华伟（1981—），男，江苏沭阳人，工程师，从事园林植物生理生态研究。E-mail：jhw0128@126.com。随着工业化、城市化的发展，城市空气质量越来越差，园林植物为改善城市环境质量发挥着重要作用。但是人口密集，建设用地紧张，城市绿地面积正不断受到压缩，园林工作者对植物进行配置时，在追求美观的同时最大限度地利用空间，讲究乔、灌、草的搭配，达到绿量最大化。因此，照度成为许多植物配置应用的限制因子，对植物配置中的下层植物的光照适应性研究，可为园林植物的科学配置提供指导。

金脉连翘（Forsythia suspensa‘Goldvein’）、金边连翘（ F. suspensa var. variegate）是连翘（F. suspensa）的2个园艺栽培变种，为木犀科连翘属（Forsythia）落叶灌木，花色金黄，是优良的早春观花植物，也作为观叶植物。目前，在城市园林绿化中的应用方兴未艾，主要作为绿篱、地被植物应用，弱光是其生境的主要特征之一，作为一种新兴优良园林植物，对光照的适应性方面的研究报道较少[1]。本试验采用盆栽人工遮阴法，设置不同的光照梯度，对不同光照条件下2种连翘的光合特性、叶绿素含量及叶绿素荧光参数等指标进行研究，分析其对弱光环境的适应能力，研究结果可为其园林应用和种苗培育提供科学参考。

1材料与方法

1.1试验地概况

试验于江苏太湖地区农业科学研究所试验田内进行，土壤为沙壤土，透气性好。本区域地处温带，四季分明、气候温和、雨量充沛，属北亚热带季风气候，年均降水量1 100 mm，年均温15.7 ℃，1月均温2.5 ℃，7月均温28 ℃。

1.2试验实施

试验材料为当年生苗，2013年3月20日于育苗床上进行扦插育苗，5月10日移植到长58 cm、宽32 cm、深18 cm的塑料盆中，土深14 cm，盆内有1层隔水板，防止积水，每盆种植3株，设置3个重复，共24盆。于8月1日用遮阳网进行遮阴处理，光照梯度为透光率100%（CK）、80%、45%、13%。处理35 d后对各项指标进行测定。

1.3分析与测定

1.3.1光合-光响应曲线测定在不同处理不同重复中，选择长势最好的连翘幼苗各3株，选择中上部成熟叶片作为测定叶，应用便携式光合测定系统（Li-6400，USA）进行光响应曲线测定。测定时，空气CO2浓度为380 μmol/ mol，叶室温度控制在（25±0.5）℃；相对湿度控制在（60±2）%；利用LED 红蓝光源光设置光照梯度分别为1 500、1 250、1 000、750、500、250、150、100、50、0 μmol/（m2·s）。测定前对叶片进行15 min 光诱导[1 000 μmol/（m2·s）]，不同光照值设定数据采集时间3 min。利用Photosynthesis软件计算光补偿点（LCP）、光饱和点（LSP）、暗呼吸速率（DR）、最大净光合速率（MNPR）、表观量子效率（AQY），为了直观比较，光合-光响应曲线 （Pn-PAR）拟合在Excel中拟合。

1.3.2叶绿素含量及荧光参数测定叶绿素含量用手持式叶绿素仪测定，以SPAD值表示；叶绿素荧光参数采用Mini-PAM（GER） 调制式叶绿素荧光仪测定，叶片离体测定，采后暗适应20 min。统计指标主要包括PSⅡ原初光能转换效率（Fv /Fm）、PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）、光化学猝灭系数（qP）、非光化学猝灭系数（qN）、电子传递速率（ETR）等。

2结果与分析

2.1光照对2种连翘的光合-光响应曲线的影响

从图1可以看出，在不同光照处理下2种连翘叶片的净光合速率（Pn）均随着光合有效辐射（PAR）的增加而增加，当PAR达到一定值后，即光饱和点（LSP），光合速率随着光照的增加逐渐下降。2种连翘在80%光照下曲线的顶点均高于其他处理，依次为对照、45%光照，最低的是13%光照。金边连翘在不同的光照处理下光响应曲线差异较金脉连翘大，金边连翘在45%、13%光照处理下光合速率随着光照的增加光合速率曲线很快达到最大值，而金脉连翘光响应曲线这一趋势随光照处理的变化没有金边连翘强，曲线最高点和相应光照（PAR）高于金边连翘。

差别不大，分别增加了10.3%、20.5%、10.3%；金边连翘AQY在弱光下均比对照有较大幅度的增加，分别增加 54.1%、48.6%、37.8%。

研究结果表明，2种连翘在弱光环境下能通过降低暗呼吸速率、降低光饱和点、光补偿点、增加表观量子效率来减少消耗，增加对光能的吸收利用，达到对弱光环境的适应。但是2种连翘对光照的反应程度有所不同，金边连翘在弱光条件下比金脉连翘具有更低的光饱和点和较高表观量子效率，光饱和点低则表明植物光合作用速率随光量子密度的增大而迅速增加，很快即达到最大效率[2]，以最大能力利用低光量子密度，进行最大可能的光合作用，从而提高有机物质的积累，满足其生存生长的能量需要，表明金边连翘对弱光环境的适应能力优于金脉连翘。

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2.2光照对2种连翘叶绿素含量的影响

从图2可以看出，随着光照的减弱，2种连翘的叶绿素含量均逐渐增加。总体上看，金边连翘的叶绿素含量比金脉连翘的含量高，在相同光照条件下分别高15.7%、5.5%、144%、6.2%。金脉连翘在80%、45%、13%照度处理下叶绿素含量显著高于对照，分别比对照增加16.9%、20.9%、37.3%；金边连翘则在45%、13%光照处理下叶绿素含量较对照、80%光照处理升高，分别比对照增加了19.5%、25.9%。结果表明，2种连翘均能对弱光环境作出积极的响应，大幅增加叶绿素含量，从而提高对光能的吸收利用能力。

2.3对2种连翘叶绿素荧光参数的影响

从表2可以看出，随光照的减弱，金脉连翘的Fv/Fm、Fv/Fo均有一定程度的减小，其中13%光照下的Fv/Fm、Fv/Fo下降显著，分别只有对照的80.8%、49.0%；而光照对金边连翘的Fv/Fm影响较小，几乎没有变化，而Fv/Fo随着光照减弱均有不同幅度的上升，但不同处理间不显著。

金脉连翘的qP在45%、13%的光照处理下相近，显著低于在80%光照和对照处理；qN在80%、45%光照下显著低于对照、13%光照；ETR在80%光照下高于对照，后逐渐降低，具体表现为80%>100%>45%>13%。金边连翘的qP随着光照减弱有缓慢升高，但在13%光照下显著下降；而qN表现和qP恰好相反，在80%、45%光照下比对照显著下降，在13%光照下又有显著上升；ETR的变化趋势和qP相同，均为45%>80%>100%>13%（表2）。

2种连翘在不同光照处理下的叶绿素荧光参数不尽相同，但是从Fv/Fm、Fv/Fo、ETR等3个参数看，金边连翘在弱光下的表现优于金脉连翘。

3结论与讨论

叶绿素是光合作用的光敏催化剂，叶绿素是捕获光能的物质基础，与光合作用密切相关，其含量和比例是植物适应和利用环境因子的重要指标[1]，遮光条件下其含量增加不仅有利于对光能的捕获和吸收，而且有利于对弱光的利用，是耐阴植物的典型特征[2]。本研究结果表明，在弱光环境下，2种连翘的叶绿素含量均有增加，这有利于提高植株对弱光的利用率，从而保证叶片在弱光环境中吸收更多的光能用于光合作用，本结果与其他众多研究结果[3-4]相一致。2个连翘品种叶绿素含量有所差别，在相同的光照条件下，金边连翘叶片的叶绿素含量均高于金脉连翘，在弱光下，金边连翘对弱光的吸收利用能力更强。

植物光合作用的光响应曲线对了解植物光化学过程中的光化学效率具有重要意义[5]。植物光补偿点和饱和点的高低直接反映了植物对弱光的利用能力，是植物耐阴性评价的重要指标之一[1]。植物光补偿点低，意味着植物在较低的照度下就开始了有机物质的正向增长；光饱和点低，则表明植物光合作用速率随光量子密度的增大而迅速增加，很快即达到最大效率。因而，较低的光补偿点和饱和点使植物在光限条件下以最大能力利用低光量子密度，进行最大可能的光合作用，从而提高有机物质的积累，满足其生存生长的能量需要[2]。通常阴生植物的LCP 在20 μmol/（m2·s） 以下，阳生植物的 LCP 一般在 50～100 μmol/（m2·s）之间[6]，本研究中2种连翘在全光照条件下的LCP在20～50 μmol/（m2·s）之间，表现出半阳生植物的特点，经过弱光（如45%、13%光照）一段时间的诱导，LCP大幅度下降，均在15～12 μmol/（m2·s）之间，差别不大，表现出阴生植物的特点；在弱光处理下，金边连翘LSP下降幅度比金脉连翘大得多。综合光饱和点和光补偿点可知，2种连翘对弱光环境均有具良好的适应能力，但金边连翘具有更低的光饱和点，有利于在弱光下积累产物。表观量子效率是指光合作用机构每吸收1 mol光量子后光合释放的O2 摩尔数或同化CO2 的摩尔数[7-8]，反映了叶片在弱光条件下的光合能力，其值越大，表明植物吸收与转换光能的色素蛋白复合体可能越多，利用弱光能力越强[9]。通常在适宜的生长条件下，植物的实测光合量子效率在0.03～0.05之间[10-11]，本试验中2种连翘在弱光环境下的表观量子效率比全光照环境都有不同程度的升高，说明对弱光有一定的适应性，但是从具体数据看，在相同的弱光下，金边连翘的表观量子效率比金脉连翘的高，对弱光的适应性更强。

叶绿素荧光参数能够反映叶片光合作用过程中光反应过程光能的吸收、传递、耗散、分配等方面的内在特性而受到广泛运用[12-14]。Fv/Fm反映PSⅡ反应中心内禀光能转换效率，在正常生长环境下一般在0.75～0.85之间，在非胁迫条件下数值变化极小，不受物种和生长条件的影响，而在胁迫条件下明显下降[15-16]，是反映植物在胁迫条件下光合作用受抑制程度的理想指标[17]。本试验中金边连翘的Fv/Fm基本不变，而金脉连翘在弱光处理下逐渐降低，在13%的光照处理下的Fv/Fm与对照相比显著下降，说明金脉连翘长期在弱光环境下，光合机构受到很大程度影响。金脉连翘在13%的弱光环境下Fv/Fo显著低于对照，说明13%的弱光环境下叶片PSⅡ反应中心失活或破坏。qP反映的是PSⅡ天线色素吸收的光能用于光化学电子传递的比例，反映了PSⅡ反应中心的开放程度。金脉连翘在45%、13%的光照下qP明显下降，说明长期弱光使金脉连翘叶片的PSⅡ反应中心的开放程度下降，PSⅡ将光能转化为化学能的能力下降，qN反映的是PSⅡ天线色素吸收的光能不能用于光合电子传递而以热的形式耗散掉的光能部分，是PSⅡ的一种自我保护机制[10，18]，随着透光率降低，2个品种叶片qN呈现80%、45%处理先下降，在13%光照处理下qN后升高趋势，下降表明叶片捕捉光的能力下降， PSⅡ相应的热耗散比例也在下降，升高表明PSⅡ吸收的光能的利用能力明显下降，而热耗散的能量增加，与ETR在13%光照下的显著降低相对应。

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2种观赏连翘在适度遮阴条件下表现均较好，均能正常生长。在极低光照（如13%）下，虽然金边连翘较金脉连翘光合速率下降幅度较大，但是金边连翘在弱光处理下叶绿素含量更高，光饱和点低，PSⅡ的潜在活性、PSⅡ原初光能转化效率均比金脉连翘好，因此，金边连翘更适合阴生环境，在园林栽培种金边连翘更适合种植于光线条件相对不足的地方。

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