葉綠素熒光技術-植物逆境高溫脅迫測量技術

隨著全球變暖，植物高溫脅迫研究受到越來越多的關注，研究手段也越來越豐富，其中包括植物熒光測量：NPQ, Fv/Fm, OJIP, and Quantum Photosynthetic Yield。本文將著重介紹如何高效、快速簡便地測量這些熒光參數。

非光化學淬滅（NPQ）測量

非光化學淬滅（NPQ）測量可以很好地反映植物高溫脅迫(Schreiber U. 2004)(Tang Y., Wen X., Lu Q., Yang Z., Cheng Z., & Lu C. 2007) (Haldiman P, & Feller U. 2004)，但測量過程需要耗費較長的時間以及很好的耐心。

通常情況下，在野外測量植物非光化學淬滅（NPQ）之前要進行8-12 h或一整夜的暗適應，在實驗室中，暗適應時間需要12-24 h(Maxwell and Johnson 2000)。除了暗適應時間的長短、暗適應是否成功等因素外，NPQ的測量還需要注意一點，就是必須要在葉片達到光合作用穩態后再開始測量，這很容易達到，只要將葉片放在穩定的光照水平下15-20 min即可實現，一般使用人工光源(Maxwell and Johnson 2000)。

植物非光化學淬滅要經過長達60 h的弛豫過程才能從光抑制狀態恢復，所以即使是一整夜的時間也不充分，因此，NPQ過程總會有部分未完成測量。判斷NPQ測量的尺碼為Fv/Fm中的Fm值的高低(Baker 2008)，所以在進行結果比較時，選擇具有相同或者相似Fv/Fm的樣品至關重要。

NPQ的測量主要用于研究35℃及以上的高溫脅迫，NPQ飽和光閃曲線圖能夠很好的反映高溫脅迫對植物的影響，NPQ隨著時間降低，光合作用量子產量隨時間增加。(Schreiber U. 2004)

高溫脅迫的恢復期,樣品在35℃條件下處理5 min，恢復期出現在20℃。

Fv/Fm and OJIP測量

Fv/Fm和OJIP可以快速測量，測量之前對樣品進行暗適應的時間范圍從20 min到整夜，也可以使用黎明前的測量數據。但研究顯示這兩個參數對于反映植物高溫脅迫有一定的局限性，已有研究顯示，Fv/Fm只能反映45_^℃左右的高溫脅迫，OJIP只能反映44℃及以上的高溫脅迫。 (Haldiman P, & Feller U. 2004), (Crafts-Brander and Law 2000), and OJIP will only detect heat stress at about 44℃ or higher (Strasser 2004). 

Quantum Photosynthetic Yield測量 (△F/F’)

最適合反映高溫脅迫可能也是最好測的參數應該是光合作用量子產量(△F/F’)。

將植物葉片在光照條件下達到光合作用穩態時，或者將植物葉片置于穩定的光照水平下15-20 min，即可測得△F/F’參數。(Maxwell and Johnson 2000).

眾多研究表明，使用自然光，△F/F’測量更快捷迅速，只需要2-5 s即可完成。△F/F’ 隨著光照水平的變化而變化，所以要么控制植物樣品的光照水平以做對比，要么通過PAR葉夾測量葉片實際光照水平，比較相似光照水平的測量結果。

在野外測量時，多云天氣會對測量造成影響。此外，通常選擇太陽直照的葉片作為測量對象，因為光斑、風吹都會阻礙植物葉片光合作用達到穩態。

文獻顯示，△F/F’ 能夠反映出35℃及以上的高溫脅迫(Haldiman P, & Feller U. 2004), ( Dascaliuc A., Ralea t., Cuza P. 2007)。

△F/F’可以通過很多熒光測量儀器測得，如美國Opti-Sciences系列儀器，OS5p多功能調制葉綠素熒光儀 和 OS1p便攜式調制葉綠素熒光儀。NPQ 最好用OS5p多功能調制葉綠素熒光儀，因為它有非常穩定的活化光源。CO2氣體交換測量方法能夠反映出30℃左右的高溫脅迫 (Haldiman P, & Feller U. 2004).對于想同時測量植物CO2氣體交換和熒光參數的用戶，可以使用OS5P多功能調制葉綠素熒光儀與ADC LCpro+植物CO2氣體交換測量聯用系統。

參考文獻

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Dascaliuc A., Ralea t., Cuza P., (2007) Influence of heat shock on chlorophyll fluorescence of white oak (Quercus pubescens Willd.) leaves. Photosynthetica 45 (3): 469-471, 2007

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Strasser R.J, Tsimilli-Michael M., and Srivastava A. (2004) - Analysis of Chlorophyll a Fluorescence Transient. From Chapter 12,  “Chlorophyll a Fluorescence a Signature of Photosynthesis”, edited by George Papaqeorgiou and Govindjee, published by Springer 2004, PO Box 17, 3300 AA Dordrecht, The Netherlands, page 340

Tang Y., Wen X., Lu Q., Yang Z., Cheng Z., Lu C., (2007) Heat stress induces an aggregation of the light-harvesting complex of photosystem II in spinach plants. Plant Physiology, Feb. 2007 Vol. 143, pp629-638