叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座

目录一.叶绿素荧光发觉及发展二.主要荧光参数及其意义三.荧光技术在逆境研究中应用案例四.相关汉语文件及其它叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第1页一.叶绿素荧光发觉及发展发觉德国植物生理学家Kautsky于1931年发觉叶绿素荧光动力学现象。上世纪80年代，Ögren（1985）和Schreiber（1986）相继创制出便携调制式荧光仪，并实现了商品化。成为光合作用研究新热点，极大地推进了光合过程中光能利用、逆境条件下光合作用光抑制、光破坏及其防御机制研究。叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第2页叶绿素荧光动力学研究得到广泛应用原因1、叶绿素荧光动力学特征包含着光合作用过程丰富信息●光能吸收与转换●能量传递与分配●反应中心状态●过剩光能及其耗散●光合作用光抑制与光破坏……等等2、能够对光合器官进行“无损伤探查”，取得“原位”（insitu）信息。3、近年来测定仪器性能和自动化程度越来越高，操作步骤越也来越简便。叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第3页因为以上原因叶绿素荧光动力学技术在：●光合作用生理生态●逆境生理等研究领域得到了较快普及和广泛应用

叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第4页

叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第5页二.主要荧光参数基础荧光参数●Fo：最小荧光产量(Minimalfluorescence)

，也称初始荧光产量(Originalfluorescence)或基础荧光产量。是对充分暗适应叶片（PSⅡ反应中心处于完全开放状态）照以极弱测量光后发出荧光。此时光化学猝灭系数qP＝1，非光化学猝灭系数qNP＝0。普通认为，这部分荧光是在天线中激发能还未被反应中心捕捉之前，由天线叶绿素发射出。当存在天线热耗散时，Fo会降低；当反应中心失活或遭到破坏时，Fo会提升。已知过高温度往往使PSII放氧复合体脱离，反应中心失活。此时Fo会显著提升。所以，能够用Fo随温度改变动态来反应高温对光合器危害，并用来评价植物抗热性。叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第6页●Fm：最大荧光产量(Maximalfluorescence)，是PSⅡ反应中心完全关闭时荧光产量。此时光化学和非光化学荧光猝灭均为0(qP＝0，qNP＝0)。Fm可反应经过PSⅡ电子传递最大潜力。通常叶片经暗适应最少20min后照以饱和脉冲光后测得。●Fs:稳态荧光产量。即在光照下，光-暗反应到达动态平衡时荧光产量。叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第7页存在问题●关于荧光发射理论基础和对测定结果了解和解释十分复杂；●部分初学者，对荧光参数意义了解不透，尤其是不了解叶绿素荧光动力学特征在整个光合过程中所占地位，因而对荧光参数测定结果意义存在一些误解。叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第8页我们主要应用●光合机构激发能分配；●光系统II光抑制；●环境胁迫下光系统II活性。叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第9页三.荧光技术在逆境研究中应用案例（一）荧光技术在叶片发育中应用分析选题依据1、为何选择生长过程中叶片进行研究？以往对植物环境适应性研究主要强调植物成熟叶片适应机制；叶片生长过程中一样会经历环境胁迫，而且幼叶对环境胁迫适应性也直接关系到植物能否适应环境。叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第10页1叶片生长过程中光合能力改变叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第11页叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第12页叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第13页2叶片生长过程中光化学效率和电子传递活性改变叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第14页3叶绿体色素改变叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第15页叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第16页5叶片水分情况与叶黄素组分及活性氧去除酶活性之间相关性分析叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第17页

RWC(Negativelinearcorrelation)ψw(Positivelinearcorrelation)

9:00AM2:00PM9:00AM2:00PMNPQ0.9580.9910.7600.548(V+A+Z)/Chl0.8950.9410.8790.775(A+Z)/Chl0.9600.9800.6670.617[(A+Z)/(V+A+Z)]%0.9410.9720.6130.579SODactivity0.9380.9750.8380.770APXactivity0.9030.9790.6370.535CATactivity0.9310.9300.7630.620PODactivity0.9010.9630.5790.479GRactivity0.9070.9390.5970.437

叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第18页6叶片生长过程中叶角改变及对光能截获和光抑制影响叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第19页叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第20页叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第21页

皇冠草属于泽泻科、刺果泽泻属，多年生挺水植物，原产于南美亚马逊流域及其支流。易驯化为沉水植物。用途：观赏等。（二）荧光技术在淹水胁迫中应用叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第22页科学/实践问题：源于三峡库区消落带植被修复植物淹水后复出后更轻易死亡，为何？问题转化：淹水陆地

光抑制造成光合器官/叶片出水后死亡？强光高氧弱光低氧叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第23页试验设计对照全淹淹水离体弱光活体出水强光处理20天叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第24页淹水后叶片形态特征改变叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第25页淹水阶段净光合速率、气孔导度和蒸腾速率改变净光合速率气孔导度蒸腾速率对照气生叶沉水叶气生叶对照叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第26页淹水阶段叶绿素含量改变气生叶沉水叶对照叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第27页淹水阶段Fv/Fm和ΦPSⅡ改变沉水叶气生叶对照叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第28页出水后自然状态下叶片Fv/Fm和RWC改变叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第29页出水后弱光环境下Fv/Fm改变叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第30页出水后不一样处理离体叶片在强光下及恢复过程中光抑制差异叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第31页（三）荧光技术在盐胁迫胁迫中应用科学问题：盐胁迫下PSII失活与失活速率无关，主要抑制失活PSⅡ反应中心。极端光强和离体材料田间？叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第32页叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第33页叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第34页叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第35页叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第36页四.相关汉语文件及其它相关汉语文件：张守仁1999叶绿素荧光动力学参数意义及讨论植物学通报李鹏民高辉远等

快速叶绿素荧光诱导动力学分析在光合作用研究中应用植物生理与分子生物学学报

叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第37页JiangChuang-Dao,WangXin,GaoHui-Yuan,ShiLei,ChowWahSoon.()Systemicregulationofleafanatomicalstructtue,photosyntheticperformanceandhigh-lighttoleranceinsorghumseedlings.PlantPhyisol.,155:1416-1424SCI(TOP10)HaoHai-Ping,JiangChuang-Dao(通讯作者),ZhangShou-Ren,TangYu-Dan,ShiLei.()Enhancedthermal-toleranceofphotosystemIIbyelevatingrootzonetemperatureinPrunusmirakoehneseedlings.PlantSoil,publishedonline(DOI10.1007/s11104-011-1037-y)SCIMaoShu-Yan,JiangChuang-Dao(通讯作者),ZhangWen-Hao,ShiLei,ZhangJin-Zheng,ChowWah-Soon,YangJing-Cheng.()Watertranslocationbetweenrametsofstrawberryduringsoildryinganditseffectsonphotosyntheticperformance.Physiol.Plant.，137:225-234SCIZhangZhan-Jiang,JiangChuang-Dao,ZhangJin-Zheng,ZhangHui-Jin,ShiLei.()EcophysiologicalevaluationofthepotentialinvasivenessofRhustyphinainitsnon-nativehabitats.TreePhysiol.,29:1307-1316SCI(TOP10)JiangChuang-Dao,JiangGao-Ming,WangXianzhong,LiLing-Hao,BiswasDilipKumar,LiYong-Geng.()IncreasedPhotosyntheticActivitiesandThermostabilityofPhotosystemIIwithLeafDevelopmentofElmSeedlings(UlmusPunila)ProbedbytheFastFluorescenceRiseOJIP.Environ.Exp.Bot.，58:261-268SCIJiangChuang-Dao,GaoHui-Yuan,ZouQi,JiangGao-Ming,LiLing-Hao.()Changesofleaforientation,photoprotectivemechanismsandphotosynthesisduringdevelopmentofsoybeanleaves.Environ.Exp.Bot.,55:87-96SCI近期论文发表叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第38页专利申请：姜闯道，巩玥，石雷，，一个提升热带、亚热带地域植物长势方法,(申请号：101209181)创造专利姜闯道，巩玥，石雷，，一个克隆植物浇灌方法,(申请号：10289782.7)创造专利姜闯道，郝海平，石雷，唐宇丹，，一个根系控温装置，(申请号：101321660)创造专利姜闯道，郝海平，石雷，唐宇丹，，一个根系控温装置，(申请号：65927)实用新型社会活动：北京市青少年科技创新俱乐部指导教师国内外多家关键期刊审稿人等叶绿素荧光在生理生态研究中的应用专家讲座第39页主持项目：1.国家自然基金面上项目：盐胁迫条件下甜高粱光抑制PSII行为机制及应用研究，-年2.国家自然基金面上项目：盐胁迫下高粱光合机构强光取得性适应及缓解光抑制关键机制，-年3.北京市自然科学基金面上项目：C4作物强光系统调控及应用研究，-年4.中国科学院知识创新方向性