2024年1月5日-7日，由廣東省植物生理學(xué)會(huì)主辦，廣州中醫(yī)藥大學(xué)，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)承辦的第一屆光合作用前沿論壇在廣州大學(xué)城中心酒店南粵廳順利召開，小編作為贊助商工程師受邀作“通過葉綠素?zé)晒馊�方位探索光合作用電子傳遞”的報(bào)告。報(bào)告首先從全方位探索光合作用電子傳遞的技術(shù)路線入手，化整為零的給所有參會(huì)老師展示了光合作用電子傳遞鏈上可以被測量的步驟與環(huán)節(jié)。然后再從全方位探索光合作用電子傳遞的實(shí)施方案展開，介紹了四通道動(dòng)態(tài)LED陣列近紅外光譜儀DUAL-KLAS-NIR如何完成光合作用電子傳遞全過程的通關(guān)式測量。隨后介紹的新款多激發(fā)波長葉綠素?zé)晒鈨xMulti-Color-PAM-II可以檢測放氧復(fù)合體S*狀態(tài)，可以測量高能淬滅HIQ，補(bǔ)齊原初電子供體水氧化裂解的環(huán)節(jié)以及光系統(tǒng)Ⅱ天線內(nèi)部能量傳遞與淬滅相關(guān)過程的測量。完美的閉環(huán)了通過葉綠素?zé)晒馊�方位探索光合作用電子傳遞的解決方案。除此之外，小編還在報(bào)告中展示了植物多酚葉綠素?zé)晒鈨xLSA-2050，蜂巢矩陣葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)HEXAGON-IMAGING-PAM，超便攜調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x氣孔計(jì)附件MINI-PAM-Ⅱ/Porometer。新技術(shù)和新產(chǎn)品吸引了大量老師的關(guān)注，紛紛舉起手機(jī)拍照記錄。為方便大家進(jìn)一步詳細(xì)了解報(bào)告的全部內(nèi)容，現(xiàn)將PPT及講稿分享如下。
 

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DOI: 10.1002/9780470015902.a0029372

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光合作用電子傳遞從原初電子供體H2O開始，在光反應(yīng)階段的最終電子受體NADPH，綜合整個(gè)光合作用過程最終電子受體為CO2。因此廣義的電子傳遞應(yīng)包含光反應(yīng)和暗反應(yīng)，而我今天講的是狹義的電子傳遞，聚焦的是光反應(yīng)階段。

在這個(gè)過程中有哪些步驟可以被測量呢？我們可以化整為零的來看。
首先是PSII的電荷分離，PSII電荷分離后再還原的過程需要氧化裂解水來補(bǔ)充電子，PSII受體側(cè)QA被還原后再氧化電子傳給QB，之后是PQ被還原且質(zhì)子化。攜帶電子和質(zhì)子的PQH2把電子傳給Cytb6f，Cytb6f通過質(zhì)體藍(lán)素PC將電子傳給PSI。PSI在光下也會(huì)電荷分離，發(fā)生氧化還原狀態(tài)的變化，氧化的PSI會(huì)被系統(tǒng)間傳來的電子還原，氧化過程把電子傳給受體側(cè)分子鐵氧還蛋白Fd。Fd再通過FNR傳遞給NADP+合成NADPH，光合線性電子傳遞完成。

電子傳遞伴隨著質(zhì)子轉(zhuǎn)運(yùn)，類囊體腔酸化，激活非光化學(xué)淬滅，狀態(tài)轉(zhuǎn)換，光合控制等生理過程。除了下線性電子傳遞(LEF)外，還有環(huán)式電子傳遞(CEF)調(diào)節(jié)ATP/NADPH。非光化學(xué)淬滅(NPQ)，環(huán)式電子傳遞(CEF)，狀態(tài)轉(zhuǎn)換(State transitions)，光合控制((Photosynthesis/tic Control))是目前比較明確的光合作用短期調(diào)控的機(jī)制。
光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP用于CO2固定相關(guān)的CBB循環(huán)，完成光合作用H2O-CO2的電子傳遞。
 
如何來走完這條技術(shù)路線呢？
下面要給各位老師介紹的這款光合測量設(shè)備是四通道動(dòng)態(tài)LED陣列近紅外光譜儀-DUAL-KLAS-NIR。它幾乎可以完成上述所有過程的測量。
它可以測量測量葉片表層和深層細(xì)胞的葉綠素?zé)晒�，反�?yīng)PSII光能利用，電子傳遞，光化學(xué)淬滅，非光化學(xué)淬滅，測量QA的還原與再氧化，測量捕光天線磷酸化與去磷酸化參與的狀態(tài)轉(zhuǎn)換等等。測量PSI(P700)氧化還原，圍繞PSI的環(huán)式電子傳遞。測量系統(tǒng)間電子傳遞載體庫PQ Poolsize。

當(dāng)然，它最獨(dú)特的功能是測量質(zhì)體藍(lán)素(PC)氧化還原和鐵氧還蛋白(Fd) 還原氧化，得到PC/P700，F(xiàn)d/P700，即PSI供體側(cè)和受體側(cè)的庫的大小，以及由Cytb6f參與的光合控制。
 
它是如何實(shí)現(xiàn)的呢？
其中一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)是差分模型圖的創(chuàng)建，通過在近紅外光區(qū)為P700, PC, Fd創(chuàng)建專屬的差分模型圖，可以實(shí)現(xiàn)P700,PC ,Fd氧化還原的在線解卷積。
這張片子里的顯示的已有的不同物種的差分模型圖，有水稻，擬南芥，杜鵑，桑樹，苦草的，常春藤等，文獻(xiàn)報(bào)道中也有測藍(lán)藻的。
 
差分模型圖創(chuàng)建完成后就可以進(jìn)行PSII熒光，P700, PC, Fd氧化還原的測量了。
測熒光，我們一般先測Fo, Fm，計(jì)算Fv/Fm，測P700,PC ,Fd呢？我們先Fd的最大還原量，然后測P700,PC的最大氧化量。Pm，PCm，F(xiàn)dm相當(dāng)于PSII的Fv/Fm。
然后我們還可以測量誘導(dǎo)曲線和光曲線，暗弛豫，來反應(yīng)電子傳遞組分適應(yīng)光的過程。除此之外，DUAL-KLAS-NIR還可以模擬波動(dòng)光對(duì)光合電子傳遞的影響，波動(dòng)周期從1s-24h可調(diào)。
 
除了上述標(biāo)準(zhǔn)配置即可實(shí)現(xiàn)的所有測量功能外，它還可以擴(kuò)展P515/535模塊測量質(zhì)子動(dòng)力勢的組分跨膜電位，跨膜質(zhì)子梯度，質(zhì)子導(dǎo)度；擴(kuò)展NADPH/9AA模塊測量光誘導(dǎo)的NADPH生成量；可以與GFS-3000光合儀聯(lián)用，實(shí)現(xiàn)更多功能。
 
這是目前使用DUAL-KLAS-NIR發(fā)表的一些文章和國際&國內(nèi)的一些用戶單位。
DUAL-KLAS-NIR解決了電子傳遞鏈絕大多數(shù)組分的測量，最前面還有一個(gè)氧化裂解水的過程未解決，這個(gè)時(shí)候就需要我們另外的一款新設(shè)備登場了。
 
多激發(fā)波長葉綠素?zé)晒鈨xMulti-Color-PAM-II，這是個(gè)迭代出來的二代產(chǎn)品。通過其搭載的超高分辨率單周轉(zhuǎn)(ST)檢測器，Multi-Color-PAM-II正式開啟亞μs時(shí)域葉綠素?zé)晒鉁y量。
它可以做什么呢？
首先，它可以探測放氧復(fù)合體(OEC)的S*狀態(tài)，環(huán)境或突變對(duì)放氧復(fù)合體(OEC)的S*狀態(tài)的影響。
其次，它可以測量捕光天線內(nèi)部的高能態(tài)淬滅，測量HIQ是表征類胡蘿卜素自由基對(duì)單激發(fā)態(tài)Chl能量淬滅的有效方法，單激發(fā)態(tài)Chl是一種活性很強(qiáng)的物質(zhì)，也是一種脅迫指標(biāo)。
第三，它可以測量Thermal Phase相關(guān)的延遲熒光。
Multi-Color-PAM-II將于2024年初月開始全球發(fā)售，我們還要再等過一段時(shí)間，不過很值得期待。
 
光合作用是通過色素吸收光能的，接下來給各位老師介紹一款最新的植物多酚葉綠素?zé)晒鈨xLSA-2050。它可以測量葉綠素含量、Fv/Fm，UV-B熒光，UV-A熒光/類黃酮指數(shù)，類胡蘿卜素指數(shù)，花青素指數(shù)。
 
這張片子顯示了兩種植物小檗和菜豆的測量結(jié)果。頂部葉片和下部葉綠素含量，F(xiàn)v/Fm差別不大，但是頂部對(duì)UV-A/B屏蔽作用更強(qiáng)。野外和溫室里栽培的菜豆也顯示出類似的結(jié)果。
 
葉綠素?zé)晒獬�了單點(diǎn)測量外，也可以進(jìn)行大面積成像。WALZ也推出了一系列的熒光成像系統(tǒng)。最新的是蜂巢矩陣成像系統(tǒng)HEXAGON-IMAGING-PAM。成像的功能更直觀，但是有很多核心的、要注意的要素。
 
首先是成像的光場要均勻，否則成出來的像意義不大。以96孔板為例，如果成像區(qū)域光場不均勻，96個(gè)孔的樣品接受的光強(qiáng)就會(huì)有差異，成像結(jié)果顯示的樣品差異不可信。只有成像區(qū)域光場均勻，才可以完成384孔凝膠板上藻類突變體的篩選。
 
其次是工作距離，工作距離可調(diào)，但是在一個(gè)實(shí)驗(yàn)中要保持一致。



在成像距離和光場均勻的情況下，成像區(qū)域內(nèi)的所有樣品才能被均一化測量，大大提高了葉綠素?zé)晒鈾z測的通量。
 
最后要跟大家分享的一個(gè)新產(chǎn)品是便攜式葉綠素?zé)晒鈨x的氣孔計(jì)附件MINI-PAM-Ⅱ/Porometer。它的特點(diǎn)是流速設(shè)置范圍大，測量氣體交換慢的陰生植物，如中草藥和氣體交換強(qiáng)的植物，如糧食作物都可以輕松應(yīng)對(duì)。

它可以單點(diǎn)或隨慢速動(dòng)力學(xué)誘導(dǎo)曲線或光曲線測量植物葉片的氣孔導(dǎo)度，邊界層導(dǎo)度。帶有自動(dòng)穩(wěn)定功能，觸發(fā)測量后自動(dòng)平衡，穩(wěn)定后自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)。
 
這里顯示了氣孔導(dǎo)度和慢速動(dòng)力學(xué)誘導(dǎo)曲線同步測量的結(jié)果。下面的是鼠尾草幼葉和成熟葉片氣孔導(dǎo)度隨光強(qiáng)的變化，成熟葉片的氣孔隨光強(qiáng)升高下降比幼葉葉明顯。

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