FluorCam葉(ye)綠(lv)素熒(ying)光成像(xiang)：OJIP與QA-再氧化動(dong)力學(xue)曲(qu)線分析(xi)

FluorCam葉(ye)綠素(su)熒(ying)光成像(xiang)技(ji)術(shu)：

OJIP快(kuai)速(su)熒光動力學(xue)曲(qu)線與QA-再氧化動(dong)力學(xue)曲(qu)線成像(xiang)分析(xi)

PAM熒(ying)光淬(cui)滅(mie)動(dong)力學(xue)曲(qu)線、OJIP快(kuai)速(su)熒光動力學(xue)曲(qu)線和QA-再氧化動(dong)力學(xue)曲(qu)線分析(xi)是(shi)葉(ye)綠(lv)素(su)熒光技(ji)術(shu)的(de)三大主(zhu)要測(ce)量技(ji)術(shu)路(lu)線，分別對(dui)應(ying)光系統運行機(ji)理的(de)不同(tong)方(fang)面。與PAM熒光淬(cui)滅(mie)分析(xi)主(zhu)要針對(dui)光系統運行中較(jiao)慢的光合穩態與熒光淬(cui)滅(mie)不同(tong)，OJIP快(kuai)速(su)熒光動力學(xue)曲(qu)線和QA-再氧化動(dong)力學(xue)曲(qu)線分析(xi)都(dou)需(xu)要非(fei)常高的檢(jian)測(ce)速(su)度。

目(mu)前，能(neng)夠(gou)同(tong)時完(wan)成這(zhe)三種(zhong)熒(ying)光動力學(xue)曲(qu)線測(ce)量的儀(yi)器(qi)只(zhi)有FL6000雙(shuang)調(tiao)制葉(ye)綠素(su)熒光儀(yi)、 FluorCam封(feng)閉式(shi)熒(ying)光成像(xiang)系(xi)統和FKM多(duo)光譜熒光動態顯微(wei)成像(xiang)系(xi)統。而(er)由(you)於OJIP快(kuai)速(su)熒光動力學(xue)曲(qu)線和QA-再氧化動(dong)力學(xue)曲(qu)線對技(ji)術(shu)的(de)特殊要求，對(dui)這(zhe)兩(liang)種(zhong)曲(qu)線的成像(xiang)分析(xi)更是(shi)只(zhi)有FluorCam封(feng)閉式(shi)熒(ying)光成像(xiang)系(xi)統和FKM多(duo)光譜熒光動態顯微(wei)成像(xiang)系(xi)統能(neng)夠(gou)實(shi)現。

OJIP快(kuai)速(su)熒光動力學(xue)曲(qu)線測(ce)量要求對(dui)樣品經(jing)過暗(an)適應(ying)後的最(zui)小(xiao)熒光上升到(dao)最(zui)大(da)熒(ying)光這(zhe)壹(yi)過程進(jin)行(xing)快(kuai)速(su)檢測(ce)。這(zhe)壹(yi)個(ge)過程壹(yi)般(ban)在(zai)1-2秒即可(ke)完(wan)成，儀(yi)器(qi)檢(jian)測(ce)器的(de)最(zui)高靈(ling)敏度要求達到(dao)100 000次/秒以上。OJIP快(kuai)速(su)熒光動力學(xue)曲(qu)線部分參(can)數及其意義(yi)： Fo、Fj、Fi、P或(huo)Fm、Vj、Vi、Mo、Area 、Fix Area、Sm 、Ss 、N（QA還原(yuan)周(zhou)轉數量）、Phi­­­_Po 、Psi_o 、Phi_Eo、Phi_Do、Phi_pav、ABS/RC（單(dan)位反應(ying)中(zhong)心(xin)的(de)吸收(shou)光量子(zi)通量）、TRo/RC（單(dan)位反應(ying)中(zhong)心(xin)初(chu)始(shi)捕獲(huo)光量子(zi)通量）、ETo/RC（單(dan)位反應(ying)中(zhong)心(xin)初(chu)始(shi)電子(zi)傳遞光量子(zi)通量）、DIo/RC（單(dan)位反應(ying)中(zhong)心(xin)能(neng)量散(san)失）、ABS/CS（單(dan)位樣品截面的吸收(shou)光量子(zi)通量）、TRo/CSo、RC/CSx（反應(ying)中(zhong)心(xin)密度）、PI_ABS（基於吸收(shou)光量子(zi)通量的“性能(neng)"指(zhi)數(shu)或稱生(sheng)存指(zhi)數(shu)）、PIcs（基於截面的“性能(neng)"指(zhi)數(shu)或稱生(sheng)存指(zhi)數(shu)）

QA-再氧化動(dong)力學(xue)曲(qu)線測(ce)量是(shi)運(yun)用(yong)STF（single turnover flash，單(dan)周(zhou)轉光閃）測(ce)量光系統II中QA再氧化過(guo)程中(zhong)熒(ying)光產額的衰減曲(qu)線，從(cong)而(er)衡量QA傳(chuan)輸(shu)電子(zi)的能(neng)力。通(tong)過曲(qu)線擬合可能(neng)將(jiang)光系統II分為(wei)快(kuai)相(xiang)（Fast phase）、中(zhong)間相（Middle phase）和慢相（Slow phase），同時(shi)獲(huo)得(de)各(ge)自的(de)振(zhen)幅（A1，A2，A3）和時(shi)間(jian)常數（T1，T2，T3）。這(zhe)是(shi)用(yong)來(lai)深(shen)入(ru)研究光系統II變化(hua)異(yi)質(zhi)性的(de)工具(ju)，同(tong)樣要求檢(jian)測(ce)器的(de)最(zui)高靈(ling)敏度達到(dao)100 000次/秒以上。

這(zhe)麽(me)高的檢(jian)測(ce)速(su)度在(zai)葉綠素(su)熒光儀(yi)上是(shi)可(ke)以實現的(de)，但(dan)由於成像(xiang)CCD元件(jian)的成像(xiang)速(su)度限制，壹般葉(ye)綠(lv)素熒光成像(xiang)儀(yi)器(qi)根本無(wu)法(fa)達到(dao)。國(guo)際上僅(jin)有FluorCam的(de)兩個(ge)型號(hao)——FluorCam封(feng)閉(bi)式(shi)熒(ying)光成像(xiang)系(xi)統和FKM多(duo)光譜熒光動態顯微(wei)成像(xiang)系(xi)統通過泵浦成像(xiang)技(ji)術(shu)分別實(shi)現了葉片層次與細胞層次的(de)OJIP和(he)QA-再氧化動(dong)力學(xue)曲(qu)線的擬合成像(xiang)測(ce)量。

2019年(nian)，捷克科學(xue)院Küpper教授(shou)與PSI公司(si)合作(zuo)，將超(chao)高靈(ling)敏度成像(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)與葉綠(lv)素熒(ying)光成像(xiang)技(ji)術(shu)結(jie)合，實現了在(zai)640×512圖(tu)像(xiang)分辨率(lv)下(xia)高達4000幀(zhen)/秒的(de)葉綠素(su)熒(ying)光成像(xiang)速(su)度。這(zhe)壹(yi)技(ji)術(shu)實(shi)現了真正的OJIP快(kuai)速(su)熒光誘導動力學(xue)曲(qu)線和QA-再氧化動(dong)力學(xue)曲(qu)線成像(xiang)測(ce)量

後續，Küpper使(shi)用(yong)這(zhe)壹(yi)革(ge)新性(xing)的(de)技(ji)術(shu)成果(guo)進(jin)行了大量關於重(zhong)金(jin)屬對光合作(zuo)用(yong)抑(yi)制(zhi)機(ji)理的(de)研究。赫(he)爾(er)辛基大學等則(ze)利(li)用(yong)這(zhe)壹(yi)新技(ji)術(shu)開展了擬南芥(jie)光系統對臭(chou)氧的(de)響(xiang)應(ying)機(ji)制等(deng)壹系列(lie)研究。

參(can)考文獻(xian)：

1.Jedmowski C, et al. 2015. Imaging of fast chlorophyll fluorescence induction curve (OJIP) parameters, applied in a screening study with wild barley (Hordeum spontaneum) genotypes under heat stress. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 151: 153-160

2.Ding S, et al. 2016. Glutathione reductase 2 maintains the function of photosystem II in Arabidopsis under excess light. Biochimica et Biophysica Acta 1857: 665-677

3.Küpper H, et al. 2019. Analysis of OJIP Chlorophyll Fluorescence Kinetics and QA Reoxidation Kinetics by Direct Fast Imaging. Plant Physiology 179: 369-381

4.Morina F, Küpper H, et al. 2020. Direct inhibition of photosynthesis by Cd dominates over inhibition caused by micronutrient deficiency in the Cd/Zn hyperaccumulator Arabidopsis halleri. Plant Physiology and Biochemistry 155: 252-261

5.Morales LO, et al. 2021. Ozone responses in Arabidopsis: beyond stomatal conductance. Plant Physiology 186(1): 180-192

北(bei)京易科泰(tai)生(sheng)態(tai)技(ji)術(shu)公(gong)司(si)提供(gong)光合作(zuo)用(yong)研究全(quan)面技(ji)術(shu)方(fang)案(an)：

FluorPen/AquaPen手(shou)持(chi)儀(yi)葉(ye)綠(lv)素(su)熒光儀(yi)

FluorCam葉綠素熒(ying)光成像(xiang)系(xi)統

FL6000雙(shuang)調(tiao)制式(shi)葉(ye)綠(lv)素(su)熒光測(ce)量系統

TL6000葉(ye)綠(lv)素熱(re)釋光測(ce)量系統

FKM多(duo)光譜熒光動態顯微(wei)成像(xiang)系(xi)統

SL3500、FytoScope智(zhi)能(neng)LED光源與生長(chang)箱

SpectraPen/PolyPen、Specim高光譜測(ce)量技(ji)術(shu)

PlantScreen植(zhi)物(wu)高通量表(biao)型成像(xiang)分析(xi)平(ping)臺(tai)