葉綠素熒光是光合作用研究探針

1、關(guān)于葉綠素熒光是光合作用研究的探針第1頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四 葉綠素熒光動力學研究得到廣泛應用的原因 1、包含著光合作用過程的豐富信息光能的吸收與轉(zhuǎn)換 能量的傳遞與分配 反應中心的狀態(tài)過剩光能及其耗散光合作用光抑制與光破壞等等2、可以對光合器官進行“無損傷探查”，獲得 “原位”的（in situ）信息。3、近年來測定儀器的性能和自動化程度越來越高，操作步驟越也來越簡便。第2頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四 特別是在植物抗性生理、植物生態(tài)學、作物生理學以及藻類學的研究中取得了眾多研究成果。 從應用方面，葉綠素熒光，特別是葉綠素熒光動力學，

2、已經(jīng)在鑒定植物的各種抗性、篩選抗除草劑植物、檢測環(huán)境污染及植物對污染的反應、作物增產(chǎn)潛力苗期預測、甚至植物遙感和營養(yǎng)缺乏癥等許多領(lǐng)域得到應用。第3頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四一葉綠素熒光的發(fā)現(xiàn)： Brewster(1834)在觀察一束太陽光通過月桂葉片的乙醇提取液時，在反射光方向看到的是紅色，而不是綠色。 1852年，Stokes認為這是一種光發(fā)射現(xiàn)象，命名為熒光（fluorescence）。 第4頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四二葉綠素熒光的來源及其量子產(chǎn)量光合機構(gòu)吸收的光能有三個可能的去處： 1.光化學反應（光合作用、光呼吸、氮代謝） 2

3、. 放熱，又稱非輻射能量耗散 3. 發(fā)射熒光 這三者之間存在此消彼長的競爭關(guān)系，所以可以通過熒光的變化探測光合作用的變化。 通常色素分子是處于能量的最低狀態(tài)基態(tài)，吸收一個光量子后，會引起原子結(jié)構(gòu)內(nèi)電子分布的重新排列。其中一個低能的電子獲得能量而成為激發(fā)態(tài)。第5頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四第6頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四激發(fā)能光化學反應形成同化力熱耗散熒光 CO2固定光呼吸Mehler 反應N代謝第7頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四第8頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四 從 Chl b到Chl

4、a的傳遞效率幾乎達100，故檢測不出Chl b的熒光。植物體內(nèi)發(fā)射的熒光大部分來自PSII天線色素系統(tǒng)(Chlorophyll-a fluorescence) , 而PSI色素系統(tǒng)基本不發(fā)射熒光。實際上，熒光發(fā)射出的光能在數(shù)量上是很少的，還不到吸收總光能的3。 在理論上，熒光量子產(chǎn)量（f）的定義為： f=F/Ia F-發(fā)射熒光量子總數(shù) Ia-吸收光量子總數(shù) f 的大小取決于各種去激途徑的競爭。第9頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四 若Kf、Kh、Kt、Kq和Kp分別代表熒光、熱耗散、激發(fā)能傳遞、熒光猝滅和光化學反應的去激速度常數(shù)，則Chl a熒光量子產(chǎn)量（f）與各種K的關(guān)

5、系如下： fKf/Kf+Kh+Kt+Kq+Kp 在以上各種去激途徑中，f受Kp的影響最大。 在弱光下，PSII原初電子受體QA處于完全氧化狀態(tài)（即PSII反應中心開放），這時： KpKf+Kh+Kq+Kt 則所吸收的光量子90以上用于光化學反應，結(jié)果得最小的f（約0.6%） 第10頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四 在飽和光下, 當QA完全還原時(即PSII反應中心關(guān)閉)，此時 Kp0，其f最大（約3，肉眼難以觀測到）。由此可見，植物體內(nèi)熒光去激途徑僅占總?cè)ゼね緩降囊恍〔糠?。在溶液中，f 可達30。第11頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四三、葉綠素熒

6、光誘導動力學及其測量 葉綠素熒光誘導現(xiàn)象是1931年由德國Kautsky首先發(fā)現(xiàn)的，所以又稱Kautsky效應。葉綠素熒光誘導動力學是指當暗適應的綠色植物材料轉(zhuǎn)到光下時，其體內(nèi)葉綠素熒光強度會產(chǎn)生有規(guī)律的隨時間的變化（圖）。 有幾個特征性的點，分別被命名為O、I、D、P、S、M和T。 在照光的第一秒鐘內(nèi)，熒光水平從O上升到P, 這一段被稱為快相；在接下來的幾分鐘內(nèi)，熒光從P下降到T，這一段被稱為慢相；快相與PSII的原初過程有關(guān)，慢相則主要與類囊體膜上和間質(zhì)中的一些反應過程有關(guān)。第12頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四經(jīng)過暗適應后的葉片從黑暗中轉(zhuǎn)入光下，葉片的熒光產(chǎn)量隨時

7、間而發(fā)生的動態(tài)變化，稱為Kautsky效應，熒光的這種動態(tài)變化所描繪出的曲線即Kautsky 曲線。完整的Kautsky曲線可分為兩部分，從開始照光到熒光產(chǎn)量達到最大值時的熒光上升部分，所用時間很短，只需0.5-2.0s，稱為快速熒光動力學曲線；此后，熒光產(chǎn)量降低，并逐漸達到一個穩(wěn)恒值，時間大致需要8-10min，稱為慢速熒光動力學曲線。熒光產(chǎn)量降低是熒光猝滅(Quench)的結(jié)果。所謂熒光猝滅，是指葉綠素吸收光量子后的部分激發(fā)能通過光化學途徑或以熱的方式散失，從而使熒光發(fā)射量減少的現(xiàn)象。第13頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四 葉綠素熒光誘導動力學曲線第14頁，共64頁

8、，2022年，5月20日，3點33分，星期四 非調(diào)制式熒光儀： 可把熒光誘導動力學曲線劃分為：O點（原點）I（偏轉(zhuǎn)）D（小坑）P（最高峰）S（半穩(wěn)態(tài)）M（次峰）T（終點）這幾相（phase）。其中從OP相為快速上升階段（約12秒），從PS相為熒光慢速下降（猝滅）階段（45分鐘）。 第15頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四低溫熒光 在77K（196度，液氮中）小，與溫度有關(guān)的酶反應和電子傳遞能力對熒光水平的影響被避免，因此只有原初光化學反應被反映出來。 77K熒光是測定PSII光化學效率（Fv/Fm)的一個重要工具，健康植物葉片的Fv/Fm值為0.832。 77K熒光常用于

9、研究兩個光系統(tǒng)之間的能量分配。PSI在735nm處的熒光增加往往是PSII向PSI增加分配的結(jié)果。 第16頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四 調(diào)制熒光 用于測定熒光的光源被調(diào)制，也就是使用很高頻率不斷開關(guān)的光源，而且檢測器通過選擇性放大僅僅檢測這種調(diào)制光激發(fā)的熒光，因此可以在背景光，特別是在田間很強的太陽光存在的情況下測定相對的熒光產(chǎn)額。 熒光猝滅使熒光產(chǎn)量從它的最大值（Fm）下降的各 種過程。分為兩大類： 光化學猝滅（qP）, 代表被開放的PSII反應中心捕獲并 轉(zhuǎn)化為化學能的那部分能量。非光化學猝滅（qN）, 代表各種非光化學去激過程所耗 散的能量。 第17頁，共64

10、頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四調(diào)制式熒光儀測定原理MR-經(jīng)調(diào)制的弱測量光，2mmolm-2s-1，l583nm(綠光)；頻率600HzAR-作用光, 白光, 持續(xù)照射, ；SR-飽和脈沖光, 白光, 8500mmolm-2s-1, 照射0.5sFR-弱遠紅光，7-10mmolm-2s-1；l 700nm ； D-熒光檢測器；A-信號放大器；SF-短波濾光片；LF-長波濾光片第18頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四熒光猝滅任何使熒光產(chǎn)額低于其最大值的過程。 光化學猝滅由光化學反應引起的熒光產(chǎn)額的降低，它 依賴于氧化態(tài)QA的存在。非光化學猝滅由非光化學過程如熱

11、耗散過程引起的熒光產(chǎn)額的降低。非光化學猝滅涉及三個不同的機理： qE 依賴類囊體膜內(nèi)外的質(zhì)子濃度差，暗豫馳的半 時間 T1/2小于1分鐘；qT依賴狀態(tài)1向狀態(tài)2的轉(zhuǎn)換，增加向PSI的能量 分配；qI與光合作用的光抑制有關(guān)，表現(xiàn)為Fv/Fm 的下降。第19頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四 葉綠素熒光分析方法示意圖第20頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四 熒光參數(shù)的意義Fv/Fm 最大光化學效率PSII= (FmFs)/Fm PS實際光化學效率Fv/Fm PS最大天線轉(zhuǎn)化效率P=PSII PFD 光化學反應速度NPQFm/Fm1 非光化學猝滅qp=(F

12、mFs)/(FmF0) 光化學猝滅系數(shù)qN=(FmF0)/(FmF0) 非光化學猝滅系數(shù)D=1Fv/Fm 吸收光能通過熱耗散消耗的部分第21頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四1、基礎熒光參數(shù)Fo：最小熒光產(chǎn)量，也稱初始熒光產(chǎn)量或基礎熒光產(chǎn)量 。是對充分暗適應葉片（PS反應中心處于完全開放狀態(tài)）照以極弱的測量光后發(fā)出的熒光。此時光化學猝滅系數(shù)qP1，非光化學猝滅系數(shù)qNP0。一般認為，這部分熒光是在天線中的激發(fā)能尚未被反應中心捕獲之前，由天線葉綠素發(fā)射出的。 當存在天線熱耗散時，F(xiàn)o會降低；當反應中心失活或遭到破壞時，F(xiàn)o會升高。已知過高的溫度往往使PSII放氧復合體脫離，

13、反應中心失活，此時Fo會明顯提高。因此，可以用Fo隨溫度的變化動態(tài)來反映高溫對光合器的危害，并用來評價植物的抗熱性。第22頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四Fm：最大熒光產(chǎn)量(Maximal fluorescence)，是PS反應中心完全關(guān)閉時的熒光產(chǎn)量。此時光化學和非光化學熒光猝滅均為0 (qP0，qNP0)。 Fm可反映通過PS的電子傳遞最大潛力。通常葉片經(jīng)暗適應至少20min后照以飽和脈沖光后測得。Fs: 穩(wěn)態(tài)熒光產(chǎn)量。即在光照下，光-暗反應達到動態(tài)平衡時的熒光產(chǎn)量。第23頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四Fm：光適應下最大熒光產(chǎn)量。是在光照條

14、件下照以飽和脈沖光后測得。(此時存在非光化學猝滅，即qNP0；PS反應中心又全部關(guān)閉qP0) Fo：光適應下的最小熒光產(chǎn)量。在測定前照射弱遠紅光(7mmolm-2s-1；l700nm)測得。目的是激活PSI，加速由PSII向PSI的電子傳遞，產(chǎn)生“基礎熒光猝滅”(qo) Fv：暗適應下最大可變熒光 (Fv=Fm-Fo) 。Fv: 光適應下最大可變熒光 (Fv=Fm-Fo)。 第24頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四2、熒光猝滅參數(shù) qP =(Fm-Fs)/(Fm-Fo) ：可變熒光的光化學猝滅系數(shù)，它反映了PS反應中心的開放程度。 qNP =(Fm-Fm)/(Fm-Fo)

15、 ：可變熒光的非光化學猝滅系數(shù)。它反映了PS反應中心關(guān)閉的程度。 NPQ =(Fm-Fm)/Fm =Fm/Fm-1 ：非光化學猝滅第25頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四3、反映PSII光化學效率的熒光參數(shù) Fv/Fm：是重要的熒光參數(shù)之一，名稱很多，有：最大原初光化學產(chǎn)量；PSII最大潛在量子產(chǎn)量；開放的PSII反應中心量子效率等 ；我們習慣上稱其為“PSII最大光化學效率”。其值恒小于1。 Fv/Fm是暗適應下PS反應中心完全開放時的最大光化學效率。反映PS反應中心最大光能轉(zhuǎn)換效率。Fv/Fo： 是Fv/Fm的另一種表達形式，但從度量上，該指標變化范圍大，比Fv/Fm

16、更易區(qū)別不同處理間的差別。兩個指標的意義基本相同。一般沒有必要同時用Fv/Fm和Fv/Fo來表示PSII最大光化學效率。第26頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四 在非脅迫條件下，F(xiàn)v/Fm的值很穩(wěn)定，據(jù)Bjorkman and Demmig對大量植物的測定，其平均值為0.832+0.004，但在逆境條件下，F(xiàn)v/Fm顯著降低。正因為如此，所以Fv/Fm的降低常作為發(fā)生光抑制或PSII遭受其他傷害的指標。 在一些研究論文中，CO2同化的表觀量子效率的降低也常常作為光抑制的指標，但其意義是不同的。第27頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四Fv/Fm：光適應

17、下PS最大光化學效率。它反映有熱耗散存在時，開放的PS反應中心的光化學效率。 PS=(Fm-Fs)/Fm ： PS實際光化學效率。它反映在照光下PS反應中心部分關(guān)閉的情況下的實際光化學效率。 ETR (或Prate) = PS PFDa 0.5 ：表觀光合電子傳遞速率(PFDa為實際吸收的光量子，一般設定為入射PFD的0.84；0.5為假設光能在兩個光系統(tǒng)中各分配50%)第28頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四四. 熒光動力學技術(shù)在逆境生理研究中 的應用 葉綠素熒光動力學特性包含著豐富的信息。在理論上，可以用來研究光合作用過程能量吸收、傳遞與轉(zhuǎn)換的機理。但對于植物生理生態(tài)

18、學研究者而言，主要興趣集中在光合作用的能量利用效率、過剩光能導致的光合作用光抑制、光破壞，以及光破壞防御機制等方面。第29頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四Fig.1 Responses of Fv/Fm to chilling treatment and subsequent recovery. Subsequent recovery was conducted under 25 C and 100 mol m-2 s-1 PFD. , chilling treatment under low irradiance; , chilling treatment in th

19、e dark. Each point represents the mean SD of 5 measurements on separate leaves.第30頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四Fig.2 Effect of chilling treatment (4 C ) under an irradiance of 100 mol m-2 s-1 on the oxidizable P700 in sweet pepper leaves. , chilling treatment under irradiance; , chilling treatment in

20、 the dark. Leaves were dark adapted for 15 min prior to measurement. Each point represents the mean SD of 3 measurements on separate leaves.第31頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四Fig.3 Responses of the relationship between PSII and CO2 and Pn-PFD curves to chilling treatment under irradiance and subsequent

21、recovery. Both chlorophyll a and net photosynthetic rate were measured under 25 C. Subsequent recovery was conducted at 25 C under 100 mol m-2 s-1 PFD. (A) The relationship between PSII and CO2 determined in NA; (B) Pn-PFD curves determined in NA; (C) The relationship between PSII and CO2 determined

22、 in LOA; (D) Pn-PFD curves determined in LOA. , CK; , post-treatment; , recovery for 8 hours; , recovery for 32 hours; , recovery for 49 hours.第32頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四Fig.4 Responses of the relationship between PSII and CO2 and Pn-PFD curves to chilling treatment in the dark and subsequent re

23、covery. Both chlorophyll fluorescence and the photosynthesis rate were measured at 25 C. Subsequent recovery was conducted at 25 C and 100 mol m-2 s-1 PFD. (A) The relationship between PSII and CO2 determined in NA; (B) Pn-FPD curves determined in NA; (C) The relationship between PSII and CO2 determ

24、ined in LOA; (D) Pn-PFD curves determined in LOA. , CK; , post-treatment; , recovery for 8 hours.第33頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四Fig.1 Effects of chilling stress on the maximum photochemical efficiency of PSII (Fv/Fm) of tobacco. Leaf discs were exposed to 100 mol m-2 s-1 PFD at 4 C (, Wild type; , n

25、dhB) and 100 mol m-2 s-1 PFD at 25 C (, Wild type; , ndhB), respectively. Chl fluorescence was measured after 5 min dark adaptation. Each point represents the mean SD of 5 measurements on separate leaves. 第34頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四Fig.3 Time course of the changes in the in vivo PSII-driven elec

26、tron transport rate (ETR) upon exposure to 100 mol m-2 s-1 PFD at 4 C (, Wild type; , ndhB) and 100 mol m-2 s-1 PFD at 25 C (, Wild type; , ndhB), respectively. Each point represents the mean SD of 5 measurements on separate leaves.第35頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四Fig.4 Time course of the development

27、of (A) non-photochemical quenching (NPQ) and (B) its fast relaxing component (qf) in tobacco leaves upon exposure to 100 mol m-2 s-1 PFD at 4 C (, Wild type; , ndhB) and 100 mol m-2 s-1 PFD at 25 C (, Wild type; , ndhB), respectively. Each point represents the mean SD of 5 measurements on separate l

28、eaves.第36頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四Fig.5 Effects of chilling stress on the formation of zeaxanthin and antheraxanthin at 4 C under 100 mol m-2 s-1 PFD. Controls were treated at 25 C under 100 mol m-2 s-1 PFD. White bar represents wild type and shadow bar represents ndhB. Each bar represents the me

29、an SD of 5 measurements on separate leaves.第37頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四Fig.6 Effects of chilling stress under low irradiance on tobacco P700+. Controls were treated at 25 C under 100 mol m-2 s-1 PFD. Methyl viologen (MV) (2 mM) was vacuum infiltrated after chilling stress immediately and P700+ wa

30、s measured soon after infiltration. White bar represents wild type and shadow bar represents ndhB. Each bar represents the mean SD of 3 measurements on separate leaves.第38頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四五. 誤用舉例1. 測定條件選擇不當 普遍的問題是暗適應時間不夠；特別是存在著持續(xù)性的非光化學猝滅，甚至有PSII反應中心破壞的情況下，均使Fm測定值偏低。 因為Fm是PSII反應中心全部開放狀態(tài)下，照

31、射飽和脈沖光后所產(chǎn)生的最大熒光。 因此，在照射飽和脈沖光之前，必須使PSII反應中心處于完全的氧化態(tài)，并且不存在任何非光化學猝滅, 跨類囊體膜的質(zhì)子動力勢應當為0，類囊體膜處于完全的馳豫（放松）狀態(tài)（relaxation）。 在環(huán)境條件適宜的條件下，將葉片暗適應20分鐘左右，基本可以達到上述狀態(tài)；但在脅迫條件下，20分鐘顯然是不夠的。為了得到可靠的 Fm ，較妥當?shù)霓k法是在黎明前測定一次Fm ，以后的測定和計算均以此值為標準。第39頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四但是，當存在著持續(xù)性的非光化學猝滅時，即使經(jīng)過一夜的恢復，F(xiàn)m也不能達到應有的最大值。這種情況多發(fā)生在嚴重脅

32、迫的條件下，如嚴重干旱、常綠植物越冬期間等等。此時，由于碳同化及消耗同化力的其它代謝活動受到嚴重抑制，使同化力大量積累，而且還常伴有PSII反應中心的破壞。由于在這種情況下不能正確地測出Fm ，因此，利用Fm進行計算的熒光參數(shù)，特別是NPQ NPQ =(Fm-Fm)/Fm 會顯著偏低。第40頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四Idealized diurnal responses of the level of zeaxanthin + antheraxanthin (Z + A), thermal energy dissipation estimated from NPQ

33、,and the level of PS II efficiency predawn and post dusk (Fv/Fm) and during exposure to light (Fv/Fm) for leaves of a sclerophytic perennial species in a full sunlight-exposed habitat on a summer day with no additional environmental stress and on a day with stress that prevents photosynthetic utiliz

34、ation of absorbed light or has resulted in down regulation of the capacity for photosynthesis to such an extent that little absorbed light is utilized for photosynthesis.第41頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四Idealized traces of Chl fluorescence obtained using a pulse amplitude modulated (PAM) fluorometer.第

35、42頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四例1：某作者研究干旱脅迫對刺槐葉綠素熒光動力學的影響6月30日將各處理澆水至田間最大持水量, 此后停止一切水分供應, 到7月6日部分苗木因干旱而死亡時,結(jié)束實驗。測定過程中葉片應在葉夾中充分暗適應5min，然后用飽和脈沖方法進行測定。作者認為：“NPQ由上升轉(zhuǎn)為下降反映了刺槐的光合機構(gòu)開始遭到破壞”。保水劑對干旱脅迫下刺槐葉綠素a熒光動力學參數(shù)的影響.西北植物學報，2002,22(5):11441149第43頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四例2：晝夜連續(xù)測定，需要謹慎。下圖是某作者研究小麥幼苗用PEG進行干旱處

36、理不同時間測得的qP和qNP變化動態(tài). 連續(xù)測定42小時, 將受到光合作用晝夜周期的強烈影響. qP和qNP同步下降又同步升高的結(jié)果不可信.第44頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四例3：測定光強由強到弱的變化過程中熒光參數(shù)的變化，應當謹慎。如某作者研究桑樹在PFD由1400到50mmolm-2s-1的變化過程中， PSII、qP和NPQ的變化，結(jié)果是 PSII 及qP的增加和NPQ的減少都比PFD由弱變強時變化速度緩慢。并認為：“通過熱耗散作用耗散過剩激發(fā)能的能力比上午弱”。實際上，本試驗的設計本身就存在問題。因為NPQ的三個組分的暗馳豫時間只有qE最短，半恢復時間在1m

37、in左右，而qI的暗馳豫1/2時間可達40分鐘以上。如果由強光到弱光，飽和脈沖光的間隔時間仍設計為4min，就連qT的恢復時間都不夠，當然測出的恢復就十分微弱。因此這種試驗設計的實際意義不大。第45頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四用熒光動力學曲線區(qū)分過剩光能耗散的不同方式可將非光化學猝滅qNP區(qū)分為三部分：qNPqE+qT+qIqE高能態(tài)熒光猝滅qT與狀態(tài)轉(zhuǎn)換有關(guān)的熒光猝滅qI 與光抑制有關(guān)的熒光猝滅第46頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四2. 數(shù)據(jù)不可信 如，某作者用甲醇處理牡丹后，葉片光合速率提高了53-64，但是光合電子傳遞速率（ETR）反而

38、下降了5-6.5 本文測定的光合速率光合電子傳遞速率（ETR）在1.14 - 1.45mmolm-2s-1之間，但光合速率卻高達8.30mmolm-2s-1。按理論值計算同化1個CO2至少需要傳遞4個以上電子，而本文的結(jié)果卻是每傳遞一個電子可同化7個以上的CO2！第47頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四3. 將熒光參數(shù)與作物的豐產(chǎn)性甚至產(chǎn)量直接掛鉤，或者將熒光參數(shù)作為篩選作物高產(chǎn)品種的重要指標。要注意：不能將光能轉(zhuǎn)化效率與碳同化速率等同起來（即便是用碳同化速率作為作物豐產(chǎn)性的指標，也是有條件的，并且有很大的局限性）。因為，影響產(chǎn)量的因子很復雜，是由光合性能的五個方面共同決

39、定的，決不僅僅決定于光合速率一個因子。而熒光參數(shù)更多地反映光能的轉(zhuǎn)換效率，不能將其等同于光合速率。如：一天中隨著上午光強度的提高，光合速率在不斷提高，但Fv/Fm卻在不斷降低。第48頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四如：某作者研究干旱對春小麥葉片熒光動力學特征及產(chǎn)量間關(guān)系的影響，對水分脅迫下8個小麥品種產(chǎn)量與熒光參數(shù)Fv/Fo、Fv/Fm 做相關(guān)分析, 結(jié)果發(fā)現(xiàn)二者關(guān)系不顯著。這個結(jié)果本來應當是預料之中的事。但作者對前人報道的“不同水稻品種苗期Fv/Fo、Fv/Fm 值均與該品種的產(chǎn)量水平成正相關(guān)”的結(jié)論似乎深信不疑。反而懷疑自己的結(jié)果有什么問題，并且分析了可能的原因，包

40、括 (1) 生長環(huán)境不同；(2) 作物不同; (3) 研究時期不同。并且提出“因本試驗所得結(jié)論是建立在一年大田試驗的基礎上, 所以還需在以后繼續(xù)這方面的研究, 拓寬研究內(nèi)容”，利用不同試驗地、更多小麥品種、在不同生育時期研究葉綠素熒光特征與產(chǎn)量的關(guān)系。 第49頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四4. 對熒光動力學特性和光抑制的基本理論理解有誤例1：某作者研究“桑樹葉片PSII對光強日變化的適應特性”時說：“在光合有效輻射逐漸增強時，F(xiàn)v/Fm和 FPSII降低，非光化學猝滅（NPQ）增加說明引起桑樹光抑制的原因除了NPQ之外”。此處將NPQ的增加當作了引起光抑制的原因。“下

41、午隨光強減弱， Fv/Fm和FPSII回升，恢復到接近早晨水平，但是回升的速率比上午下降的速率慢，說明中午PSII活性的降低是PSII可逆失活變化的過程，進一步解釋了桑樹光合日變化凈光合速率中午下降的原因?！钡?0頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四例2：某作者用5 PEG處理溶液培養(yǎng)的水稻，模擬輕度干旱脅迫，結(jié)果是PEG處理下，F(xiàn)o、Fv/Fo和Fv/Fm除個別品種外，均顯著下降。由此認為“干旱脅迫下水稻葉片PS活性中心受損”。（干旱脅迫對不同基因型水稻光合特性的影響，干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2003，21（3）124126）應當指出：1、輕度干旱脅迫一般不會導致PSII活性中

42、心的損傷；2、Fo降低，表明不是PS活性中心受損，而是熱耗散的增強。第51頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四5. 顛倒因果關(guān)系：不分情況，將熒光特性所反映出來的光能利用效率的降低一律當作原因，而將光合速率的降低當作結(jié)果。然而，實際上，在絕大多數(shù)情況下，是光合碳同化速率的限制，不能及時將激發(fā)能利用，導致激發(fā)能過剩，而光合機構(gòu)能夠通過各種方式將過剩激發(fā)能耗散，從而導致了光能利用效率的降低，并最終反映在熒光參數(shù)的變化上。第52頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四例1: 某作者發(fā)現(xiàn)冷敏感植物辣椒在低溫下qP降低而qN上升，于是在討論中認為：“qN與光合電子傳遞

43、和光合氣體交換無直接關(guān)系，僅與ATP和NADPH的形成、累積及光合膜的狀態(tài)有關(guān)”。表明作者對非輻射能量耗散產(chǎn)生的基本原理尚不甚明了。第53頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四qN反映了PS反應中心關(guān)閉的程度，它與qP之間是互為消長的關(guān)系。當光合鏈上電子傳遞不暢時，PSII反應中心不能將激發(fā)態(tài)電子及時傳遞出去，將通過非光化學猝滅耗散過剩光能，因而使qN增加，qP降低；反之，如果電子傳遞十分通暢，則qN降低，qP增加。因此qP和qN的消長恰恰是光合鏈上電子傳遞通暢與否的反映。應當強調(diào)指出：碳同化同化力的周轉(zhuǎn)光合鏈上的電子傳遞PS的氧化還原狀態(tài)葉綠素熒光猝滅方式是緊密聯(lián)系的一個完整系統(tǒng)，不可分割開來理解。第54頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四例2：某作者研究低溫弱光對黃瓜光合與熒光特性的影響，認為：“弱光亞適溫脅迫導致電子傳遞速率的大幅度下降是引起光合速率降低的又一重要原因?！贝颂幱质菍⒁蚬P(guān)系倒置了。弱光亞適溫脅迫后，不論當天還是恢復7天后，F(xiàn)v/Fm均未發(fā)生明顯差異，表明PSII的功能并未受到損傷，電子傳遞速率的下降是對激發(fā)態(tài)電子利用能力（主要是通過碳同化）的降低造成的。后者是因，前者是果。第55頁，共64頁，2022年，5月20日，3點33分，星期四又說：“CaCl2通過增強電子傳遞提高光合速率是其改善黃瓜光合功能的可能機理之