2024年1月5日-7日，由廣東省植物生理學會主辦，廣州中醫藥大學，華南農業大學承辦的第一屆光合作用前沿論壇在廣州大學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“通過葉綠素熒光全方位探索光合作用電子傳遞”的報告。報告首先從全方位探索光合作用電子傳遞的技術路線入手，化整為零的給所有參會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節。然后再從全方位探索光合作用電子傳遞的實施方案展開，介紹了四通道動態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式測量。隨后介紹的新款多激發波長葉綠素熒光儀Multi-Color-PAM-II可以檢測放氧復合體S*狀態，可以測量高能淬滅HIQ，補齊原初電子供體水氧化裂解的環節以及光系統Ⅱ天線內部能量傳遞與淬滅相關過程的測量。完美的閉環了通過葉綠素熒光全方位探索光合作用電子傳遞的解決方案。除此之外，小編還在報告中展示了植物多酚葉綠素熒光儀LSA-2050，蜂巢矩陣葉綠素熒光成像系統HEXAGON-IMAGING-PAM，超便攜調制葉綠素熒光儀氣孔計附件MINI-PAM-Ⅱ/Porometer。新技術和新產品吸引了大量老師的關注，紛紛舉起手機拍照記錄。為方便大家進一步詳細了解報告的全部內容，現將PPT及講稿分享如下。
 

圖片素材來自

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，在光反應階段的最終電子受體NADPH，綜合整個光合作用過程最終電子受體為CO2。因此廣義的電子傳遞應包含光反應和暗反應，而我今天講的是狹義的電子傳遞，聚焦的是光反應階段。

在這個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充電子，PSII受體側QA被還原后再氧化電子傳給QB，之后是PQ被還原且質子化。攜帶電子和質子的PQH2把電子傳給Cytb6f，Cytb6f通過質體藍素PC將電子傳給PSI。PSI在光下也會電荷分離，發生氧化還原狀態的變化，氧化的PSI會被系統間傳來的電子還原，氧化過程把電子傳給受體側分子鐵氧還蛋白Fd。Fd再通過FNR傳遞給NADP+合成NADPH，光合線性電子傳遞完成。

電子傳遞伴隨著質子轉運，類囊體腔酸化，激活非光化學淬滅，狀態轉換，光合控制等生理過程。除了下線性電子傳遞(LEF)外，還有環式電子傳遞(CEF)調節ATP/NADPH。非光化學淬滅(NPQ)，環式電子傳遞(CEF)，狀態轉換(State transitions)，光合控制((Photosynthesis/tic Control))是目前比較明確的光合作用短期調控的機制。
光反應產生的NADPH和ATP用于CO2固定相關的CBB循環，完成光合作用H2O-CO2的電子傳遞。
 
如何來走完這條技術路線呢？
下面要給各位老師介紹的這款光合測量設備是四通道動態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胞的葉綠素熒光，反應PSII光能利用，電子傳遞，光化學淬滅，非光化學淬滅，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轉換等等。測量PSI(P700)氧化還原，圍繞PSI的環式電子傳遞。測量系統間電子傳遞載體庫PQ Poolsize。

當然，它最獨特的功能是測量質體藍素(PC)氧化還原和鐵氧還蛋白(Fd) 還原氧化，得到PC/P700，Fd/P700，即PSI供體側和受體側的庫的大小，以及由Cytb6f參與的光合控制。
 
它是如何實現的呢？
其中一個關鍵的技術是差分模型圖的創建，通過在近紅外光區為P700, PC, Fd創建專屬的差分模型圖，可以實現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，文獻報道中也有測藍藻的。
 
差分模型圖創建完成后就可以進行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，Fdm相當于PSII的Fv/Fm。
然后我們還可以測量誘導曲線和光曲線，暗弛豫，來反應電子傳遞組分適應光的過程。除此之外，DUAL-KLAS-NIR還可以模擬波動光對光合電子傳遞的影響，波動周期從1s-24h可調。
 
除了上述標準配置即可實現的所有測量功能外，它還可以擴展P515/535模塊測量質子動力勢的組分跨膜電位，跨膜質子梯度，質子導度；擴展NADPH/9AA模塊測量光誘導的NADPH生成量；可以與GFS-3000光合儀聯用，實現更多功能。
 
這是目前使用DUAL-KLAS-NIR發表的一些文章和國際&國內的一些用戶單位。
DUAL-KLAS-NIR解決了電子傳遞鏈絕大多數組分的測量，最前面還有一個氧化裂解水的過程未解決，這個時候就需要我們另外的一款新設備登場了。
 
多激發波長葉綠素熒光儀Multi-Color-PAM-II，這是個迭代出來的二代產品。通過其搭載的超高分辨率單周轉(ST)檢測器，Multi-Color-PAM-II正式開啟亞μs時域葉綠素熒光測量。
它可以做什么呢？
首先，它可以探測放氧復合體(OEC)的S*狀態，環境或突變對放氧復合體(OEC)的S*狀態的影響。
其次，它可以測量捕光天線內部的高能態淬滅，測量HIQ是表征類胡蘿卜素自由基對單激發態Chl能量淬滅的有效方法，單激發態Chl是一種活性很強的物質，也是一種脅迫指標。
第三，它可以測量Thermal Phase相關的延遲熒光。
Multi-Color-PAM-II將于2024年初月開始全球發售，我們還要再等過一段時間，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熒光儀LSA-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，類胡蘿卜素指數，花青素指數。
 
這張片子顯示了兩種植物小檗和菜豆的測量結果。頂部葉片和下部葉綠素含量，Fv/Fm差別不大，但是頂部對UV-A/B屏蔽作用更強。野外和溫室里栽培的菜豆也顯示出類似的結果。
 
葉綠素熒光除了單點測量外，也可以進行大面積成像。WALZ也推出了一系列的熒光成像系統。最新的是蜂巢矩陣成像系統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，如果成像區域光場不均勻，96個孔的樣品接受的光強就會有差異，成像結果顯示的樣品差異不可信。只有成像區域光場均勻，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，但是在一個實驗中要保持一致。



在成像距離和光場均勻的情況下，成像區域內的所有樣品才能被均一化測量，大大提高了葉綠素熒光檢測的通量。
 
最后要跟大家分享的一個新產品是便攜式葉綠素熒光儀的氣孔計附件MINI-PAM-Ⅱ/Porometer。它的特點是流速設置范圍大，測量氣體交換慢的陰生植物，如中草藥和氣體交換強的植物，如糧食作物都可以輕松應對。

它可以單點或隨慢速動力學誘導曲線或光曲線測量植物葉片的氣孔導度，邊界層導度。帶有自動穩定功能，觸發測量后自動平衡，穩定后自動記錄數據。
 
這里顯示了氣孔導度和慢速動力學誘導曲線同步測量的結果。下面的是鼠尾草幼葉和成熟葉片氣孔導度隨光強的變化，成熟葉片的氣孔隨光強升高下降比幼葉葉明顯。

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