OJIP、QA再氧化、Kautsky分析Cd对拟南芥光合作用的影响
叶绿素荧光成像技术应用—ojip、qa再氧化、kautsky分析cd对拟南芥光合作用的影响
叶绿素荧光动力学（kautsky诱导效应）主要用于区分光化学非光化学反应，获得光化学效率等参数。而快速叶绿素荧光动力学（ojip）则主要用以获取与光系统（ps）尤其是光系统（psⅱ）和电子传递元件的结构和功能有关的信息，如量子产率、psⅱ受体到psⅰ电子传递效率、光反应中心活性等。qa再氧化取决于qb接受电子的能力以及质体醌库的氧化还原状态，更针对性地研究光化学反应过程中qa-qb-pq的电子传递状态。
küpper等科学家采用fluorcam叶绿素荧光成像、fkm多光谱荧光动态显微成像技术，通过ojip、qa再氧化、kautsky成像等测量方法，开展一系列实验，分析在zn/cd影响下，拟南芥不同叶龄、不同部位的光合生理指标变化，从宏观和显微角度，在组织、细胞水平上更深入地研究了cd毒性对拟南芥光合作用的影响。结果表明，从光合作用的异质抑制可以明显看出不同组织对镉的敏感性不同。
fluorcam叶绿素荧光成像kautsky诱导效应测量结果：cd处理组叶肉与叶脉之间大光量子产量fm、光系统饱和度（fp-fs）/fp的差异比不同叶龄间的差异更明显。另外，叶片的实际光量子效率φpsⅱ显著受cd毒性抑制，而npq则仍维持在较高水平。cd毒性明显抑制了psⅱ的运行效率。
fluorcam叶绿素荧光成像ojip快速荧光动力学测量结果：ojip曲线反映cd诱导f0的增加，且叶脉中的f0变化程度更大，cd影响下，曲线j-i相变平、j-p相荧光上升幅度变小。ojip成像直观显示叶片光合状态异质性以及光合作用对不同浓度cd毒性的响应，cd毒性导致光合电子传递效率下降。结果表明，叶脉比叶肉细胞对cd毒性更敏感，光合反应的受抑制程度与cd浓度呈线性关系。反映出cd毒性对psⅱ、psⅱ到psⅰ的逐步抑制。
左1：ojip快速荧光淬灭动力学曲线（control:10μm zn,cd：50μm cd处理2月）
左2：叶肉ojip荧光参数；左3：叶脉ojip荧光参数
ojip荧光成像参数（control:10μm zn,cd15：15μm cd处理2月，cd75：75μm cd处理2月）
φpo:psⅱ原初光化学反应的大光量子产量； φet2o：qa到qb的电子传递量子产量；
φre1o：到psⅰ的电子传递量子产量； jabs/rc:单位反应中心吸收的光量子通量
fkm多光谱荧光显微成像qa再氧化测量结果：psii反应中心被逐步抑制，qa、qb之间以及进一步向psi受体的电子传输的量子产率降低，均与降低qa再氧化的动力学和降低psii的运行效率相关。随着cd浓度增大，快相和慢相qa再氧化产率下降，进一步证明了cd毒性导致电子传递受损。
叶肉细胞fkm多光谱荧光显微成像kautsky诱导效应测量结果：zn对照组叶肉细胞的fm、fv/fm等参数细胞间大小均匀，而cd处理组部分细胞受到了明显毒性抑制。cd毒性在细胞水平的影响具有明显异质性。
北京易科泰生态技术有限公司提供植物/藻类光合作用研究全面技术方案：
fluorpen/aquapen手持式叶绿素荧光仪fluorcam叶绿素荧光成像系统fkm多光谱荧光动态显微成像系统plantscreen植物高通量表型分析平台智能led光源人工气候箱/生长室
参考文献
1. filis morina ,hendrik küpper. direct inhibition of photosynthesis by cd dominates over inhibition caused by micronutrient deficiency in the cd/zn hyperaccumulator arabidopsis halleri [j].plantphysiology and biochemistry,2020
2. küpper, h., benedikty, z., morina, f., etal. analysis of ojip chlorophyll fluorescence kinetics and qa reoxidation kinetics by direct fast imaging[j]. plant physiology, 2019
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fluorcam叶绿素荧光成像kautsky诱导效应测量结果：cd处理组叶肉与叶脉之间大光量子产量fm、光系统饱和度（fp-fs）/fp的差异比不同叶龄间的差异更明显。另外，叶片的实际光量子效率φpsⅱ显著受cd毒性抑制，而npq则仍维持在较高水平。cd毒性明显抑制了psⅱ的运行效率。
fluorcam叶绿素荧光成像ojip快速荧光动力学测量结果：ojip曲线反映cd诱导f0的增加，且叶脉中的f0变化程度更大，cd影响下，曲线j-i相变平、j-p相荧光上升幅度变小。ojip成像直观显示叶片光合状态异质性以及光合作用对不同浓度cd毒性的响应，cd毒性导致光合电子传递效率下降。结果表明，叶脉比叶肉细胞对cd毒性更敏感，光合反应的受抑制程度与cd浓度呈线性关系。反映出cd毒性对psⅱ、psⅱ到psⅰ的逐步抑制。
左1：ojip快速荧光淬灭动力学曲线（control:10μm zn,cd：50μm cd处理2月）
左2：叶肉ojip荧光参数；左3：叶脉ojip荧光参数
ojip荧光成像参数（control:10μm zn,cd15：15μm cd处理2月，cd75：75μm cd处理2月）
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叶肉细胞fkm多光谱荧光显微成像kautsky诱导效应测量结果：zn对照组叶肉细胞的fm、fv/fm等参数细胞间大小均匀，而cd处理组部分细胞受到了明显毒性抑制。cd毒性在细胞水平的影响具有明显异质性。
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2. küpper, h., benedikty, z., morina, f., etal. analysis of ojip chlorophyll fluorescence kinetics and qa reoxidation kinetics by direct fast imaging[j]. plant physiology, 2019
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