多激发波长调制叶绿素荧光仪——MULTI-COLOR-PAM
日期:2017-01-04 23:28:44

主要功能


测量参数

Fo, Fm, F, Fm', Fv/Fm, Y(II), qP, qN, NPQ, Y(NO), Y(NPQ), ETR, ETR(II)λ, p, J, Tau, Sigma(II)λ, PAR、PAR(II) 等


应用领域

主要用于各种藻类的深入光合作用机理研究,用最适合的波长、全新的测量、全新的参数进行蓝藻、绿藻、硅藻、甲藻、红藻、隐藻等的深入研究。如选配高等植物附件,也可实现对高等植物叶片的测量。


主要技术参数

测量光:提供 400、440、480、540、590 和 625 nm 的脉冲调制测量光,20 个强度选择,14 个频率选择。

光化光:提供 440、480、540、590、625 nm 和 420-640 nm(白光)连续光化光照,最大光强 4000 μmol m-2 s-1;单周转饱和闪光的最大强度 200 000 μmol m-2 s-1,持续时间 5-50 μs可调;多周转饱和闪光强度 10 000 μmol m-2 s-1,1-800 ms可调。

远红光:725 nm。

信号检测:PIN-光电二极管,带特制锁相放大器(专利设计),最大时间分辨率 10 μs。


Multi-Color-PAM的功能介绍

光系统 II 的相对电子传递速率 rETR 是很常用的一个参数。rETR = PAR × Y(II) × ETR-factor,其中 ETR-factor 是指光系统II吸收的光能占总入射 PAR 的比例。在绝大多数已发表的文献中,均没有试图去测定 ETR-factor,只是简单地假定跟 “模式叶片” 相同,即有 50% 的 PAR 分配到光系统 II,84% 的 PAR 被光合色素吸收。因此在已有的文献中,rETR一般是用公式 rETR = PAR × Y(II) × 0.84 × 0.5 来计算的。

近期,利用多激发波长调制叶绿素荧光仪 MULTI-COLOR-PAM 可以实现光系统II的绝对电子传递速率 ETR(II)λ 的测量。首先需要利用 MULTI-COLOR-PAM 测定某个波长下的光系统II功能性光学截面积 Sigma(II)λ(单位nm2)(其中λ为波长),然后求出光系统II的量子吸收速率 PAR(II) = Sigma(II)λ × L × PAR = 0.6022 × Sigma(II)λ× PAR。其中 L 为阿伏伽德罗常数,系数 0.6022 是将 1 μmol quanta m-2 (即 6.022 × 1017 quanta m-2)转换为 0.6022 quanta nm-2,PAR(II) 的单位为 quanta/(PSII × s)。接下来就可以计算 ETR(II)λ = PAR(II) × Y(II)/Y(II)max,其中 Y(II)max 是经过暗适应达到稳态后的光系统II的量子产量,也就是 Fv/Fm×ETR(II) 的单位为 electrons/(PSII × s)。

传统的调制叶绿素荧光仪一般只能提供一种或两种颜色的光源,如发出白光的卤素灯、发出蓝光的蓝色 LED 或发出红光的红色 LED 等。用不同颜色的光测量的结果可能会有不同,如图 1A 所示,用蓝光(440 nm)和红光(625 nm)测量绿藻小球藻的快速光曲线有非常显著的差别,蓝光照射下的 rETRmax 显著小于红光照射下,且在较强的光曲线 rETR 有轻微下降趋势,这说明蓝光的更容易引发光抑制 (Schreiber, Klughammer et al. 2011, Schreiber, Klughammer et al. 2012)。由此可以推测,过去文献报道的很过实验结果,可能会存在由于采用的激发光源不同而引起的错误理解。

如上文所述,利用最新的 MULTI-COLOR-PAM,已经可以测量绝对电子传递速率 ETR(II)λ。如果用 ETR(II)λ 来绘制快速光曲线会出现什么结果呢?图 1B 是将图 1A 的结果转换成绝对电子传递速率后得到的结果,可以看出无论是照射蓝光还是照射红光,其绝对电子传递速率是一致的。由此证明图 1A 中结果的差异是由于不同波长下藻细胞的光系统 II 功能性光学截面积 Sigma(II)λ 的大小不同引起的 (Schreiber, Klughammer et al. 2011, Schreiber, Klughammer et al. 2012)。这种利用绝对电子传递速率 ETR(II)λ 绘制的快速光曲线在未来的科研中可能会发挥越来越重要的作用。

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图1 利用相对电子传递速率(A)和绝对电子传递速率(B)分别绘制的快速光曲线(引自Schreiber et al., 2012)
利用 MULTI-COLOR-PAM 分别以蓝光(440 nm)和红光(625 nm)作为光化光源,测量小球藻(Chlorella sp.)的快速光曲线。
图A中,rETR 的计算采用 0.42 作为 ETR factor。
图B中,蓝光和红光激发下获得的光系统II功能性光学截面积 Sigma(II)λ 分别为 4.547 和 1.669 nm2,计算绝对电子传递速率 ETR(II)440 和 ETR(II)625 的 Fv/Fm 分别为 0.68 和 0.66。


选购指南

一、悬浮样品测量基本款

系统组成:通用型主机,标准版检测单元,悬浮液的光学单元,数据线,工作台,软件等

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悬浮样品测量基本款



二 、高等植物叶片测量基本款

系统组成:通用型主机,标准版检测单元,特制叶片夹,数据线,工作台,软件等

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高等植物叶片测量特制叶夹



三、其他可选附件

1,ED-101US/T: 控温装置,安装在 ED-101US/MD 上,为悬浮液控温;可外接循环水浴来控温,

2,US-SQS/WB: 球状微型光量子探头,可插入样品杯中测量 PAR;由主机 DUAL-C 控制。

3,PHYTO-MS:磁力搅拌器,连接到光学单元 ED-101US/MD 的底部对悬浮液进行搅拌。

  

产地:德国WALZ


参考文献

数据来源:光合作用文献 Endnote 数据库,更新至 2016 年 9 月,文献数量超过 6000 篇

原始数据来源:Google Scholar

 

Laviale, M., et al. (2016). "The importance of being fast: comparative kinetics of vertical migration and non-photochemical quenching of benthic diatoms under light stress." Marine Biology 163(1): 1-12.

Murphy, T. E., et al. (2016). "A radiative transfer modeling approach for accurate interpretation of PAM fluorometry experiments in suspended algal cultures." Biotechnology Progress: n/a-n/a.

Shin, W.-S., et al. (2016). "Truncated light-harvesting chlorophyll antenna size in Chlorella vulgaris improves biomass productivity." Journal of Applied Phycology: 1-10.

Yanykin, D. V., et al. (2016). "Trehalose protects Mn-depleted photosystem 2 preparations against the donor-side photoinhibition." Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 164: 236-243.

He, J., et al. (2015). "Photoinactivation of Photosystem II in wild-type and chlorophyll b-less barley leaves: which mechanism dominates depends on experimental circumstances." Photosynthesis Research: 1-9.

Lin, L., et al. (2015). "Effects of electrolysis by low-amperage electric current on the chlorophyll fluorescence characteristics of Microcystis aeruginosa." Environmental Science and Pollution Research: 1-8.

Polishchuk, A., et al. (2015). "Cultivation of Nannochloropsis for eicosapentaenoic acid production in wastewaters of pulp and paper industry." Bioresource Technology 193: 469-476.

Tamburic, B., et al. (2015). "Gas Transfer Controls Carbon Limitation During Biomass Production by Marine Microalgae." ChemSusChem.

Yanykin, D., et al. (2015). "Trehalose stimulation of photoinduced electron transfer and oxygen photoconsumption in Mn-depleted photosystem 2 membrane fragments." Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology 152: 279-285.

Klughammer, C. and U. Schreiber (2014). Apparent PS II absorption cross-section and estimation of mean PAR in optically thin and dense suspensions of Chlorella. Photosynth Res.

Szabó, M., K. Parker, et al. (2014). Photosynthetic acclimation of Nannochloropsis oculata investigated by multi-wavelength chlorophyll fluorescence analysis. Bioresource Technology 167: 521-529.

Szabó, M., D. Wangpraseurt, et al. (2014). Effective light absorption and absolute electron transport rates in the coral Pocillopora damicornis. Plant Physiology and Biochemistry.

Tamburic, B., M. Szabó, et al. (2014). Action spectra of oxygen production and chlorophyll a fluorescence in the green microalga Nannochloropsis oculata. Bioresource Technology 169: 320-327.

Hakkila, K., T. Antal, et al. (2014). "Oxidative stress and photoinhibition can be separated in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803." Biochim Biophys Acta 1837(2): 217-225.

Reigosa, M., D. Wangpraseurt, et al. (2014). "Spectral Effects on Symbiodinium Photobiology Studied with a Programmable Light Engine." PLoS ONE 9(11): e112809.

Schreiber, U. and C. Klughammer (2013). Wavelength-dependent photodamage to Chlorella investigated with a new type of multi-color PAM chlorophyll fluorometer. Photosynthesis Research 114(3): 165-177.

 Bernát G, Schreiber U, Sendtko E, Stadnichuk IN, Rexroth S, Rögner M, Koenig F (2012) Unique Properties vs. Common Themes: The Atypical Cyanobacterium Gloeobacter violaceus PCC 7421 is Capable of State Transitions and Blue-light Induced Fluorescence Quenching. Plant & Cell Physiology: in press.

Schreiber U, Klughammer C, Kolbowski J (2012) Assessment of wavelength-dependent parameters of photosynthetic electron transport with a new type of Multi-Color-PAM chlorophyll fluorometer. Photosynthesis Research: in press.

Schreiber U, Klughammer C, Kolbowski J (2011) High-end chlorophyll fluorescence analysis with the MULTI-COLOR-PAM. I. Various light qualities and their applications. PAM Application Notes, 4: 1-19.

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