光合作用过程中,色素对光的捕获及利用具有光谱依赖性。叶绿素荧光作为光合作用的实用探针,叶绿素荧光的发射同样具有光谱相关性。光合作用是一个动态调控的过程,反应中心及能量耗散随时间的动态变化会体现在叶绿素荧光信号的波动上。ChloroSpec波长和时间分辨率叶绿素荧光仪Chlorospec L1可同时对植物叶绿素荧光进行全光谱和时间分辨率测量,解析分离不同的光合作用成分和过程,理解不同的淬灭机制,并描述光反应过程中对各种胁迫的早期反应;仪器配置强大的数据分析软件增强三维测量能力,对各种生物和环境胁迫反应进行早期、快速、精准的洞察;广泛用于光合作用和植物生理学研究以及从事应用植物研究和育种的实验室和机构。已成为植物生理学研究、温室和农田监测以及整个生态系统监测的多功能工具。

主要特点
· 全光谱和时间分辨NPQ测量;
· 快速、精准观察植物健康状况;
· 程序控制的多个激发波长、激发条件、强度、脉冲,标准配置为绿光、红光和近红外光源;
· 快速荧光诱导波长分辨率;
· 可以同时测量叶绿素荧光信号和荧光生物传感器的信号;
· 专用样品架,满足叶片和液体悬浮液测量的不同需求;
· 专业的数据分析软件,可以生成三维荧光信号图谱。

应用案例

从暗适应的拟南芥叶片测得的快速荧光诱导(OJIP)双归一化信号与发射波长的关系曲线。请注意早期信号的sigmoid特性、第一个峰的相对高度以及诱导后期各阶段的波形和相对强度的显著波长依赖性。

拟南芥叶片的非光化学淬灭(NPQ)实验。图中显示了诱导相、随后的暗弛豫相以及另一诱导相。信号以三个选定的发射波长显示。注意,不仅NPQ参数,诱导和弛豫相的动力学特性也强烈依赖于波长,这反映了类囊体的异质性。

杨树叶片的非光化学淬灭(NPQ)测量。对NPQ信号进行全波长/时间分辨检测,可同时获得未淬灭和淬灭条件下NPQ的波长依赖性(红线)及其叶绿素荧光发射光谱。

上图:常春藤叶片PSII天线尺寸测定:三种不同检测波长下的快速荧光诱导曲线(快速通道)及叠加的全局双组分S型/指数拟合函数。分析揭示了PSII群体的不均匀性、PSII连接性以及两个群体的天线尺寸。下图:三种检测波长的残差图。

左上图:对小麦叶片施加10种不同频率的正弦调制光照时,在三个不同检测波长下测得的Fm'(t)荧光信号。信号已归一化为暗适应状态下的强度。右上图:对这些调制荧光信号进行的谐波频率分析。请注意描述非线性系统行为的第二和第三谐波频率具有较高的振幅。下图:将完全波长和时间分辨的Fw'(t)信号分解为四种物种相关成分光谱(右侧)及其随时间变化的浓度(左侧),对应于不同的调制频率。

通过使用第二个光谱仪通道,可在同一实验中,利用蓝/绿波长范围的激发光,在完整叶片内,在相同条件下同时测量细胞中表达的蓝/绿荧光生物传感器(GFP型)的荧光与叶绿素荧光。随后可分析生物传感器荧光(用于检测ATP、pH、氧化还原电位等)与叶绿素荧光之间的相关性。该方法还可用于同时检测叶片在蓝绿波段的自发荧光,以及/或任何其他添加指示剂染料的荧光。右侧截图展示了来自拟南芥叶片(660-680nm)的叶绿素荧光与内源性表达的Ateam生物传感器(500-560nm)荧光的同步记录。(图由慕尼黑大学(LMU)Thilo Rühle 博士提供;(c.f. De Col, V. et al. (2017), Elife 6: 1–29.).

参考文献
Bag, P., et al. (2020). "Direct energy transfer from photosystem II to photosystem I confers winter sustainability in Scots Pine." Nature communications 11(1): 6388.
Cainzos, M., et al. (2026). "Loss of qE Does Not Necessarily Lead to Photoinhibition: Sustained Non-Photochemical Quenching in the Absence of PsbS and Zeaxanthin." Plant, Cell & Environment n/a(n/a).
Chukhutsina, V. (2025). Time-Resolved Fluorescence Spectroscopy in Plants. Fluorescence of Living Plants: Basics, Applications and Trends. M. G. Lagorio. Cham, Springer Nature Switzerland: 85–108.
Funk, C. and W. P. Schröder (2024). "From Photosynthesis to Industrial Applications." Physiologia plantarum 176(4): e14450.
Grebe, S., et al. (2020). "Specific thylakoid protein phosphorylations are prerequisites for overwintering of Norway spruce (Picea abies) photosynthesis." PNAS 117(30): 17499–17509.
Hipsch, M., et al. (2025). "Simultaneous recording of biosensors and chlorophyll fluorescence reveals a tight correlation between ETR and oxidative signals." Plant Physiology 198(2).
Nanda, S., et al. (2024). "ChloroSpec: A new in vivo chlorophyll fluorescence spectrometer for simultaneous wavelength- and time-resolved detection." Physiologia plantarum 176(2): e14306.
Sanchali Nanda, Pushan Bag, Tatyana Shutova, Alfred R. Holzwarth and Stefan Jansson. (2022) Poster contribution at International Congress on Photosynthesis Research, New Zealand.
Liu C, et al. (2016) Simultaneous refolding of denatured PsbS and reconstitution with LHCII into liposomes of thylakoid lipids. Photosynth Res 127: 109-116
Jahns P, Holzwarth AR (2012) The role of the xanthophyll cycle and of lutein in photoprotection of photosystem II. Biochim Biophys Acta, Bioenerg 1817: 182-193
产地与厂家:ChloroSpec