双通道PAM-100测量系统 Dual-PAM-100
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Dual-PAM-100: 一套空前强大的测量系统
Schreiber教授因发明PAM系列调制叶绿素荧光仪而获得首届国际光合作用协会(ISPR)创新奖


1985年开始商品化的全世界台调制荧光仪PAM-100被几代科学家所广泛采用。Dual-PAM-100相当于两台PAM-100的功能。一方面,它继承了PAM-100的所有优点,可以进行复杂的叶绿素荧光分析(PS II活性);另一方面,它还可以通过测量P700的吸收变化来检测PS I的活性。特别需要强调的是,Dual-PAM-100可以在完全同步的情况下测量叶绿素荧光和P700吸收变化。此外,通过特殊的激发-检测单元还可以测量叶绿体或微藻的许多重要光合参数,如跨膜质子梯度delta pH(通过9-AA荧光或吖啶黄荧光)、类囊体膜的电势(通过类胡萝卜素的差示吸收,“P515”)和NADP的氧还状态(通过NADPH荧光)等。如果需要极高的灵敏度可以通过连接光电倍增管检测器实现。
主要功能 * 单独或同步测量微藻、大藻、水生植物等的叶绿素荧光(光系统II活性)和P700(光系统I活性)
 * 两个光系统的诱导动力学曲线(包括快相和慢相)
 * 两个光系统的快速光曲线和光响应曲线
 * 淬灭分析、暗驰豫分析
 * 典型的P700曲线测量
 * 通过叶绿素荧光和P700的同步测量获知两个光系统的电子传递动力学、电子载体库的大小、围绕PSI 的环式电子传递动力学等
应用领域
先进的测量光合作用的技术,已被成功应用于高等植物和蓝藻的P700和叶绿素荧光测量中,用于光合作用机理、胁迫生理学、生理生态学等领域。在其它微藻和大型海藻中的应用还处于起步阶段,恰恰也是比较容易出成果的领域。

测量参数PS II参数: Fo, Fm, F, Fm’, Fv/Fm, Y(II)=△F/Fm’, Fo’, qP, qL, qN, NPQ, Y(NPQ), Y(NO)和ETR(II)等
PS I参数: P700, Pm, Pm’, P700red, Y(I), Y(ND), Y(NA)和ETR(I)等
与PAM-100相比,Dual-PAM-100的主要特点:1)Dual-PAM-100完全由电脑控制,通过的Windows操作软件DualPAM进行。
2)软件DualPAM除了基本的系统操作外,还提供许多特定的测量程序。
3)所有必需的光源(激发叶绿素荧光的红光和蓝光、测量P700的近红外光、红色和蓝色的光化光、单脉冲与多脉冲饱和闪光、远红光)均整合在基础系统中,不再需要复杂的电缆连接。
4)采用了专为Dual-PAM-100设计的许多新光-电配件,使得激发-检测单元和整合式光源非常便携、非常便于安装和拆卸。
5)所有的光源都可通过软件在2.5 μs的时间分辨率下控制。
6)测量光的频率范围非常大(1 Hz~400 KHz),因此同一个测量光源既可以用于测量Fo,也可以用于诱发快速动力学(如荧光快速上升相或闪光弛豫动力学)。
7)用户可将针对特殊实验/样品的仪器设置存储起来,此后可在完全相同的设置下重复实验。
8)叶绿素荧光和P700的信号变化完全同步,并且是用同一个检测器检测,且不会互相干扰。
9)测量蓝藻时注意:用红光激发PS II的荧光,用蓝光或远红光激发PS I。



 

Dual-PAM-100的这些特点开启了基础光合作用研究和应用光合作用研究的新途径。过去,同步测量PS I和PS II的量子产量需要很强的背景和熟练的操作技巧,只有光合作用领域的少数会这项技术。现在,即使是初学者,也可迅速掌握同步测量PS I和PS II活性的技术,不再需要复杂的操作技巧。

主要技术参数
P700双波长测量光:LED,830 nm和870 nm
PSII荧光测量光:LED,460 nm(DUAL-DB)或620 nm(DUAL-DR)
红色光化光:LED阵列,635 nm;连续光强2000 μmol m-2 s-1
蓝色光化光:LED,460 nm;连续光强700 μmol m-2 s-1
单周转饱和闪光(ST):200000 μmol m-2 s-1,5~50 μs可调
多周转饱和闪光(MT):20000 μmol m-2 s-1,1~1000 ms可调

Kramer的新荧光参数资料,这是一篇2004年发表在Photosynthesis Research 上的文章,见如下描述:

Kramer提出的新参数:
qL,用于代替qP
Y(II)=Y=(Fm’-F)/Fm’
Y(NPQ) 表征PS II处过量光能耗散为热,与光保护有关
Y(NO) 表征PS II处过量光能引起的光损伤
Y(II)+Y(NPQ)+Y(NO)=1

Schreiber教授和其学生Klughammer博士新设计的Dual-PAM-100中,借鉴测量叶绿素荧光的方法,新增了几个参数:
Y(I) PS I的量子产量或PS I的光合效率
Y(ND) 表征PS I处过量光能耗散为热,与光保护有关
Y(NA) 表征PS I处过量光能引起的光损伤
Y(I)+Y(ND)+Y(NA)=1

色素分子处于氧化态和还原态时,或增加/减少亚基后,其吸收峰会有变化。基于此原理,P700吸收变化、P515吸收变化(类胡萝卜素能态)、P505吸收变化(叶黄素循环)等均可通过Dual-PAM-100测量。主机共用,只是更换激发-检测单元即可。此外,Dual-PAM-100还可用于测量NADPH荧光、9AA荧光(跨膜质子梯度)等。

部分利用DUAL-PAM-100研究藻类的P700文献
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