— 生态 · 农业 · 健康 —
1.叶绿素荧光丈量有哪些主要技术 ？有没有哪种仪器可以同时实现这些丈量技术 ？
答：叶绿素荧光技术有三种主要丈量技术路线：
1)PAM脉冲调制式叶绿素荧光技术：丈量PAM荧光淬灭动力学曲线
2)直接引发式（非调制式）叶绿素荧光技术：丈量OJIP快速荧光诱导曲线
3)双调制式叶绿素荧光技术：时间区分率可以抵达1微秒，用于丈量QA-再氧化动力学曲线、S-state、单周转或多周转饱和光闪快速荧光动力学等
4)其它叶绿素荧光丈量技术：如激光诱导（LIF）叶绿素荧光丈量、太阳光诱导叶绿素荧光（Solar-induced Chlorophyll Fluorescence，SIF）丈量等（拜见本条后面介绍）
目前，能够同时完成上述1）至3）三种荧光动力学曲线丈量的仪器只有FL6000双调制叶绿素荧光仪、 FluorCam关闭式荧光成像系统和FKM多光谱荧光动态显微成像系统 。而由于OJIP快速荧光动力学曲线和QA-再氧化动力学曲线对技术的特殊要求，对这两种曲线的成像剖析更是只有FluorCam关闭式荧光成像系统和FKM多光谱荧光动态显微成像系统能够实现 。
左图： FL6000双调制叶绿素荧光仪；中图：FluorCam关闭式荧光成像系统；右图：FKM多光谱荧光动态显微成像系统
超积累植物鼠耳芥在Cd/Zn处理后的OJIP成像图与OJIP动力学曲线（Morina, 2020）
超积累植物鼠耳芥在Cd/Zn处理后的PAM荧光淬灭显微成像图与QA-再氧化动力学剖析（Morina, 2020）
球速体育生态技术公司提供叶绿素荧光技术全面解决计划，除古板的PAM技术、OJIP丈量技术、双调制技术外，还提供叶绿素荧光高光谱成像和激光诱导（LIF）叶绿素荧光高光谱成像技术计划，不但可以解析植物叶绿素荧光二维异质性漫衍，还进一步从高光谱纬度解析叶绿素荧光光谱特性，并成像剖析Fr（叶绿素荧光红色峰值）、Ffr（叶绿素荧光远红峰值）、Fr/Ffr、F735/F700（与叶绿素浓度呈直线相关）及基于叶绿素荧光差别峰值（红色峰值Fr和远红峰值Ffr等）的叶绿素荧光参数 。LIF叶绿素荧光高光谱成像技术可实现大田叶绿素荧光近地遥感丈量 。
左图：叶绿素荧光参数Fr/Ffr成像；右图：叶绿素荧光光谱（球速体育光谱成像与无人机遥感研究中心提供）
2.丈量叶绿素荧光的光源为什么最好具备两种以上颜色 ？什么颜色的光源最好 ？
答：在FluorCam叶绿素荧光成像系统中一般推荐的光源组成是这样的：
5)丈量光：红光
6)光化光：红光+白光或红光+蓝光
7)饱和脉冲光：白光或蓝光
在脉冲调制技术中，丈量光最主要的作用是丈量最小荧光F0 。而在引发F0时，要求光反应中心不爆发电荷疏散和热耗散 。在引发叶绿素荧光的可见光波段中，红光波长最长，能级最低，能够确保叶绿素分子被引发到较低的引发态 。而蓝光等波长较短的光在引发叶绿素荧光时则可能造成热耗散 。因此红光最佳的荧光丈量光源 。
左：荧光淬灭丈量历程中qN与qP的变革；右：红光和蓝光引发叶绿素荧光的差别
在光化光和饱和光的选择上，则主要考虑荧光引发效率问题，这与植物/藻类样品中光合色素的吸收光谱是密切相关的 。如下图可见，红光和蓝光对应叶绿素吸收峰，引发叶绿素荧光效率最高，也可用于研究植物/藻类对差别光质的响应 。白光是连续光谱，可模拟自然光，同时兼顾种种光合色素 。红光能级较低，一般不推荐作为饱和脉冲光源 。FluorCam也可定制其他波段光源针对特定样品，尤其是藻类样品，好比590 nm琥珀光、530nm青光、505nm绿光等 。
两种或两种以上光化学光的另一个优势是，可进行差别光质光和效率研究及光生物学研究，如下图所示（引自Sander W. Hogewoning等，Blue light dose-responses of leaf photosynthesis, morphology, and chemical composition of Cucumis sativus grown under different conbinations of red and blute light. Journal of Experimental Botany, 2010）
3.FluorCam有哪些PAM脉冲调制丈量功效与参数 ？
答：FluorCam主要的PAM脉冲调制丈量功效和获得的参数如下：
?Fv/Fm：丈量参数包括F0，Fm，Fv，Fv/ Fm等
?Kautsky诱导效应：F0，Fp，Fv，Ft_Lss，QY，Rfd等荧光参数
?荧光淬灭剖析：F0，Fm，Fp，Fs，Fv，Fv/ Fm，QY，F0’，Fm’，Fv’/ Fm’，NPQ，qP，Rfd，qN，qL等
?光响应曲线：F0，Fm，Fv/ Fm，差别光强下QY，Fv’/ Fm’，NPQ，qP，ETR等
具体参数可参阅下表：
参数符号看法描述
参数符号 |
看法描述 |
Fo |
暗适应后的最小荧光 |
Fo_Dn |
暗弛豫历程中的最小荧光，D代表暗弛豫历程，n代表丈量历程中第n次饱和脉冲获得的数据，下同 |
Fo_Ln |
光适应历程中的最小荧光，L代表光适应历程，下同 |
Fo_Lss |
光稳态最小荧光，ss为steady-state缩写，代表稳态，下同 |
Fm |
暗适应后的最大荧光 |
Fm_Dn |
暗弛豫历程中的最大荧光 |
Fm_Ln |
光适应历程中的最大荧光 |
Fm_Lss |
光稳态最大荧光 |
Fp |
光适应历程初始阶段的峰值荧光 |
Ft_Dn |
暗弛豫即时荧光 |
Ft_Ln |
光适应即时荧光 |
Ft_Lss |
光适应稳态荧光 |
Fv |
暗适应后的可变荧光，=Fm-Fo |
NPQ_Dn |
暗弛豫历程中的非光化荧光淬灭，＝(Fm-Fm_Dn)/Fm_Dn |
NPQ_Ln |
光适应历程中的非光化荧光淬灭，＝(Fm-Fm_Ln)/Fm_Ln |
NPQ_Lss |
光稳态非光化荧光淬灭，＝(Fm-Fm_Lss)/Fm_Lss |
qP_Dn |
暗弛豫历程中的光化学荧光淬灭，＝(Fm_Dn?Ft_Dn)/Fm_Dn?Fo_Dn |
qP_Ln |
基于“Puddle”模型的光适应历程中的光化学淬灭，＝(Fm_Ln?Ft_Ln)/(Fm_Ln?Fo_Ln) |
qP_Lss |
基于“Puddle”模型的光稳态光适应光化学淬灭，＝(Fm_Lss?Ft_Lss)/(Fm_Lss?Fo_Lss) |
qL_Ln |
基于“Lake”模型的光适应历程中的光化学淬灭，＝qP_ Ln×(Fo_ Ln /Ft_ Ln) |
qL_Lss |
基于“Lake”模型的光稳态光适应光化学淬灭，＝qP_Lss×(Fo_Lss /Ft_Lss) |
QY_Dn |
暗弛豫历程中的实际光量子效率，＝(Fm_Dn?Ft_Dn)/Fm_Dn |
QY_Ln |
光适应历程中的实际光量子效率，＝(Fm_Ln?Ft_Ln)/Fm_Ln |
QY_Lss |
光稳态实际光量子效率，＝(Fm_Lss?Ft_Lss)/Fm_Lss |
QY_max（Fv/Fm） |
暗适应后的最大光量子效率，=Fv/Fm |
Fv/Fm_Ln |
光适应历程中的最大光量子效率，＝(Fm_Ln?Fo_Ln)/Fm_Ln |
Fv/Fm_Lss |
光稳态最大光量子效率，＝(Fm_Lss?Fo_Lss)/Fm_Lss |
Rfd_Ln |
光适应历程中的荧光衰减率，用于评估植物活力，＝(Fp?Ft_Ln)/Ft_Ln |
Rfd_Lss |
稳态荧光衰减率，用于评估植物活力，＝(Fp?Ft_Lss)/Ft_Lss |
ETR |
电子通报速率，ETR=QY_Lss×PAR×0.5×0.84(PAR吸收率)，PAR吸收率可通过PAR吸收丈量� ？榻行拚� |
4.主要叶绿素荧光参数的值域规模是几多 ？相互关系是怎么样的 ？
答：一般来说，Fm ≥ Fp ≥ Ft ≥ Fs ≥ Fo，Fo’ ≥ Fo，Fm’ ≤ Fm，暗弛豫（actinic light关闭后）的Fm ≤ 暗适应的Fm，Fp和Fm’没有严格崎岖关系 。
最大光化学效率Fv/Fm或QYmax值域0 – 1 。但实际上，在理想状况下保存上限 。：
?C3植物：0.83 - 0.84 (Bjorkman and Demmig 1987)
?C4植物：0.78 (Pfundel 1998)
?藻类：常低于0.7 (Trissl and Wilhelm 1993)
这一上限在差别文献中保存差别，但一般来说，C3植物在实验中比照组数据要争取大于0.8，最高不可高于0.86 。
实际光化学量子效率或量子产额QY或ΦPSII值域0 ? 1，≤ Fv/Fm，一般随Actinic light升高而降低 。
Rfd值域为0 ? ∞ ，一般在0 – 6 。
qN、 qP、 qL值域为0 – 1 。
NPQ值域为0 ? ∞，一般在0 – 4 。因此，有的文献中会使用NPQ/4这一参数来对其归一化 。
5.FluorCam软件中的荧光参数似乎与文献中的有些差别，一般文献中使用的参数对应FluorCam软件中的哪个参数 ？
答：软件中为了便于识别与区分，与文献中的一般描述有所差别 。一般文献中提到的参数在FluorCam软件中的显示如下：
文献中的参数FluorCam软件中的参数
软件参数后缀L代表光适应历程，D代表暗弛豫历程， ss为steady-state缩写，代表稳态 。Lss即为光稳态 。
关于光适应条件下的荧光参数，文献中都默认使用的是光稳态时的对应参数 。FluorCam软件中特别以Lss后缀加以区分 。而其他的L1、L2、D1、D2等对应的参数则可以表征体现光适应或暗弛豫从起始到稳态的变革历程 。
在光响应曲线Light Curve丈量中，由于每一个光强梯度均抵达光稳态，因此参数后缀均为Lss，差别数字体现差别的光强梯度 。
QY在中英文文献中可能会有多种差别的表述要领，但实际上其代表的意义是相同的，即光适应下的真实光能转化效率，盘算公式也是相同的 。
6.光适应下的最小荧光F0’是如何丈量的 ？
答：最小荧光 F0是在暗适应条件下丈量获得的，这时PSII光反应中心处于完全开放状态（qP=1） 。而在光适应下PSII光反应中心处于部分关闭的状态（0＜qP＜1），这时候怎么可能丈量最小荧光呢 ？
以前，由于技术限制，所有叶绿素荧光仪器都不可直接丈量F0’ 。1997年，Oxborough和Baker提出了一个F0’的估算公式：
之后的一系列研究证明，这个公式估算获得的数据是可信的 。纵然是现在，大部分没有明确说明的叶绿素荧光仪器依然是使用这个公式进行估算 。
但这个数据终究不是直接丈量获得的，在许多光合研究中是无法代表 。随着LED技术的进步，FluorCam则通过配备专用的远红光源板来对F0’进行实测 。这是利用了远红光只会引发PSI而不引发PSII的特性 。在光适应刚刚结束，光化光关闭时，立刻照射远红光，使PQ库氧化，强制PSII抵达完全开放的状态，从而对F0’进行实测 。
从另外一个方面说，没有配备远红光源的叶绿素荧光仪或者荧光成像仪都是不可实际丈量F0’的 。同时，有些荧光成像仪纵然配备了远红光源，但由于其远红光源没有与PAM脉冲调制丈量程序联动，也不可实际丈量F0’ 。
7.叶绿素荧光丈量前为何要进行暗适应 ？必须要进行暗适应吗 ？
答：暗适应是为了测最大荧光Fm和最小荧光Fo 。
植物/藻类在经过一定的暗适应后，QA最洪流平被氧化，光反应中心完全“开放”，此时仪器运行程序则自动发出丈量光，才以测得最小荧光F0 。此丈量光极小，不可引起光化学反应 。也可不进行暗适应直接丈量，运行Fv/Fm程序，丈量获得的QYmax=QY（实际光量子效率） 。
8.已经有叶绿素荧光仪了，是否另有须要买叶绿素荧光成像仪 ？
答：有须要 。叶绿素荧光仪为点丈量，获得众多荧光参数值，单次丈量难以反应样品的整体特性，可多次丈量取平均值等 。比起荧光仪，叶绿素荧光成像仪有以下不可替代的优点：
?数据结果可以是整个样品的平均值，可反应样品的整体特性，制止样品差别造成的误差；也可以通过ROI选区工具自动或手动选择差别区域进行剖析
?成像图能够全面反应整株植物、叶片、藻类群体等的差别位置荧光强度变革与漫衍，即光相助用生理生态及胁迫的异质性漫衍状态 。
?可丈量叶片、果实、麦穗、大型藻/微藻、整株植物乃至植物冠层等种种样品 。
?可同时测定几十、甚至上百株个样品 。
?能够在显微水平研究叶绿体或藻类细胞 。
?尤其适用于情况胁迫早期植物差别部位光合活性的变革纪律、突变体差别部位的光合功效差别等研究 。 
9.叶绿素荧光丈量时如何选择光质 ？
答：叶绿素荧光丈量主要针对叶绿素a，叶绿素a的两个光谱吸收波峰在蓝紫光波段和红光波段，因此选择蓝光、红光或者白光（复合光）一般均可 。其中注意，蓝藻丈量时尽量选择红光 。
10.叶绿素荧光丈量必须在植物活体上丈量吗 ？
答：原则上，叶绿素荧光丈量因尽量对样品活体原位检测 。条件不允许时可以丈量离体叶片，但尽量在活体状态下进行暗适应处理，测试时离体时间不凌驾15-20分钟 。但具体情况也要看样品在离体后失水影响的具体情况，有些样品则在短时离体后就会萎蔫卷曲，如水稻，而有些样品可耐受长时间离体，如一些革质叶片 。离体检测尽量使用湿纱布等包裹叶梗，如需光下转运可使用两片湿滤纸夹住叶片，制止叶片失水，影响丈量结果 。
11.NPQ为负值应当如何解决 ？
答：一般是丈量参数设置不当造成的，可实验将饱和脉冲光适当调大或光化光适当调小 。有些是样品特性造成的，这种情况可实验更换光质 。
12.是否能获得ETR ？如何获得ETRmax ？
答：叶绿素荧光丈量仪运行LC1~3程序，叶绿素荧光成像运行LightCurve程序，均可获得ETR 。ETRmax则需使用sigma plot等工具软件，拟合光响应曲线RLC来获得 。（参考文献：Ralph P J, Gademann R. Rapid light curves: A powerful tool to assess photosynthetic activity[J]. Aquatic Botany, 2005,82(3):222-237. 更多参考文献可联系球速体育获� 。�
13.叶绿素荧光成像时对样品有何要求 ？
答：要求样品无任何遮挡，尽量平铺，整株植物成像则最好对同一水平高度的部分进行检测 。大型藻可有水湿润但水不要没过样品 。配景尽量纯粹并且为玄色或者非反光材质 。制止使用锡纸、塑料板等反光物品 。丈量时一般选用叶片正面，而当叶片背面首先遭受病虫害时，则也可对背面进行检测 。
14.我的差别处理组样品是离开成像的，那在写论文时如何将图片放在一起比照 ？
答：属于同一实验且需要生存的成像图，必须将其彩色标尺调解为相同的区间 。具体办法如下：
1）点选软件result界面右下方Group color前√ ，同一类参数将使用同一彩色标尺 。
2）点选右下方Manual color前√ ，手动设定标尺规模，右键生存成像图 。
3）差别处理样品重复以上办法，所有样品同一参数的成图像标尺规模必须设定一致 。
4）设定标尺规模的标准：切合对应参数的理论规模，好比Fv/Fm、QY不凌驾0-1，NPQ一般不凌驾0-4等；为了突出成像效果，可缩小标尺规模，但要确保成像图上主要的像素点在这一规模内
15.可以通过FluorCam评估叶绿素浓度吗 ？
答：有三种要领可以评估叶绿素浓度：
1）最小荧光F0、最大荧光Fm和OJIP快速荧光参数Area都与叶绿素浓度有正相关性，有许多相关的文献进行过探讨（Chen，2021，2017） 。但由于叶绿素荧光参数同时与光合状态有关，因此在使用上应小心 。
2）通过PAR吸收� ？槭迪� 。通过这个� ？檎闪颗趟愕腘DVI植被归一化指数，与叶绿素浓度成正相关，这一参数自己就广泛用于大田遥感普查、森林生态监测等 。同时成像图能够反应叶绿素浓度异质性 。
3）通过紫外引发多光谱荧光成像实现 。丈量的F690/F740与叶绿素浓度为负相关 。目前已有研究其用于作物氮素营养状况评估 。
浙江大学应用FluorCam多光谱荧光成像技术进行油菜氮素营养快速评估（Sun，2020）
16.在使用FluorCam软件导出数据时，使用Frame numeric照旧 numeric average更好 ？
答：通常，我们建议使用numeric average 。以盘算Fv/Fm为例，Frame numeric是指先盘算每个像素的Fv/Fm，然后再除以像素数求得区域平均Fv/Fm 。而numeric average，则是先获得整个区域的平均F0、平均Fm，再以此盘算Fv/Fm 。如果剖析历程中，样本信号强，噪点很少，两种方法的差别不明显 。如果样本荧光信号弱，并且保存噪点，则选择numeric average更好 。
17.FluorCam显示pixels overflow是什么意思 ？对数据有何影响 ？怎么修正 ？
答：高灵敏度CCD相机检测荧光的规模为0-4096个单位，高区分率CCD相机则在0-65536 。凌驾该信号就会警示pixels overflow即信号溢出 。在开始实验丈量前，您需要在live窗口调解shutter和sensitivity，以及设置适合的光强 。在翻开flash情况下调解shutter和sensitivity使暗适应后的样品荧光值处于较低数值（此时显示的荧光值其实F0） 。我们通常建议高灵敏度CCD相机设置到500-1000，高区分率CCD相机设置到5000-10000 。差别的植物需要差别的设置，建议预实验摸索 。
18.Shutter和sensitivity如何影响成像质量 ？为了获得最佳效果，建议哪些组合设置 ？
答：详细的设置要领参考说明书 。简短来说，shutter即快门时间，同时还控制丈量光的连续时间，一般不凌驾20或30ms ，sensitivity即灵敏度 。两者越高，荧光信号值越高，太高则凌驾正常F0的规模 。Shutter一般建议设置10-20us，最大不凌驾33us 。Sensitivity越高信噪比越低，建议一般不凌驾50％ 。
19.盐胁迫水稻幼苗非光化学荧光淬灭成像：视频中动力学曲线随着胁迫加重而上升说明了什么，另有怎么去剖析此类型的动力学曲线 ？
答：动力学曲线随胁迫加重上升一般是因为胁迫导致PSII光化学反应活性降低，光能转化效率低，更多的光能以荧光的形式散失，所以导致荧光信号增强 。
荧光动力学曲线的剖析通常有两种方法：一是比较差别样品在暗适应-光适应-暗弛豫3个阶段的荧光强度变革的差别，考察PSII对光强变革的适应性和可塑性以及每个阶段的PSII的活性及电子通报状况 。剖析结果都是定性描述，定量剖析仍需借助盘算值；另外一种剖析方法是将动力学曲线上的特征性荧光强度（如Fm_Ln，n代表第频频脉冲）作为变量，和盘算值（如Fv/Fm）一起输入到数学模型中，从而筛选出能够反应胁迫水平的特征参数 。后者可参考以下论文：
龙燕, 马敏娟, 王英允,等. 利用叶绿素荧光动力学参数识别苗期番茄干旱胁迫状态[J]. 农业工程学报, 2021, 37(11):8.
20.叶绿素荧光丈量技术与光合仪的区别 ？
答：两者都是研究植物和藻类光相助用的有效工具，可是偏重差别 。
光合仪主要丈量植物的宏观参数，如光合速率、蒸腾速率、气孔导度、胞间CO2浓度等，以评估权衡植物光相助用的强度和能力，并标配或可选配微气候控制如光、温、湿、CO2� ？� 。
叶绿素荧光不但能反应光能吸收、引发能通报和光化学反应等光相助用的原初反应历程，并且与电子通报、质子梯度的建立及ATP合成和CO2牢固等历程有关，是研究植物光相助用的“探针” 。
两者结合丈量在植物光合生理研究中可以有效互补，可广泛应用于权衡植物生长状况，差别胁迫处理对植物光系统的影响，评价生态系统碳收支与全球气候变革的相互关系，植物光系统对全球变革响应等方面 。
21.蓝藻光合参数的测定
答：由于蓝光无法引发蓝藻PSII主要的天线色素藻胆素，只能引发叶绿素，而蓝藻中PSI中的叶绿素要多于PSII，这会使PQ库部分氧化，所以需要选择蓝光以外的引发光源，如UV365nm、cyan470nm、green530nm、orange625nn 。
西安研发中心
微信民众号
业务咨询
张老师
球速体育公司
微信民众号
球速体育公司
视频号
联系球速体育：
地点: 北京市海淀区高里掌路3号院6号楼1单位101B
电话: 010-82611269/1572
传真: 010-62465844
Email: info@eco-tech.com.cn
友情链接：
