利用叶片透光率的变化研究叶绿体运动 拟南芥

该方法通过测量叶片透光率的变化来间接反映叶绿体运动，叶绿体运动会不同程度地影响叶片对光的吸收，具体程度取决于物种、环境和突变情况。这种经济实惠的自制设备使得以简单且半自动化的方式定量分析叶绿体运动的动态变化成为可能。所得数据可与显微镜研究相互补充。

务必严格遵循操作说明，并小心使用仪器。首先，将发射装置连接至稳定的电源，然后按下设备的电源开关以重置仪器。接下来，将 iPad 连接至稳定的电源。

按下主屏幕按钮以激活屏幕，输入密码登录。然后点击设置图标，接着点击显示与亮度图标。随后点击自动锁定，选择“永不”，以确保屏幕始终保持开启状态，从而使程序能够持续运行而不中断。

然后按下主屏幕按钮返回主界面。关闭所有应用程序后，找到并打开 LeafSensor 应用程序，在显示文字和白色输入框的绿色屏幕中输入信息。请确保屏幕底部显示“connected”一词，表示应用程序正在与传输设备通信。

如果出现 Adafruit 未找到的提示，请检查设备是否已连接，并再次按下设备上的启动按钮。在应用程序页面中填写前四个字段，以设置不使用叶片、仅打开叶夹的简短测试运行条件。首先在“实验名称”字段中输入实验名称，然后在“光强数量”字段中输入本次实验将使用的不同蓝光强度的数量，接着在“蓝光强度”字段中输入所使用的蓝光强度值，选择介于 0 至 3,000 之间的整数，并用逗号分隔每个强度值。

将每种蓝光强度的持续时间输入到名为“blue duration”的字段中。按下屏幕中部的“Start Experiment”按钮。在屏幕下方，将出现带有“Start Experiment”消息的八个连字符（--------）。

让实验运行至首个数据出现。在确保前两分钟内LED无光发射后，观察接下来两分钟内微弱蓝光的发射，然后再观察两分钟内强蓝光的发射。同时，在整个序列过程中，每分钟观察一次LED短暂发射的强烈红光。

当应用程序页面左下方出现“实验已完成”的提示，表明实验已结束，此时请按两次主屏幕按钮。滑动退出应用程序后重新打开。通过按电源开关按钮重启仪器，以准备进行叶片检测的运行。

在黑暗中，仅使用极低强度的白光或绿光，从已暗适应的植株上选取一片宽大的叶片覆盖LED。准备一条长度与叶夹相当的滤纸条，然后在滤纸条顶端打一个孔，以避免遮挡LED。

将湿润的滤纸放置在夹住LED的叶夹部分。从培养皿中取出经过暗适应的叶夹，然后将叶片放在叶夹湿滤纸的上方，确保叶片的近轴面朝向LED。接着，将带有光电晶体管的另一部分叶夹放在上方。

如有需要，可使用橡皮筋将两个叶片夹的部件固定在一起。将叶片夹放入相应的浮板中，并用移液器向储水区加水，确保叶片或至少滤纸接触到水，以避免运行过程中叶片脱水。在 iPad 上设置 LeafSensor 应用程序，并在“实验名称”字段中输入 EXPLORA1。

在名为“光照强度数量”的字段中输入 10。然后将数字输入到名为“蓝光强度”和“蓝光持续时间”的字段中。按下“开始实验”。

第一分钟之后，观察出现的输出值。如果数值偏差较大，请检查叶片是否已正确放入叶夹中。当运行完成后，数据将自动保存。

将屏幕旋转至直立位置后，屏幕上将显示“保存”和“工具”两个选项。按下“工具”，然后从已保存的文件列表中选择 EXPLORA1 文件。在文件列表下方，EXPLORA1 现将显示为已选实验。

接下来，按下“电子邮件”按钮。输入一个电子邮件地址，EXPLORA1 文件将自动作为附件添加到邮件中，然后按下“发送”。将透射率数据对时间作图，结果显示，在低光强下拟南芥的透射率降低，而当光强进一步增加时，则诱导了避光反应。

展示了野生型和突变型拟南芥叶片在19小时连续实验中的平均透光率百分比值。当野生型和phot2突变体叶片暴露于低强度蓝光时，透光率首先快速下降，随后缓慢下降，表明叶绿体正在发生聚集反应。与野生型相比，phot1突变体的聚集反应减弱。

在11小时后逐步增加蓝光强度时，透光率上升，叶绿体进入避光反应状态。相对于暗处值的透光率变化程度（也称为Delta T）取决于具体的蓝光强度。负值表示叶片表现出聚集反应，而正值表示避光反应。

透射率变化速率通过光强增加时透射率变化的斜率来计算。在代表性示例中，当蓝光强度增加并触发避害反应时，初始响应期间的透射率变化速率发生了改变。在研究未表征的突变体或物种中的透射率变化时，应通过显微镜研究确认透射率数值与叶绿体位置之间的相关性。