Ocena zachowań fotosyntetycznych poprzez jednoczesne pomiary współczynnika odbicia liści i analizy fluorescencji chlorofilu

Jednoczesny pomiar współczynnika odbicia liści z analizą fluorescencji chlorofilu z wykorzystaniem znanego już modelu zmutowanej rośliny ułatwia ustalenie nowych parametrów odbicia. Skonstruowanie przez nas nowych parametrów odbicia liści pozwala na monitorowanie w czasie rzeczywistym zmieniających się zachowań roślin w naturalnych warunkach środowiskowych. Przed rozpoczęciem eksperymentu ustaw system pomiarowy, jak pokazano na tym schemacie.

Ze stolikiem na próbkę, źródłem światła, fluorometrem PAM i radiometrem spektralnym. Następnie przymocuj 10 cm kwadratową stalową płytkę z otworem o średnicy jednego cm do wykonanego na zamówienie stolika na próbki. I dopasuj dwie cienkie sondy światłowodowe ściśle do siebie.

Owiń sondy plastikową taśmą. Następnie użyj uchwytu, aby przypiąć zaklejone taśmą sondy do stolika na próbkę. Ustaw sondy pionowo do stolika na próbkę.

I przymocuj dwurozgałęziony światłowód wykonany z włókien szklanych do halogenowego źródła światła. Następnie napromieniuj stolik na próbkę z obu kierunków pod kątem około 45 stopni. Regulacja źródła światła tak, aby światło równomiernie oświetlało stolik na próbkę bez rzucania cieni.

W celu jednoczesnego pomiaru lewego odbicia światła i analizy fluorescencji chlorofilu, w ciemnym pomieszczeniu z zielonym światłem celofanu umieść roślinę testową w uchwycie liścia stolika na próbkę i dotknij liścia o otwór w stalowej płycie na stoliku. Po wyłączeniu słabego zielonego światła włącz fluorometr PAM i naświetl próbkę liścia światłem pomiarowym. Przesuń regulator tak, aby intensywność kwitnienia wynosiła około 100 i zmierz odległość między sondą a liściem.

Zamocuj regulator na miejscu i zapisz wartość odległości na regulatorze. Następnie wyłącz lampkę pomiarową i wyjmij instalację testową. W celu pomiaru natężenia światła aktynicznego należy umieścić kwantymetr światła w miejscu, w którym zostanie umieszczony liść próbki.

I naświetlić światło z halogenowego źródła światła, aby zmierzyć natężenie źródła światła. Określ, które pozycje tarczy źródła światła generują intensywność 30, 60, 120, 240 i 480 mikromolowych protonów na metr kwadratowy na sekundę. Umieścić białą tabliczkę jako wzorzec odblaskowy w miejscu, w którym znajduje się próbka liścia.

I włącz radiometr spektralny. Dostosuj współczynnik odbicia spektralnego w zakresie od 350 do 850 nanometrów. W tej chwili nie ma danych spektralnych, ponieważ nie ma światła napromieniującego.

Włącz lampę halogenową, aby naświetlić 480 mikromolowymi fotonami na metr kwadratowy na sekundę. Najwyższa intensywność natężenia promieniowania w tym teście i dostosuj siłę wykrywania radiometru, aby uniknąć nasycenia. Następnie zapisz odbicie widmowe w oświetleniu z 30, 60, 120, 240 i 480 fotonami mikromolowymi na metr kwadratowy na sekundę.

W celu jednoczesnego pomiaru współczynnika odbicia liści i analizy florescencji chlorofilu przenieś roślinę z komory wzrostowej do ciemni o tej samej temperaturze i wilgotności. Po godzinie umieść roślinę Arabidopsis w miejscu próbki liści. I przymocuj liść próbki do liścia tak, aby powierzchnia liścia była prostopadła do sond wykrywających.

Włącz fluorometr PAM i rozpocznij rejestrację krzywej. Ta wartość jest nazywana zerem. Włącz lampkę pomiarową i odczekaj około 30 sekund, aż krzywa zareaguje.

Wartość ta została nazwana F zero. Dostarcz nasycony impuls 4 000 mikromolowych fotonów na metr kwadratowy na sekundę przez 0,8 sekundy z PAM i uzyskaj najwyższą wartość skoku na krzywej przy zwiększonej intensywności fluorescencji. Ta wartość nazywa się Fm.Następnie użyj wzoru, aby obliczyć maksymalną wydajność kwantową drugiego systemu fotograficznego w ciemności.

Aby zmierzyć zachowania fotosyntetyczne w stanie ustalonym, po zarejestrowaniu Fm należy napromienić próbkę liścia 30 mikromolowymi fotonami na metr kwadratowy na sekundę. Podczas włączania radiometru spektralnego w celu monitorowania współczynnika odbicia liści. Odczekaj co najmniej 20 minut, aż reakcja fotosyntezy osiągnie stan ustalony.

W tym okresie reakcji impuls nasycenia będzie dostarczany w odstępach jednominutowych. Intensywność kwitnienia w stanie ustalonym nazywana jest Fs. Maksymalna wartość kwitnienia osiągnięta po 20 minutach pulsacyjnego światła nazywana jest liczbą pierwszą Fm. Zapisz w tym momencie odbicie spektralne.

Aby obliczyć aktywność fotosyntezy w stanie ustalonym, należy obliczyć wydajność kwantową drugiego układu fotograficznego, którą można oszacować przez napromieniowanie nasyconymi impulsami w świetle aktynicznym. Oszacuj liniowy strumień elektronów z centrum reakcji dwóch układów fotograficznych. Następnie oblicz niefotochemiczne wygaszanie i oblicz fotochemiczny wskaźnik odbicia z 531 i 570 nanometrów.

Po uzyskaniu Fs i współczynnika odbicia liścia wyłącz światło aktyniczne i zapewnij impuls nasycający w jednominutowych odstępach podczas ciemnej relaksacji. Maksymalna wartość kwitnienia indukowana impulsem nasycenia w ciemności nazywana jest podwójną liczbą pierwszą Fm. I zapisz dane podwójnie pierwotne Fm po dwóch i 10 minutach po wyłączeniu światła aktynicznego.

Aby obliczyć parametry niefotochemicznego wygaszania z łączników relaksacyjnych, oszacuj qE za pomocą dwuminutowych danych podwójnych liczb pierwszych adaptacji do ciemności Fm. Oblicz hartowanie zależne od zantoksylum, qZ, z 10-minutowymi danymi Fm dotyczącymi adaptacji do ciemności podwójnej liczby pierwszej. Następnie oblicz stan fotohamowania.

Jako następny pomiar włącz światło aktyniczne o prędkości 60 mikromolowych fotonów na metr kwadratowy na sekundę i powtórz ten sam pomiar. W tym reprezentatywnym eksperymencie porównano rośliny typu dzikiego i zmutowanego. Zmiana współczynnika odbicia fotochemicznego, PRI, obliczona na podstawie współczynnika odbicia liści, została wykreślona w stosunku do zależnego od światła liniowego przepływu elektronów z drugiego układu fotograficznego, zgodnie z oszacowaniem fluorometru PAM.

W tym eksperymencie zmiana PRI była ujemnie skorelowana z liniowym przepływem elektronów w roślinach typu dzikiego, ale nie w roślinach zmutowanych. qZ, który reprezentuje cykl ksantofilu, został pofrakcjonowany z ciemnych łączników relaksacyjnych niefotochemicznego wygaszania i został również wykreślony w stosunku do zmiany PRI. W tej analizie qZ była również silnie skorelowana ze zmianą PRI dla obu szczepów roślin, co sugeruje, że PRI odzwierciedla cykl ksantofilowy.

Do jednoczesnego pomiaru tej samej powierzchni skrzydła przy użyciu tego samego źródła światła lub natężenia należy użyć tego samego włókna detekcyjnego w urządzeniu mocującym, aby ustawić skrzydło w pionie. Spektroskopia refleksyjna może być wykorzystana w analizie różnych fenotypów, roślin dzikich i zmutowanych w celu wyjaśnienia mechanizmów molekularnych roślin.