A reflectância foliar é utilizada para sentir remotamente os índices de vegetação que refletem a fotossíntese ou traços nas plantas1,2. O índice de vegetação de diferença normalizada (NDVI), que é baseado em sinais de reflexão infravermelha, é um dos índices de vegetação mais conhecidos para a detecção de propriedades relacionadas à clorofila, e é usado nas ciências ecológicas e agrícolas como um indicador de respostas ambientais em árvores ou culturas3. Em estudos de campo, embora muitos parâmetros (por exemplo, índice de clorofila (IC), índice de água (WI), etc.) tenham sido desenvolvidos e utilizados, poucas verificações detalhadas do que esses parâmetros diretamente (ou indiretamente) detectam foram realizados usando mutantes.
A análise da modulação por amplitude de pulso (PAM) da fluorescência da clorofila é um método efetivo para mensurar as reações fotossintéticas e os processos envolvidos no fotosistema II (PSII)4. A fluorescência da clorofila pode ser detectada com uma câmera e usada para a triagem de mutantes de fotossíntese5. No entanto, a detecção de câmera de fluorescência de clorofila requer protocolos complexos, como o tratamento escuro ou pulsos de saturação de luz, que são difíceis de implementar em estudos de campo.
A energia de luz solar absorvida pela folha é consumida principalmente por reações fotossintéticas. Em contrapartida, a absorção de excesso de energia luminosa pode gerar espécies reactivas de oxigénio, o que provoca danos às moléculas fotossintéticas. O excesso de energia luminosa deve ser dissipado como calor através de mecanismos de têmpera não fotoquímica (NPQ)6. O índice de reflectância fotoquímica (PRI), que reflete mudanças dependentes da luz nos parâmetros de reflectância foliar, é derivado da reflectância de banda estreita em 531 e 570 nm (comprimento de onda de referência)7,8. É relatado para correlacionar com NPQ na análise da fluorescência da clorofila9. No entanto, como o NPQ é um parâmetro composto que inclui o ciclo da xantofilo, a tradição do estado e a Fotoinibição, é necessária uma validação detalhada para entender o que o parâmetro PRI mede. Nós focamos no ciclo de xantofila, um sistema de dissipação térmica que envolve o de-epoxidation de pigmentos do xantofila (Violaxanthin a antheraxanthin e o zeaxanthin) e um componente principal de npq porque as correlações entre o PRI e a conversão destes os pigmentos foram relatados em estudos precedentes8.
Muitos mutantes relacionados à fotossíntese foram isolados e identificados em Arabidopsis. O mutante npq1 não acumula o zeaxantina porque carreg uma mutação no de-epoxidase do violaxantina (VDE), que catalisa a conversão de violaxantina a zeaxantina10. Para estabelecer se o PRI detecta somente mudanças em pigmentos do xantofila, Nós medimos simultaneamente o PRI e a fluorescência da clorofila na mesma área de folha em npq1 e no selvagem-tipo e então no npq dissecado em escalas de tempo variando do abrandamento escuro para extrair componente relacionado com a xantofilo11. Essas medições simultâneas fornecem uma técnica valiosa para a atribuição de índices de vegetação. Além disso, desde que o PRI correlaciona com a produtividade preliminar bruta (GPP), a habilidade de atribuir o PRI precisamente a um componente tem aplicações importantes na ecologia12.