Avaliação de comportamentos fotossintéticos por medições simultâneas de reflectância foliar e análises de fluorescência de clorofila

Resumo

Nós descrevemos uma aproximação técnica nova para estudar respostas fotossintética em umas plantas mais elevadas que envolvem medidas simultâneas da fluorescência da clorofila a e da reflectância da folha usando um Pam e um radiómetro espectral para a deteção dos sinais do mesma área foliar em Arabidopsis.

Resumo

A análise da fluorescência da clorofila a é amplamente utilizada para medir comportamentos fotossintéticos em plantas intactas, e resultou no desenvolvimento de muitos parâmetros que medem eficientemente a fotossíntese. A análise da reflectância foliar fornece diversos índices de vegetação em ecologia e agricultura, incluindo o índice de reflectância fotoquímico (PRI), que pode ser usado como um indicador de dissipação de energia térmica durante a fotossíntese, pois se correlaciona com têmpera não fotoquímica (NPQ). No entanto, como o NPQ é um parâmetro composto, sua validação é necessária para entender a natureza do parâmetro PRI. Para obter evidências fisiológicas para avaliação do parâmetro PRI, medimos simultaneamente a fluorescência de clorofila e a reflectância foliar no ciclo xantofilo mutante defeituoso (npq1) e no tipo selvagem de plantas de Arabidopsis. Adicionalmente, o parâmetro qZ, que provavelmente reflete o ciclo da xantofilo, foi extraído dos resultados da análise de fluorescência de clorofila, monitorando a cinética de relaxamento do NPQ após a comutação da luz. Essas medidas simultâneas foram realizadas por meio de um fluorômetro de clorofila de modulação de amplitude de pulso (PAM) e um radiômetro espectral. As sondas de fibra de ambos os instrumentos foram posicionadas próximas umas das outras para detectar sinais da mesma posição foliar. Uma fonte de luz externa foi usada para ativar a fotossíntese, e as luzes de medição e luz saturada foram fornecidas a partir do instrumento PAM. Este sistema experimental permitiu-nos de monitorar o PRI Light-dependent na planta intata e revelou que as mudanças luz-dependentes no PRI diferem significativamente entre o tipo selvagem e o mutante npq1 . Além disso, o PRI foi correlacionado fortemente com o QZ, significando que QZ reflete o ciclo do xantofila. Juntas, essas medidas demonstraram que a medida simultânea da reflectância foliar e da fluorescência da clorofila é uma abordagem válida para a avaliação dos parâmetros.

Introdução

A reflectância foliar é utilizada para sentir remotamente os índices de vegetação que refletem a fotossíntese ou traços nas plantas^1,2. 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 desenvolv....

Protocolo

1. cultivo de plantas de Arabidopsis

1. Mergulhe sementes de Arabidopsis Arabidopsis thaliana em água desionizada esterilizada em um microtubo, e incubar por 2 dias a 4 ° c no escuro.
2. Coloc aproximadamente quatro das sementes imbibed, frio-tratadas na superfície do solo usando uma micropipeta. Incubar os vasos plantados em uma câmara de crescimento com uma luz de 16 h (120 μmol fótons m^{– 2} s^{– 1}) e 8 h de período escuro a 22 ° c e 20 ° c, respectivamente.
3. Cresça uma planta por o potenciômetro diluindo outras plântulas após a germinação. Prepare pelo menos cinco potes. Incubar as plantas na câmara de crescimento ....

Resultados

A Figura 1 apresenta um diagrama esquemático do conjunto experimental para medir simultaneamente a fluorescência da clorofila e a reflectância foliar. As sondas de fibra do PAM e do radiômetro espectral foram ajustadas perpendicularmente à superfície foliar no suporte foliar no estágio de amostra feito medida, e uma lâmpada halógena foi usada para irradiação acóica de luz de direções esquerda e direita sem fundição Sombras. Os sinais PAM e refletância foliar .......

Discussão

Neste estudo, nós obtivemos a evidência adicional para mostrar que o PRI representa pigmentos do xantofila medindo simultaneamente a fluorescência da clorofila e a reflectância da folha.

Uma luz do halogênio, que tenha comprimentos de onda similares à luz solar, foi adaptada para o uso como uma fonte luminosa acóica para ativar a fotossíntese. Inicialmente, utilizamos uma fonte de luz LED branca para evitar danos térmicos da superfície foliar, mas isso produziu cinética lenta de relaxamento es.......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
Fonte de luz halógena	OptoSigma	SHLA-150
Medidor quântico de luz	LI-COR	LI-1000
PAM fluorômetro de clorofila	Walz	JUNIOR-PAM
PAM software de controle	Walz	WinControl-3.27
Padrão de refletância	Labsphere, Inc.	SRT-99-050
Radiômetro espectral	ADS Inc.	Field Spec3
Software de controle de radiômetro espectral	ADS Inc.	RS3