Name: Yaprak Reflektasyonu ve Klorofil Floresan Analizlerinin Eşzamanlı Ölçümleri ile Fotosentetik Davranışların Değerlendirilmesi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2019-08-09T15:00:00.000+00:00
Duration: 10 min 20 s
Description: Keşfedin, yaprak reflektansı ve klorofil floresans analizinin eşzamanlı ölçümüyle Arabidopsis'te fotosentetik davranışları gerçek zamanlı izleme yöntemini. Bu teknik, bitki sağlığının değerlendirilmesini geliştirir.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dr. Kouki Hikosaka'ya (Tohoku Üniversitesi) tartışmaları uyaran, çalışma alanı yla ilgili yardımları ve deneyler için araçlar için müteşekkiriz. Çalışma kısmen KAKENHI [hibe numaraları 18K05592, 18J40098] ve Naito Vakfı tarafından desteklenmiştir.

1. Arabidopsis bitkilerinin yetiştirilmesi
<ol><li>Arabidopsis thaliana tohumlarını sterilize edilmiş deiyonize suda mikrotüpte ıslatın ve karanlıkta 4 °C'de 2 gün kuluçkaya yatırın.</li>
	<li>Bir mikropipet kullanarak toprak yüzeyine imbibed, soğuk işlenmiş tohumlar yaklaşık dört yerleştirin. Ekilen saksıları sırasıyla 16 h ışık (120 μmol foton m–2 s–1)ve 8 saat karanlık periyotla 22 °C ve 20 °C'de bir büyüme odasına yerleştirin.</li>
	<li>Çimlenme den sonra diğer fideleri incelterek saksı başına bir bitki yetiştirin. En az beş tencere hazırlayın. Ek bir 4 hafta için büyüme odasında bitkiler inkübün. Deneyler için üç bitki kullanılır.</li>
	<li>Fotosentez ölçümleri için en genç, tam açık olgun yaprağı kullanın.</li>
</ol>2. Örnek sahnenin, fotosentetik aletlerin ve ışık kaynağının ayarlanması
NOT: Bu protokol için, yaprakları ve algılama sondalarını sabitlemekiçin özel olarak oluşturulmuş bir örnek sahne kullanılmıştır (Şekil 1).
<ol><li>Özel yapım numune aşamasına 1 cm çapında delikli 10 cm2 çelik plaka takın. Bu plakadaki delik büyüklüğü farklı yaprak örnekleri veya bitki türlerini barındıracak şekilde değiştirilebilir. Sahne algılama probları sabitleme için bir klip ve problar ve yaprak örnek arasındaki mesafeyi ayarlamak için bir ayarlayıcı vardır.</li>
	<li>Klorofil floresanve yaprak yansıtıcıölçümü için ince lif probları hazırlayın. Bu ince lif probları, aynı yaprak konumundan gelen sinyalleri ölçecek şekilde yakın bir şekilde konumlandırılır. NOT: Bir PAM klorofil florometresi ve spektral radyometre sırasıyla klorofil bir floresan ve yaprak yansıması sinyal tespiti için uyarlanmıştır. Her iki cihaz da sırasıyla 1 mm ve 2 mm çapında ince elyaf probları kullanır.</li>
	<li>Bu iki prob'u sıkıca birbirine bağlayın ve plastik bantla sarın.</li>
	<li>Bantlanmış probları koaksiyel lens tutucusu kullanarak örnek aşamaya takın (Şekil 1'e bakınız), ve yaprak yüzeyine dikey olarak yerleştirin. NOT: Spektral radyometredeki fiber optik kablonun görüş alanı α = 25°'dir. Bu yöntemde, lif sondası uçları ile yaprak yüzeyi arasındaki mesafe 1 cm'den kısadır. Bu nedenle, ölçüm yaprağı alanı hemen hemen bu lif aynıdır.</li>
	<li>Halojen ışık kaynağına cam elyaftan yapılmış biforked Bir ışık kılavuzu takın ve numune aşamasını yaklaşık 45°'lik açılarla her iki yönden ışınlayın. NOT: Doğal güneş ışığının dalga boyu dağılımına yakın olan halojen lamba, fotosentezi sağlamak için aktinik ışık olarak kullanılır. Halojen ışık kaynağı, yaprak yüzey sıcaklığındaki artışları önlemek için kızılötesine yakın uzun dalga boylarını kaldıran dahili bir soğuk filtre ile uyarlanmıştır (λ = 400-800 nm).</li>
	<li>Işık kaynağını, ışık gölgesi dökmeden örnek sahneyi düzgün bir şekilde aydınlatır şekilde ayarlayın.</li>
</ol>3. Yaprak yansıtıcı ve klorofil floresansının eşzamanlı ölçümlerinin ayarlanması
NOT: Tüm adımlar, aktinik ışık dışında ışığın algılanmasını önlemek için karanlık odada gerçekleştirilir. Zayıf-yeşil ışık (örneğin, yeşil selofanlı ışık) gerçek ölçümlerden önce kapatılmalıdır.
<ol><li>Yaprak numunesi ile örnek aşamasındaki problar arasındaki mesafenin ölçülmesi.<ol>
<li>Karanlıkta örnek sahnenin yaprak tutucusu üzerine bir test yaprağı yerleştirin. Sahnedeki çelik bir plakaya yaprağı bastırın (Şekil 1'deki siyah kare).</li>
		<li>PAM'i açın ve yaprak örneğini bir ölçüm ışığıyla ışınlanın. Klorofil floresan yoğunluklarının değerleri PAM kontrol yazılımı kullanılarak doğrulanır (bkz.</li>
		<li>Ayarlayıcıyı floresan yoğunluğunun yaklaşık 100'e göre ölçtemesi için hareket ettirin. Sonda ve yaprak arasındaki mesafeyi ölçün. Ayarlayıcıyı düzeltin ve mesafenin değerini ayarlayıcıya kaydedin.</li>
		<li>Ölçüm ışığını kapatın. Test yaprağını çıkarın.</li>
	</ol>
</li>
	<li>
Aktinik ışığın ışın lama yoğunluklarının ölçülmesi NOT: Işığa bağlı fotosentetik davranışları gözlemlemek için, yaprak örneğini ışınlamak için değişen yoğunlukta aktinik ışık kullanılır.<ol>
<li>Örnek yaprağın yerleştirileceği konuma bir ışık kuantum ölçer ayarlayın.</li>
		<li>Halojen ışık kaynağından Gelen ışığı ışınla ve yoğunluğunu ölçün.</li>
		<li>Işık kaynağı kadranın hangi konumlarının 30, 60, 120, 240 ve 480 μmol foton m–2 s–1yoğunlukları oluşturacağını belirleyin. NOT: Arabidopsis bitkileri 120 μmol foton m–2 s–1altında yetiştirilir; bu nedenle, aktinik ışığın ışın yoğunlukları küçük ve büyük yoğunluklar bir dizi sağlamak için seçilir.</li>
		<li>Kadrandaki her ışınlama yoğunluğunu işaretleyin.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Yansıma standardına göre ölçün. NOT: Her ışınlama yoğunluğunda yaprak yansıtma oranını hesaplamak için bir yansıma standardı gereklidir.<ol>
<li>Yaprak numunesinin konumuna yansıtma standardı olarak beyaz bir plaka yerleştirin.</li>
		<li>Spektral radyometreyi aç. Yansıtma sinyali spektral radyometre kontrol yazılımı ile gösterilir. Şu anda spektral veri yok çünkü ışınlayıcı ışık yok.</li>
		<li>Bu testteki en yüksek ışınlama yoğunluğu olan 480 μmol foton m–2 s–1ile ışınlamak için halojen lambayı açın.</li>
		<li>Doygunluğu önlemek için radyometrenin algılama gücünü ayarlayın.</li>
		<li>30, 60, 120, 240 ve 480 μmol fotonm–2 s–1ile aydınlatma altında 1 nm aralıklarla 450-850 nm arasında kayıt spektral yansıma . NOT: Her spektral ölçümde bir temel elektrik sinyali (karanlık akım) düzeltilir ve çıkarılır.</li>
	</ol>
</li>
</ol>4. Bir floresan yaprak yansıması ve klorofil eşzamanlı ölçümleri ve fotosentetik parametrelerin hesaplanması
<ol><li>Yaprak numune siseviyesinde bir bitki ayarlayın.<ol>
<li>Arabidopsis bitkisini büyüme odasıyla aynı sıcaklık ve neme sahip kontrollü karanlık odaya transfer edin.</li>
		<li>PSII reaksiyon merkezinden elektronları dağıtmak ve fotokimyasal olmayan söndürme yi gevşetmek için 22 °C'de 1 saat karanlıkta bitkiyi kuluçkaya yatırın.</li>
		<li>Karanlık uyarlanmış tüm bitkiyi numune aşamasının altınabir laboratuvar jakına yerleştirin (Şekil 1).</li>
		<li>Örnek yaprağı yaprak tutucuya sabitleyin, böylece yaprak yüzeyi algılama problarına dik olacak.</li>
	</ol></li>
	<li>PSII'nin maksimum kuantum veriminin ölçülmesi.<ol>
<li>PAM'i açın ve eğriyi kaydetmeye başlayın. Bu değere 0denir.</li>
		<li>Ölçüm ışığını açın ve eğrinin yanıt vermesi için yaklaşık 30 s bekleyin. Bu değere F0denir.</li>
		<li>PAM'den 0,8 s için 4000 μmol fotonların doymuş nabzını verin– 2 s–1.</li>
		<li>Artmış floresan yoğunluğu ile eğrideki ani artışen en yüksek değeri elde edin. Bu değere FMdenir.</li>
		<li>Aşağıdaki denklemi kullanarak PSII'nin karanlıktaki maksimum kuantum verimini (FV/FM)hesaplayın. FV/FM = (FM – F0) / FM 
</li>
	</ol></li>
	<li>Fotosentetik davranışların sabit durumda ölçülmesi.<ol>
<li>FM kaydından sonra ölçüm ışığı açık olan dış ışık kaynağı olarak halojen lambayı açın (bkz. 4.2.4). İlk olarak, yaprak örneğini en zayıf ışıkla ışınla (30 μmol fotonm–2 s–1).</li>
		<li>Yaprak yansımasını izlemek için aynı anda spektral radyometreyi açın.</li>
		<li>Fotosentetik reaksiyonun ışık koşullarında sabit bir duruma ulaşması için 20 dakika veya daha uzun bekleyin. Sabit durumda floresan yoğunluğu Fsdenir.</li>
		<li>Aktinik ışıkla aydınlatma sırasında 1 dk aralıklarla doyunur bir darbe tedarik edin. Darbeli ışık altında elde edilen maksimum floresan değeri Ne F M'denir.</li>
		<li>Aktinik ışığı yaktıktan sonra 20 dk'da FM' verilerini kaydedin.</li>
		<li>En iyi leştirilmiş tümleştirme zamanında 10 tarama yaparak, koyu akım çıkarma ile yaprak yansıtma verilerini alın.</li>
	</ol></li>
	<li>Fotosentetik parametrelerin sabit durumda hesaplanması.<ol>
<li>Aşağıdaki denklemi kullanarak, aktinik ışık altında doymuş darbeler ile ışınlanması ile tahmin edilebilir PSII fotokimya (ΦPSII),kuantum verimleri hesaplayın. ΦPSII = (FM'- FS) / FM′</li>
		<li>PSII reaksiyon merkezinden lineer elektron akını (LEF) aşağıdakigibi tahmin edin4 . LEF = Aktinik ışığın ışınlama yoğunluğu × ΦPSII × 0.5 × 0.84</li>
		<li>Aşağıdaki denklemi kullanarak termal dağılım ifade edilebilir NPQ, hesaplayın. NPQ = (FM - FM') / FM′ NOT: Işık enerjisi öncelikle fotosentez reaksiyonları tarafından tüketilir. Ancak, bitkiler fotosentez tarafından tüketilen enerjiden daha fazla ışık enerjisi emdiğinde, aşırı enerjiyi önlemek için termal dağılma mekanizmaları indüklenir.</li>
		<li>Aynı ışık koşullarında radyometre ile elde edilen spektral verileri kullanarak, yaprak yansıtma oranını aşağıdaki gibi hesaplayabilirsiniz. Yansıtma oranı = Ryaprağı / Rstandardı
</li>
		<li>Aşağıdaki gibi 531 nm ve 570 nm PRI hesaplayın. Bu iki dalga boyu yansıtma oranından çıkarılır. PRI = (R531–R570) / (R531+R570) NOT: R bir yansıtıcıdır.</li>
	</ol></li>
	<li>Fotokimyasal olmayan söndürme gevşeme kinetiğinin ölçülmesi.<ol>
<li>Fs ve yaprak yansıması elde ettikten sonra aktinik ışığı kapatın.</li>
		<li>Işığı kapattıktan sonra PAM tarafından 10 dakika boyunca klorofil floresansı izleyin.</li>
		<li>Karanlık gevşeme sırasında 1 dakika aralıklarla doyunur darbe sağlayın. Karanlığın altında doygunluk darbesi tarafından indüklenen maksimum floresan değeri FM''denir. Bir testte F M''den on tane alın. </li>
		<li>Aktinik ışığı kapattıktan sonra 2 dk ve 10 dk'da F M'' verilerini kaydedin. </li>
		<li>Setteki aktinik ışığı bir sonraki ışın yoğunluğuna, 60 μ mol fotonm–2 s–1'eçevirin.</li>
		<li>20 dakika boyunca bir ışık adaptasyonunu ve 1 dakika boyunca 1 dakika boyunca koyu bir gevşemeyi 1 dk aralıklarla zonklayan doygunluk ışığını tekrarlayın. Yukarıda açıklandığı gibi tüm verileri kaydedin. 120, 240 ve 480 μ mol fotonm–2 s–1'deışınlama kullanarak tüm adımları ve ölçümleri tekrarlayın.</li>
	</ol></li>
	<li>Gevşeme kinetiklerinden fotokimyasal olmayan söndürme parametrelerinin hesaplanması. NOT: NPQ'nun ışığa bağlı indüksiyonu,ışık kaynağı 13'ü kapatarak rahatlar. Gevşeme zaman ölçeklerini ayarlayarak her NPQ işlevini kesirlemek mümkündür.<ol>
<li>2 dk koyu adaptasyondan sonra FM'′ kullanarak qE (enerjiye bağlı söndürme) fraksiyonu tahmin edin. qE = (FM2m′'–FM') / FM′ NOT: QE fraksiyonu 1-2 dk içinde hızla tersine çevrilir. Bu fraksiyon esas olarak PsbS protonasyonu ve thylakoid membran13boyunca ışığa bağlı ΔpH bağlıdır xanthophyll dönüşüm, bir parçası içerir. Her ikisi de degradenin bozulması üzerine geri döndürülebilir.</li>
		<li>10 dk koyu adaptasyonsonra FM'′ kullanarak qZ (zeaxanthin bağımlı söndürme) fraksiyonu hesaplayın. qZ = (FM10m''–FM') / FM′ NOT: Aktinik ışık tan sonra yaklaşık 10 dakika sonra NPQ bir gevşeme kinetik bir xanthophyll döngüsü yansıtır14. Xanthophyll dönüşümünün çoğu yaklaşık 10 dakika (qZ) daha uzun zaman ölçeklerinde tersine çevrilir, çünkü dönüştürme vde (violaxanthin de-epoxidaz) enzimatik reaksiyon gerektirir. Fraksiyon, ΔpH'nin thylakoid membran boyunca bozulması ile de rahatlar.</li>
		<li>QI (fotoinhibitory durumu) aşağıdaki gibi hesaplayın. qI = (FM–FM10m'′) / FM′ NOT: NPQ fraksiyonları arasında en yavaş iyileşmenin PSII'nın fotohasarı olduğu düşünülmektedir (D1 cirosunu gösterir). 10 dk15tarafından kurtarılamayan fotoinhibitory durumunun (qI) bu fraksiyonu.</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol><li>Xue, J., Su, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Significant+remote+sensing+vegetation+indices%3A+A+review+of+developments+and+applications%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Sensors%22%5BJournal%5D)">Significant remote sensing vegetation indices: A review of developments and applications.</a> Journal of Sensors. 1353691, (2017).</li>
<li>Cotrozzi, L., Townsend, P. A., Pellegrini, E., Nali, C., Couture, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Reflectance+spectroscopy%3A+a+novel+approach+to+better+understand+and+monitor+the+impact+of+air+pollution+on+Mediterranean+plants%5BTitle%5D)+AND+%22Environmental+Science+and+Pollution+Research%22%5BJournal%5D)">Reflectance spectroscopy: a novel approach to better understand and monitor the impact of air pollution on Mediterranean plants.</a> Environmental Science and Pollution Research. 25 (9), 8249-8267 (2018).</li>
<li>Han, L., Yang, G., Yang, H., Xu, B., Li, Z., Yang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Clustering+Field-Based+Maize+Phenotyping+of+Plant-Height+Growth+and+Canopy+Spectral+Dynamics+Using+a+UAV+Remote-Sensing+Approach%5BTitle%5D)+AND+%22Frontiers+in+Plant+Science%22%5BJournal%5D)">Clustering Field-Based Maize Phenotyping of Plant-Height Growth and Canopy Spectral Dynamics Using a UAV Remote-Sensing Approach.</a> Frontiers in Plant Science. 9, 1638(2018).</li>
<li>Baker, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Chlorophyll+Fluorescence%3A+A+Probe+of+Photosynthesis+In%5BTitle%5D)+AND+%22Vivo.+Annual+Review+of+Plant+Biology%22%5BJournal%5D)">Chlorophyll Fluorescence: A Probe of Photosynthesis In.</a> Vivo. Annual Review of Plant Biology. 59 (1), 89-113 (2008).</li>
<li>Cruz, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamic+Environmental+Photosynthetic+Imaging+Reveals+Emergent+Phenotypes%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Systems%22%5BJournal%5D)">Dynamic Environmental Photosynthetic Imaging Reveals Emergent Phenotypes.</a> Cell Systems. 2 (6), 365-377 (2016).</li>
<li>Ruban, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantifying+the+efficiency+of+photoprotection%5BTitle%5D)+AND+%22Philosophical+Transactions+of+the+Royal+Society+B%3A+Biological+Sciences%22%5BJournal%5D)">Quantifying the efficiency of photoprotection.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 372 (1730), 20160393(2017).</li>
<li>Gamon, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Remote+sensing+of+the+xanthophyll+cycle+and+chlorophyll+fluorescence+in+sunflower+leaves+and+canopies%5BTitle%5D)+AND+%22Oecologia%22%5BJournal%5D)">Remote sensing of the xanthophyll cycle and chlorophyll fluorescence in sunflower leaves and canopies.</a> Oecologia. 85 (1), 1-7 (1990).</li>
<li>Gamon, J. A., Peñuelas, J., Field, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+narrow-waveband+spectral+index+that+tracks+diurnal+changes+in+photosynthetic+efficiency%5BTitle%5D)+AND+%22Remote+Sensing+of+Environment%22%5BJournal%5D)">A narrow-waveband spectral index that tracks diurnal changes in photosynthetic efficiency.</a> Remote Sensing of Environment. 41 (1), 35-44 (1992).</li>
<li>Rahimzadeh-Bajgiran, P., Munehiro, M., Omasa, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Relationships+between+the+photochemical+reflectance+index+%28PRI%29+and+chlorophyll+fluorescence+parameters+and+plant+pigment+indices+at+different+leaf+growth+stages%5BTitle%5D)+AND+%22Photosynthesis+Research%22%5BJournal%5D)">Relationships between the photochemical reflectance index (PRI) and chlorophyll fluorescence parameters and plant pigment indices at different leaf growth stages.</a> Photosynthesis Research. 113 (1-3), 261-271 (2012).</li>
<li>Niyogi, K. K., Grossman, A. R., Björkman, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Arabidopsis+mutants+define+a+central+role+for+the+xanthophyll+cycle+in+the+regulation+of+photosynthetic+energy+conversion%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell%22%5BJournal%5D)">Arabidopsis mutants define a central role for the xanthophyll cycle in the regulation of photosynthetic energy conversion.</a> Plant Cell. 10 (7), 1121-1134 (1998).</li>
<li>Kohzuma, K., Hikosaka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Physiological+validation+of+photochemical+reflectance+index+%28PRI%29+as+a+photosynthetic+parameter+using+Arabidopsis+thaliana+mutants%5BTitle%5D)+AND+%22Biochemical+and+Biophysical+Research+Communications%22%5BJournal%5D)">Physiological validation of photochemical reflectance index (PRI) as a photosynthetic parameter using Arabidopsis thaliana mutants.</a> Biochemical and Biophysical Research Communications. 498, 52-57 (2018).</li>
<li>Hikosaka, K., Noda, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modeling+leaf+CO2+assimilation+and+Photosystem+II+photochemistry+from+chlorophyll+fluorescence+and+the+photochemical+reflectance+index%5BTitle%5D)+AND+%22Plant%2C+Cell+and+Environment%22%5BJournal%5D)">Modeling leaf CO2 assimilation and Photosystem II photochemistry from chlorophyll fluorescence and the photochemical reflectance index.</a> Plant, Cell and Environment. 42 (2), 730-739 (2019).</li>
<li>Brooks, M. D., Sylak-Glassman, E. J., Fleming, G. R., Niyogi, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+thioredoxin-like%2F%CE%B2-propeller+protein+maintains+the+efficiency+of+light+harvesting+in+Arabidopsis%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">A thioredoxin-like/β-propeller protein maintains the efficiency of light harvesting in Arabidopsis.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (29), E2733-E2740 (2013).</li>
<li>Nilkens, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Identification+of+a+slowly+inducible+zeaxanthin-dependent+component+of+non-photochemical+quenching+of+chlorophyll+fluorescence+generated+under+steady-state+conditions+in+Arabidopsis%5BTitle%5D)+AND+%22Biochimica+et+Biophysica+Acta+%28BBA%29+-+Bioenergetics%22%5BJournal%5D)">Identification of a slowly inducible zeaxanthin-dependent component of non-photochemical quenching of chlorophyll fluorescence generated under steady-state conditions in Arabidopsis.</a> Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 1797 (4), 466-475 (2010).</li>
<li>Davis, G. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Limitations+to+photosynthesis+by+proton+motive+force-induced+photosystem+II+photodamage%5BTitle%5D)+AND+%22Elife%22%5BJournal%5D)">Limitations to photosynthesis by proton motive force-induced photosystem II photodamage.</a> Elife. 5, 16921(2016).</li>
<li>Wong, C. Y. S., Gamon, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+photochemical+reflectance+index+provides+an+optical+indicator+of+spring+photosynthetic+activation+in+evergreen+conifers%5BTitle%5D)+AND+%22New+Phytologist%22%5BJournal%5D)">The photochemical reflectance index provides an optical indicator of spring photosynthetic activation in evergreen conifers.</a> New Phytologist. 206 (1), 196-208 (2015).</li>
<li>Miyake, C., Amako, K., Shiraishi, N., Sugimoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Acclimation+of+Tobacco+Leaves+to+High+Light+Intensity+Drives+the+Plastoquinone+Oxidation+System%E2%80%94Relationship+Among+the+Fraction+of+Open+PSII+Centers%2C+Non-Photochemical+Quenching+of+Chl+Fluorescence+and+the+Maximum+Quantum+Yield+of+PSII+in+the+Dark%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+and+Cell+Physiology%22%5BJournal%5D)">Acclimation of Tobacco Leaves to High Light Intensity Drives the Plastoquinone Oxidation System—Relationship Among the Fraction of Open PSII Centers, Non-Photochemical Quenching of Chl Fluorescence and the Maximum Quantum Yield of PSII in the Dark.</a> Plant and Cell Physiology. 50 (4), 730-743 (2009).</li>
<li>Munekage, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cyclic+electron+flow+around+photosystem+I+is+essential+for+photosynthesis%5BTitle%5D)+AND+%22Nature%22%5BJournal%5D)">Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis.</a> Nature. 429 (6991), 579-582 (2004).</li>
<li>Tubuxin, B., Rahimzadeh-Bajgiran, P., Ginnan, Y., Hosoi, F., Omasa, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Estimating+chlorophyll+content+and+photochemical+yield+of+photosystem+II+%28%CE%A6PSII%29+using+solar-induced+chlorophyll+fluorescence+measurements+at+different+growing+stages+of+attached+leaves%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Experimental+Botany%22%5BJournal%5D)">Estimating chlorophyll content and photochemical yield of photosystem II (ΦPSII) using solar-induced chlorophyll fluorescence measurements at different growing stages of attached leaves.</a> Journal of Experimental Botany. 66 (18), 5595-5603 (2015).</li>
</ol>

Yazarın açıklayacak bir şeyi yok.

Bu çalışmada, PRI'nin klorofil floresansını ve yaprak reflektünü eş zamanlı olarak ölçerek kanthophyll pigmentlerini temsil ettiğini gösteren ek kanıtlar elde ettik.
Güneş ışığına benzer dalga boylarına sahip bir halojen ışık, fotosentezi etkinleştirmek için aktinik ışık kaynağı olarak kullanılmak üzere uyarlanmıştır. Biz başlangıçta yaprak yüzeyinin termal hasar görmesini önlemek için beyaz bir LED ışık kaynağı kullanılır, ama bu üretilen yavaş karanlık gevşeme kinetik ve son derece yüksek qI...

Yaprak yansıtma, bitkilerde fotosentez ivediliği veya özellikleri yansıtan bitki ideklerini uzaktan algılamak için kullanılır1,2. Kızılötesi yansıma sinyallerine dayanan normalleştirilmiş fark bitki indeksi (NDVI), klorofil ile ilgili özelliklerin saptanmasında en yaygın bilinen bitki indekslerinden biridir ve ekoloji ve tarımsal bilimlerde ağaçlarda veya bitkilerde çevresel tepkilerin göstergesi3. Saha çalışmalarında, birçok parametre (örneğin, klorofil indeksi (CI), su indeksi (WI), vb. geliştirilmiş ve kullanılmış olsa da, bu parametrelerin doğrudan (veya dolaylı olarak) algılandığı birkaç ayrıntılı doğrulama mutantlar kullanılarak yapılmıştır.
Klorofil floresansının pulse-genlik modülasyonu (PAM) analizi fotosentetik reaksiyonları ve fotosistem II (PSII)4ile ilgili süreçleri ölçmek için etkili bir yöntemdir. Klorofil floresan bir kamera ile tespit edilebilir ve fotosentez mutantlar tarama için kullanılan5. Ancak, klorofil floresan kamera tespiti, saha çalışmalarında uygulanması zor olan karanlık tedavi veya ışık doygunluğu darbeleri gibi karmaşık protokoller gerektirir.
Yaprak emilen güneş ışığı enerjisi ağırlıklı olarak fotosentetik reaksiyonlar tarafından tüketilir. Buna karşılık, aşırı ışık enerjisinin emilimi fotosentetik moleküllere zarar veren reaktif oksijen türleri oluşturabilir. Aşırı ışık enerjisi olmayan fotokimyasal söndürme (NPQ) mekanizmaları6ile ısı olarak dağıtılmalıdır. Yaprak yansıtma parametrelerindeki ışığa bağlı değişiklikleri yansıtan fotokimyasal yansıma indeksi (PRI), 531 ve 570 nm (referansdalga boyu) 7,8dar bant yansıtıcısından türetilmiştir. Klorofil floresananalizinde NPQ ile ilişkili olduğu bildirilmiştir9. Ancak, NPQ xanthophyll döngüsü, devlet geleneği ve fotoinhibisyonu içeren kompozit bir parametre olduğundan, ayrıntılı doğrulama PRI parametre ölçer anlamak için gereklidir. Biz xanthophyll döngüsü, xanthophyll pigmentlerin de-epoksidasyon içeren bir termal dağılım sistemi (antheraxanthin ve zeaxanthin için violaxanthin) ve NPQ ana bileşeni üzerinde duruldu çünkü PRI ve bu dönüşüm arasındaki korelasyon pigmentler önceki çalışmalarda bildirilmiştir8.
Arabidopsis'te fotosenteze bağlı birçok mutant izole edilmiş ve tanımlanmıştır. Bu viyolaxanthin de-epoksidaz bir mutasyon taşır çünkü npq1 mutant zeaxanthin birikmez (VDE), hangi zeaxanthin dönüşümkatalizler 10 . PRI sadece xanthophyll pigmentler değişiklikleri algılar olup olmadığını belirlemek için, aynı anda npq1 ve yabani tip aynı yaprak alanında PRI ve klorofil floresan ölçülen ve daha sonra karanlık gevşeme değişen zaman ölçeklerinde npQ diseksiyon ayıklamak için xanthophyll ile ilgili bileşen11. Bu eşzamanlı ölçümler bitki ideklerinin atanması için değerli bir teknik sağlar. Ayrıca, PRI brüt birincil verimlilik (GPP) ile ilişkili olduğundan, PRI'yi tam olarak bir bileşeneatama yeteneği ekoloji 12'de önemli uygulamalara sahiptir.

<table><tbody><tr><td>Halojen ışık kaynağı</td><td>OptoSigma</td><td>SHLA-150</td><td></td></tr><tr><td>Işık kuantum ölçer</td><td>LI-COR</td><td>LI-1000</td><td></td></tr><tr><td>PAM klorofil florometre</td><td>Walz</td><td>JUNIOR-PAM</td><td></td></tr><tr><td>PAM kontrol yazılımı</td><td>Walz</td><td>WinControl-3.27</td><td></td></tr><tr><td>Yansıtma standardı</td><td>Labsphere, Inc.</td><td>SRT-99-050</td><td></td></tr><tr><td>Spektral radyometre</td><td>ADS Inc.</td><td>Field Spec3</td><td></td></tr><tr><td>Spektral radyometre kontrol yazılımı</td><td>ADS Inc.</td><td>RS3</td><td></td></tr></tbody></table>

yaprak reflektasyonu ve klorofil floresan analizlerinin eşzamanlı Ölçümleri ile fotosentetik davranışların değerlendirilmesi

Evaluation of Photosynthetic Behaviors by Simultaneous Measurements of Leaf Reflectance and Chlorophyll Fluorescence Analyses

Klorofil bir floresan analizi yaygın bozulmamış bitkilerde fotosentetik davranışları ölçmek için kullanılır, ve verimli fotosentez ölçmek birçok parametre geliştirilmesi ile sonuçlandı. Yaprak yansıtma analizi, fotosentez sırasında termal enerji dağılımının bir göstergesi olarak kullanılabilen fotokimyasal yansıma indeksi (PRI) de dahil olmak üzere ekoloji ve tarımda çeşitli bitki idekleri sağlar. fotokimyasal olmayan söndürme (NPQ). Ancak, NPQ bileşik bir parametre olduğundan, PRI parametresinin doğasını anlamak için doğrulaması gereklidir. PRI parametresinin değerlendirilmesi için fizyolojik kanıt elde etmek için, aynı anda kanthophyll döngüsü kusurlu mutant(npq1)ve yabani tip Arabidopsis bitkilerde klorofil floresan ve yaprak yansıması ölçüldü. Ayrıca, büyük olasılıkla xanthophyll döngüsünü yansıtan qZ parametresi, ışığı kapattıktan sonra NPQ gevşeme kinetiği izleyerek klorofil floresan analizi sonuçlarından çıkarıldı. Bu eşzamanlı ölçümler pulse-genlik modülasyonu (PAM) klorofil florometresi ve spektral radyometre kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Her iki cihazdan gelen lif probları aynı yaprak konumundan gelen sinyalleri tespit etmek için birbirine yakın konumlandırılmış. Fotosentezi etkinleştirmek için harici bir ışık kaynağı kullanıldı ve pam aletinden ölçüm ışıkları ve doymuş ışık sağlandı. Bu deneysel sistem bozulmamış bitki ışık bağımlı PRI izlemek için bize sağladı ve PRI ışık bağımlı değişiklikler vahşi türü ve npq1 mutant arasında önemli ölçüde farklılık ortaya koymuştur. Ayrıca, PRI güçlü qZ ile ilişkili olduğunu, qZ xanthophyll döngüsünü yansıtan anlamına gelir. Bu ölçümler birlikte yaprak refleks ve klorofil floresansının eşzamanlı olarak ölçülmesinin parametre değerlendirmesi için geçerli bir yaklaşım olduğunu göstermiştir.

Şekil 1, klorofil floresansını ve yaprak yansımasını aynı anda ölçmek için kurulan deneysel in şematik bir diyagramını sunar. PAM ve spektral radyometrenin lif probları, özel yapım numune aşamasında yaprak tutucudaki yaprak yüzeyine dik olarak ayarlanmış ve halojen lamba, hem sol hem de sağ yönlerden herhangi bir döküm yapmadan aktinik ışık ışınlaması için kullanılmıştır. Gölge. PAM ve yaprak yansıtma sinyalleri ayrı sistemlerin yazılımı kullanılarak tespit e...

Daha yüksek tesislerde fotosentetik tepkileri incelemek için yeni bir teknik yaklaşım tanımlıyoruz. Arabidopsis'te aynı yaprak alanı.

Yaprak Reflektasyonu ve Klorofil Floresan Analizlerinin Eşzamanlı Ölçümleri ile Fotosentetik Davranışların Değerlendirilmesi

Chlorophyll a fluorescence analysis is widely used to measure photosynthetic behaviors in intact plants, and has resulted in the development of many ...

Zaten bilinen mutant bitki modeli kullanılarak klorofil floresan analizi ile yaprak yansıtma eşzamanlı ölçüm yeni yansıma parametrelerinin oluşturulmasını kolaylaştırır. Yöntemimiz ile yeni yaprak yansıtma parametrelerinin inşası, doğal çevre koşullarında değişen bitki davranışlarının gerçek zamanlı olarak izlenmesine olanak sağlar. Bir denemeye başlamadan önce bu şemada gösterildiği gibi bir ölçüm sistemi ayarlayın.Örnek bir sahne, ışık kaynağı, PAM florometresi ve spektral radyometre ile. Sonraki özel yapılmış örnek aşamasına bir cm çapında delik ile 10 cm kare çelik plaka takın. Ve iki ince lif sondalarını birbirine sıkıca sığdırın.Sondaları plastik bantla sarın. Ardından bantlanmış probları örnek aşamaya kesmek için bir tutucu kullanın. Probları örnek aşamasına dikey olarak yerleştirin.Ve halojen ışık kaynağına cam elyaftan yapılmış biforked ışık kılavuzu takın. Daha sonra örnek sahneyi her iki yönden de yaklaşık 45 derecelik açıyla ortadan kaldırın. Işık kaynağını, ışık gölgesi dökmeden örnek sahneyi düzgün bir şekilde aydınlatabilecek şekilde ayarlamak.Sol yansıma ve klorofil floresan analizinin eşzamanlı ölçümü için, yeşil selofan ışıklı karanlık bir odada numune aşamasının yaprak tutucuya bir test tesisi yerleştirin ve sahnedeki çelik plakade ki deliğe değin. Zayıf yeşil ışığı kapattıktan sonra PAM florometresini açın ve yaprak örneğini bir ölçüm ışığıyla yok edin. Ayarlayıcıyı floresan yoğunluğuyaklaşık 100'ü ölçebilsin ve sonda ile yaprak arasındaki mesafeyi ölçebilsin diye hareket ettirin.Ayarlayıcıyı yerinde sabitle ve mesafenin değerini ayarlayıcıya kaydedin. Daha sonra ölçüm ışığını kapatın ve test tesisini çıkarın. Aktinik ışık yoğunluğu ölçümü için örnek yaprağın yerleştirileceği konuma bir ışık kanteksi yerleştirin.Ve ışık kaynağının yoğunluğunu ölçmek için halojen ışık kaynağından gelen ışığı ışınla. Işık kaynağı kadranının hangi konumlarının saniyede metre kare başına 30, 60, 120, 240 ve 480 mikromolar proton yoğunluk oluşturduğunu belirleyin. Yaprak numunesinin konumuna yansıtıcı standart olarak beyaz bir plaka yerleştirin.Ve spektral radyometreyi aç. 350 ve 850 nanometre arasında spektral yansıma ayarlayın. Işınlayıcı ışık olmadığı için şu anda spektral veri yok.Halojen lambayı açarak saniyede 480 mikromolar foton ile ışınlandırın. Bu testteki en yüksek ışınlama yoğunluğunu ayarlayın ve doygunluğu önlemek için radyometrenin algılama gücünü ayarlayın. Daha sonra saniyede metrekare başına metre başına 30, 60, 120, 240 ve 480 mikromolar fotonile aydınlatma altında spektral yansımayı kaydedin.Yaprak yansımasının eşzamanlı ölçümü ve klorofil floresan analizi için bitkiyi büyüme odasından aynı sıcaklık ve nemle karanlık odaya aktarın. Bir saat sonra yaprak örnek pozisyonda bir Arabidopsis bitki yerleştirin. Örnek yaprağı da yaprağa sabitleyin, böylece yaprak yüzeyi algılama problarına dik olacak.PAM florometresini açın ve eğri kaydını başlatın. Bu değere sıfır denir. Ölçüm ışığını açın ve eğrinin yanıt vermesi için yaklaşık 30 saniye bekleyin.Bu değere F sıfır denirdi. PAM'den saniyede 0,8 saniye boyunca metre kare başına 4,000 mikromolar foton doymuş darbe verin ve daha yüksek floresan yoğunluğuyla eğrideki ani sıçramanın en yüksek değerini elde edin. Bu değer fm.Then karanlıkta fotoğraf sisteminin iki maksimum kuantum verimi hesaplamak için formülü kullanın denir.Sabit durumda fotosentetik davranışları ölçmek için, Fm kaydettikten sonra saniyede metre kare başına 30 mikromolar foton ile yaprak örneği ışınlamak. Yaprak yansımasını izlemek için spektral radyometreyi açarak. Fotosentetik reaksiyonun sabit bir duruma ulaşması için en az 20 dakika bekleyin.Bu reaksiyon döneminde doygunluk darbesi bir dakika aralıklarla verilir. Sabit durumun floresan yoğunluğuna Fs denir.20 dakikalık darbeli ışıktan sonra elde edilen maksimum floresan değerine Fm asal denir. Bu noktada spektral yansımayı kaydedin.Sabit durumda fotosentez aktivitesini hesaplamak için aktinik ışık altında doymuş darbeler ile ışınlanması ile tahmin edilebilir fotoğraf sistemi iki kuantum verimleri hesaplamak. Fotoğraf sisteminden gelen doğrusal elektron akısı iki reaksiyon merkezini tahmin edin. Daha sonra fotokimyasal olmayan söndürme yi hesaplayın ve 531 ve 570 nanometreden fotokimyasal yansıma indeksi hesaplayın.Fs ve yaprak yansıması elde ettikten sonra aktinik ışık kapatın ve karanlık gevşeme sırasında bir dakika aralıklarla doyunur darbe sağlar. Karanlığın altındaki doygunluk darbesitarafından indüklenen maksimum floresan değerine Fm çift asal denir. Ve aktinik ışığı kapattıktan sonra Fm çift asal verilerini 2 ve 10 dakika içinde kaydedin.Gevşeme bağlayıcılarından fotokimyasal olmayan söndürme parametrelerini hesaplamak için, iki dakikalık karanlık adaptasyon Fm çift asal veri ile qE tahmin edin. 10 dakikalık koyu adaptasyon Fm çift asal veri ile zanthoxylum bağımlı söndürme, qZ, hesaplayın. Sonra fotoğraf inhibitör durumunu hesaplayın.Bir sonraki ölçüm olarak saniyenin karesi başına 60 mikromolar fotonlarda aktinik ışığı açın ve aynı ölçümü tekrarlayın. Bu temsili deneyde yabani tip ve mutant Arabidopsis bitkileri karşılaştırıldı. Yaprak yansımasından hesaplanan fotokimyasal yansıma indeksi PRI'deki değişim, PAM florometresi tarafından tahmin edildiği gibi foto-fotosistem ikiden gelen ışığa bağlı doğrusal elektron akışına karşı çizilmiştir.Bu deneyde PRI'deki değişim, yabani tip bitkilerdeki doğrusal elektron akışıyla negatif olarak ilişkiliydi, ancak mutant bitkilerde değil. xanthophyll döngüsünü temsil eden qZ, fotokimyasal olmayan söndürmenin karanlık gevşeme bağlarından kesirlendi ve PRI'deki değişikliğe karşı çizildi. Bu analizde qZ da kuvvetle pri her iki bitki suşları için değişiklik ile ilişkili olduğunu, PRI xanthophyll döngüsünü yansıttığını ima.Aynı ışık kaynağı veya yoğunluğu kullanarak aynı yaprak alanının eşzamanlı ölçümü için, yaprağı dikey olarak konumlandırmak için sabitleme cihazındaki aynı algılama lifini kullanın. Yansıma spektroskopisi, bitki moleküler mekanizmalarını açıklamak için yabani tip ve mutant bitkilerde çeşitli fenotiplerin analizinde kullanılma potansiyeline sahiptir.

evaluation-photosynthetic-behaviors-simultaneous-measurements-leaf

Research

JoVE Journal

Bioengineering

Biyomühendislik

Bu prosedürün amacı, mikroalg taraması için bir mikrotitre plaka formatı kullanmanın tekrarlanabilirliğini ve uyarlanabilirliğini göstermektir. Bu hızlı elek, küçük hacimli bakteriyel-alg ko-kültürleri ile Fotosistem II (PSII) sağlığının bir göstergesi olarak fotosentetik verimi ölçmek için SU-Darbe-Genlik Modülasyonlu (WATER-PAM) florometriyi birleştirir.

Küçük Hacim Biyodeneyler SU-Pulse-Genlik Modülasyonlu (SU-PAM) fluorometri Kullanma Bakteriyel / Fitoplankton Co-kültür değerlendirilmesi için

Bir deneysel protokol toprak bitki kök sistemleri RGB ve hyperspectral görüntüleme ile yetiştirilen değerlendirilmesi için sunulmaktadır. RGB görüntü zaman serisi hyperspectral chemometric bilgilerle tarar kombinasyonu bitki kök dynamics anlayışlar en iyi duruma getirir.

RGB ve bitki fenotipleme ve fizyolojik araştırma için spektral kök görüntüleme: deneysel kurulum ve iletişim kuralları görüntüleme

Burada, bitki büyüme davranış ve özellikle fenotipleri tekrarlanabilir bir şekilde eğitim için bir iletişim kuralı mevcut. Değişken ve aynı zaman istikrarlı ışık koşulları sağlamak için nasıl gösterir. Uygun analizleri yeterli örnek numaraları ve geçerli istatistiksel değerlendirme bağlıdır.

Farklı ışık nitelikleri Arabidopsis thaliana büyüme davranış analizi

Bu protokol, förster rezonans enerji transferini (FRET) rhodamine bazlı floresan problar ve lignin polimeri arasında doğrudan kalın bitki bölümlerinde değerlendirmek için spektral ve floresan ömür ölçümlerini birleştiren orijinal bir kurulum tanımlamaktadır.

Floresan Problar ve Lignin Bitki Kesitlerinde Doğal Otofloresan Dayalı SFLIM Ile Etkileşimlerinin Ölçülmesi

Hızlı tekrarlama hızı florometresi (FRRf), fotosistem II fotofizyolojisini ve birincil üretkenliği ölçmek için faydalı bir yöntemdir. Burada, küvet tipi FRRf kullanarak substrat zooplankton üzerindeki epizoik alglerin, Colacium sp.'nin PSII fotofizyolojisini ölçmek için bir protokol tarif ediyoruz.

Colacium sp.'nin Bağlı Aşamasının Fotofizyolojisinin Küvet Tipi Hızlı Tekrarlama Hızı Florometresi ile Ölçülmesi

Protokol, fotokimyasal olmayan söndürmenin gevşemesini darbe genliği modülasyonlu klorofil florometri ile ölçmek için yüksek verimli bir yöntem sunmaktadır. Yöntem, tarlada yetiştirilen Glisin max'a uygulanır ve genetik çeşitliliği veya üreme popülasyonlarını taramak için diğer türlere uyarlanabilir.

Darbe Genliği Modülasyonlu Klorofil Florometrisi Kullanılarak Mahsullerde Fotokimyasal Olmayan Söndürmenin Yüksek Verimli Analizi

Klorofil floresansı kullanılarak düşük CO2 ile muamele edildikten sonra bitkilerde fotosentetik verimlilikteki değişiklikleri ölçmek için bir yaklaşım tanımladık.

Fotorespiratuar Mutantlarda Fotosentetik Etkinliğin Klorofil Floresan Analizi ile Değerlendirilmesi

Bu protokol, spektral analize dayalı olarak kırmızı alglerdeki fikobiliprotein değişikliklerinin adım adım otofloresan görüntülemesini ve değerlendirilmesini açıklamaktadır. Bu, yalnızca kıt materyalin mevcut olduğu ve hücrelerin laboratuvar koşullarında yavaş büyüdüğü veya hiç büyümediği aşırı habitatlara hücresel adaptasyonu değerlendirmek için etiketsiz ve tahribatsız bir yöntemdir.

Kırmızı Alg Fizyolojisini Değerlendirmek için Otofloresan Görüntüleme

Burada, Arabidopsis fide de-etiolasyonunun erken aşamalarında klorofil biyosentezinin izlenmesi için tasarlanmış gelişmiş bir aracı açıklıyoruz. Yeni metodoloji, yüksek uzamsal ve zamansal çözünürlükte non-invaziv gerçek zamanlı klorofil floresan görüntüleme sağlar.

Arabidopsis De-etiolasyonunun Erken Aşamalarında Klorofil Biyosentez Kinetiğinin Belirlenmesi için Non-İnvaziv Test

Bu el yazması, fotosistem II kuantum verimliliği, spektral yansıtma ve bitki mimarisinin otonom alan ölçümleri için yıkıcı olmayan, yüksek verimli bir yaklaşımı tanımlar; bu yaklaşım, agronomik ve ıslah saha denemelerinde büyük ölçekli örtülü fotosentez fenotipini mümkün kılar.

Otonom bir robot kullanılarak ürün bitkilerinde fotosentetik verimliliğin yüksek verimli ve sahada taraması

Keşfedin, yaprak reflektansı ve klorofil floresans analizinin eşzamanlı ölçümüyle Arabidopsis'te fotosentetik davranışları gerçek zamanlı izleme yöntemini. Bu teknik, bitki sağlığının değerlendirilmesini geliştirir.

Yaprak Reflektasyonu ve Klorofil Floresan Analizlerinin Eşzamanlı Ölçümleri ile Fotosentetik Davranışların Değerlendirilmesi

Daha fazla video keşfet