編者按：OJIP曲線即熒光快相，可以簡(jiǎn)單理解為把Fv/Fm的峰拉寬，放大，觀察和研究熒光上升的細(xì)節(jié)，從而獲得與原初光化學(xué)反應(yīng)有關(guān)的信息。測(cè)量熒光快相需要較高的時(shí)間分辨率，多款PAM熒光儀，如PAM-2500、Dual-PAM、Multi-Color-PAM、Phyto-PAM-Ⅱ等均具有熒光快相測(cè)量功能。那么PAM的調(diào)制技術(shù)與非調(diào)制（連續(xù)激發(fā)）熒光儀測(cè)出的OJIP曲線有什么區(qū)別？在數(shù)據(jù)分析和應(yīng)用的時(shí)候需要注意些什么？我們就這些大家關(guān)心的問(wèn)題，與快相熒光領(lǐng)域的資深專家，德國(guó)WALZ應(yīng)用科學(xué)家Gert Schansker博士進(jìn)行了探討。
葉綠素?zé)晒饪焖僬T導(dǎo)動(dòng)力學(xué)包含許多有用的信息，但由于JIP-test理論的諸多限制，導(dǎo)致這些信息可能難以充分利用。首先要注意JIP-test是基于純QA模型的，這意味著可變熒光完全由QA的氧化還原狀態(tài)所決定。這一概念由Duysens and Sweers (1963)提出。但我們從模擬研究中了解到的情況并非如此，否則強(qiáng)光下只需幾ms就可以達(dá)到最大熒光Fm，這與測(cè)量結(jié)果不符。早在1986年，Schreiber 1986, Neubauer and Schreiber/Schreiber and Neubauer 1987就廣泛而系統(tǒng)地闡述了基于調(diào)制測(cè)量光和800μs電子快門的熒光快相，命名為O-I1-I2-P。（譯者注：Schreiber教授是PAM發(fā)明人）
飽和脈沖誘導(dǎo)的多相熒光上升誘導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線，由初代PAM-100測(cè)量
1991/1992 Strasser and Govindjee發(fā)表了使用非快門系統(tǒng)（連續(xù)激發(fā)）測(cè)量的類似結(jié)果，命名為O-J-I-P，并將相關(guān)的數(shù)據(jù)處理和分析方法命名為JIP-test。雖然Schreiber一直強(qiáng)調(diào)I1相與J相的不同，但有學(xué)者認(rèn)為兩者實(shí)際上并無(wú)差別。JIP-test包含的一個(gè)重要?jiǎng)?chuàng)新就是以對(duì)數(shù)時(shí)間軸為坐標(biāo)?，F(xiàn)在，人們?cè)谡故究煜酂晒鈺r(shí)會(huì)很自然地以對(duì)數(shù)時(shí)間軸為坐標(biāo)，但我們很難意識(shí)到這在當(dāng)時(shí)是多么具有革命性。我們從Merope Tsimilli-Michael那里得知，對(duì)數(shù)時(shí)間軸的最初想法是由已過(guò)世的Tom Bannister提出的。以對(duì)數(shù)時(shí)間軸展示的多相熒光誘導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線（左，PAM調(diào)制測(cè)量；右，連續(xù)激發(fā)測(cè)量）在JIP-test中，J相是整個(gè)數(shù)據(jù)分析的核心。Reto Strasser等認(rèn)為O-J段是單個(gè)電荷分離區(qū)，而J-I-P段是多個(gè)電荷分離區(qū)。雖然有學(xué)者認(rèn)為O-J段實(shí)際上應(yīng)當(dāng)是2-3個(gè)電荷發(fā)生了分離，但重要的是曲線被分成了PSⅡ部分和后PSⅡ部分，這一觀點(diǎn)影響深遠(yuǎn)。七十年代，Strasser等提出了flux理論，并認(rèn)為OJIP曲線正是這一理論的完美載體。但是，通過(guò)JIP-test進(jìn)行數(shù)據(jù)處理時(shí)需要進(jìn)行各種的標(biāo)準(zhǔn)化，例如在O和P以及O和J之間進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化等等。需要標(biāo)準(zhǔn)化成為整個(gè)方法的一個(gè)弱點(diǎn)。以高溫脅迫為例，在重度高溫脅迫下，會(huì)有大量的PSII供體受損，此時(shí)飽和脈沖已無(wú)法激發(fā)出真正的Fm。另外，高溫脅迫也會(huì)導(dǎo)致Fo的上升，這可能是由QA與QB間的平衡發(fā)生變化而引起的。如果對(duì)這樣的數(shù)據(jù)進(jìn)行雙重標(biāo)準(zhǔn)化，曲線就會(huì)變得格外陡峭。Strasser等認(rèn)為這是快速供體存在的證據(jù)。然而，有研究發(fā)現(xiàn)如果不對(duì)曲線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，那么高溫脅迫對(duì)曲線斜率的影響就不復(fù)存在了（Toth et al. BBA 2007）。這表明Strasser等的快速供體理論很可能是標(biāo)準(zhǔn)化本身造成的人為假象。類似的問(wèn)題在其他脅迫中也存在。由于連續(xù)激發(fā)測(cè)量難以準(zhǔn)確獲得Fo和Fm，缺少這些數(shù)據(jù)，分析結(jié)果將難以避免地受到標(biāo)準(zhǔn)化的人為影響。另一個(gè)需要注意的問(wèn)題是，JIP-test是建立在Fo和Fm與葉片的葉綠素含量成正比的假設(shè)基礎(chǔ)上的。這一假設(shè)必須得到實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證，但事實(shí)并非如此。Din? et al. (BBA 2012)的研究表明，F(xiàn)m和Fo對(duì)葉綠素含量的變化并不敏感，直至葉綠素喪失達(dá)到80%。許多與衰老有關(guān)的研究也證實(shí)了這一點(diǎn)。這就意味著JIP-test中所有關(guān)于CS0和CSm的參數(shù)都失去了意義。還有一個(gè)需要注意的問(wèn)題就是J相。有研究 (Toth et al. PRES 2007)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)J對(duì)PQ的氧化還原狀態(tài)敏感。在特定脅迫下可加劇黑暗中PQ庫(kù)的還原程度，并獲得更高的FJ（和更低的1-VJ）。然而，實(shí)際情況可能更為復(fù)雜，因?yàn)闊嵯啵↗IP）的振幅可能也對(duì)特定脅迫敏感（有人在鹽脅迫的研究中注意到了這一現(xiàn)象）。低強(qiáng)度的遠(yuǎn)紅光也許能用來(lái)區(qū)分兩者。后來(lái)，Schrieber提出了一種通過(guò)PAM熒光儀在I1相的頂部疊加一個(gè)飽和閃光的方式，測(cè)量我們稱之為I1(max）的方法，這是一項(xiàng)重要的創(chuàng)新成果，可用于確定PSII反應(yīng)中心的周轉(zhuǎn)速率以及捕光天線的光學(xué)截面積等。箭頭所指為在I1相頂部疊加單周轉(zhuǎn)飽和閃光測(cè)量I1(max)正如前文所述，JIP-test是一種基于純QA模型的理論，你可以看到PSⅡ和小部分PQ庫(kù)的信息。但從動(dòng)力學(xué)角度看，基于JIP-test開發(fā)出的PSⅠ參數(shù)可能就沒(méi)有實(shí)際意義了。雖然通過(guò)生理學(xué)手段分析OJIP瞬態(tài)熒光曲線會(huì)更好，但即便如此，JIP-test中的許多參數(shù)也是非常有用的，關(guān)于這一點(diǎn)可以參考Kalaji et al. (PRES 2014 and PRES 2017)的文章。
相關(guān)閱讀：
