德國(guó)WALZ公司首席科學(xué)家,PAM熒光測(cè)量技術(shù)發(fā)明人,烏茲堡大學(xué)教授Ulrich Schreiber,在多種實(shí)驗(yàn)條件下監(jiān)測(cè)鐵氧還蛋白比吸收率變化,研究證實(shí)利用DUAL-KLAS-NIR可在C3植物中監(jiān)測(cè)到圍繞PSI的環(huán)式電子傳遞。
四通道動(dòng)態(tài)LED陣列近紅外光譜儀DUAL-KLAS-NIR,是德國(guó)WALZ公司于2016年推出的一款光合作用研究設(shè)備,可同步監(jiān)測(cè)光合生物的PSI活性(P700)、PSII活性(葉綠素?zé)晒猓?、PC(質(zhì)體藍(lán)素)與Fd(鐵氧還蛋白)的氧化還原過(guò)程,同時(shí)可監(jiān)測(cè)全葉綠素a熒光(wholeleaf Chl a fluorescence, 波長(zhǎng)>760, 540nm激發(fā))。
本研究在活體Fd,P700和PC在近紅外區(qū)域(NIR,780-1000nm)測(cè)量的基礎(chǔ)上,提出了新的測(cè)量方法。該方法將測(cè)量集中在暗-光,光-暗轉(zhuǎn)換過(guò)程中,此時(shí)Fd表現(xiàn)出最大的氧化還原狀態(tài)變化。暗適應(yīng)后,中度光強(qiáng)誘導(dǎo)的Fd信號(hào)變化過(guò)程與葉綠素?zé)晒庹T導(dǎo)的Kautsky效應(yīng)相平行,且兩種信號(hào)都會(huì)受到O2去除的影響,表現(xiàn)出類(lèi)似的效應(yīng)。
在光激活線性電子傳遞(LET)前,短光脈沖誘導(dǎo)的一種快速類(lèi)型的Fd再氧化現(xiàn)象,可反映PSI環(huán)式電子傳遞(CET)。與C3植物相比,這一現(xiàn)象在C4植物中表現(xiàn)得更為明顯。短光脈沖之后Fd再氧化的速率可反映光激活的線性電子傳遞,其在很低的光強(qiáng)下即出現(xiàn),并緩慢逆轉(zhuǎn)(半衰期約20 min)。
照射強(qiáng)遠(yuǎn)紅光(FR,740 nm)會(huì)展現(xiàn)PSI的兩個(gè)部分,PSI(線性電子傳遞)和PSI(環(huán)式電子傳遞),其與Fd在關(guān)閉遠(yuǎn)紅光后的再氧化及P700和PC間的表觀平衡常數(shù)存在差異。Fd氧化和P700與PC還原的平衡信息為識(shí)別環(huán)式電子傳遞提供了關(guān)鍵信息。
對(duì)C4植物玉米與C3植物向日葵和長(zhǎng)春藤的比較研究,得出結(jié)論:兩種類(lèi)型的PSI不僅存在于C4植物(葉肉細(xì)胞和維管束鞘細(xì)胞)中,也同樣存在于C3植物(基粒末端膜和基質(zhì)片層)中。
DUAL-KLAS-NIR為光合作用開(kāi)辟了一個(gè)全新的研究領(lǐng)域,實(shí)時(shí)顯示P700,PC和Fd在活體材料中的氧化還原狀態(tài),在線解卷積氧化還原信號(hào)。實(shí)現(xiàn)PS I及其供體側(cè)和受體側(cè)氧化還原動(dòng)力學(xué)的同步測(cè)量,解構(gòu)它們與光系統(tǒng)I的復(fù)雜相互作用,深入探究圍繞PS I的環(huán)式電子傳遞。該設(shè)備的推出為活體條件下研究PSI開(kāi)啟了新紀(jì)元。