多功能調制葉綠素熒光儀MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ

2025-05-20 15:45:16 80閱讀次數

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搭載多波長激發光源，調制模式具備完整的PAM功能，可測量PSⅡ功能性捕光截面Sigma(Ⅱ)

非調制泵浦探針技術，可監測OEC狀態與衰減，周期-4-震蕩，類胡蘿卜素三重態能量弛豫

近日，德國WALZ公司在其網站正式上線其潛心研發的新款多功能調制葉綠素熒光儀MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ。新款MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ是一款緊湊型儀器，同時包含兩種截然不同的技術：單翻轉閃光動力學(STK)和PAM技術。

MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ的亮點

? 一臺儀器兩種功能：非調制超快閃光動力學分析和多激發波長調制(PAM)應用；

? 超快時間分辨率：一套完整的快速測量組合(時間分辨率低至0.3μs)，可以探測PSⅡ供體側放氧復合體Period-4震蕩和類胡蘿卜素三重態(Car-trip)的生成與能量弛豫；

? 多激發波長調制(PAM) 測量應用，可以探測PSⅡ受體側、電子傳遞鏈和光合作用光化學活性；

? 兩種技術組合使用：例如使用3 μs飽和閃光，通過PAM測量光監測誘導熒光信號的衰減動力學。測量光頻率按對數遞減。

MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ的新功能

? 高時間分辨率：新的STK探測器提供0.3 μs的時間分辨率；

? 時間分辨閃光響應：MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ可以測量飽和 μs 閃光期間的熒光產量，并可以區分類胡蘿卜素三重態淬滅(TQ)和供體側依賴性淬滅(DQ)；

? 高精度：為了詳細分析閃光響應，它們的時間非常精確且可重現，閃光的形狀接近矩形，LED需要大約0.5μs才能達到完全強度。為閃光配置文件校正提供了一個特殊的例程；

? 極強的閃光：使用EDST發射器檢測器單元可以實現超過1000000 μmol 440 nm m^-2 s^-1的閃光強度(每μs產生超過1個激發)；

? 泵浦探針：具有可變暗間隔 ?t(從1μs到10ms)的雙閃實驗，允許對各種形式的淬滅進行高度靈活的弛豫測量；

? 周期4振蕩：高達100Hz(10ms間隔)的閃光頻率可用于閃光序列，以探測放氧復合物的S狀態；

? 葉片測量：雖然該儀器最初是為懸浮液測量而設計的，但EDST發射器檢測器(STK-flashlamp)裝置也可以單獨用于測量植物葉片。此外，即將推出一種配置，其中兩個發射器相對于多波長發射器呈45° 角放置，這允許對葉片發出的熒光進行兩種波長的檢測；

? PAM記錄中嵌入的STK：由于在快速非調制和PAM測量之間快速切換[8-10μs切換時間]，ST可以放置在傳統測量中的任何位置，例如O-I₁-I₂-P或慢速動力學記錄，所得STK揭示了閃光時刻PS Ⅱ狀態的詳細信息。所有這些結合在一起，使MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ成為一款非常全面的熒光計，允許用戶以多種不同的方式探測和監測PS Ⅱ和光合電子傳遞鏈。

Multi-Color-PAM-Ⅱ的重要升級

? 在多激發波長(PAM)配置中，用戶可以測量與激發波長相關的有效PSⅡ天線尺寸信息：Sigma(Ⅱ)、PS Ⅱ受體側的反應(QA-再氧化)和沿電子傳遞鏈的電子流(O-I₁-I₂-P/OJIP瞬變)，還可以進行飽和脈沖淬滅分析、誘導曲線和暗弛豫曲線，以及光響應曲線，所有這些都適用于5種不同的激發和測量光波長(440、480、540、590、625 nm)以及可以任意組合應用的白光。這樣做的好處是，例如，使用硅藻作為研究對象的人可以在綠色中激發這些生物，在藍藻的情況下，可以選擇625 nm來激發藻膽體或440 nm來激發核心天線的葉綠素；

? MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ的高靈敏度允許使對薄的樣品進行測量，即在沒有光質和光強梯度的情況下測量樣品，在很大程度上避免了波長依賴性的熒光重吸收；

? 使用濾光片自由選擇檢測波長，例如，能夠檢測熒光λ>700 nm，富含PSI熒光F(I)和λ< 710 nm，富含PSⅡ熒光F(Ⅱ)，可以在相同條件下同時測量；

? 通過比較PAM和閃光動力學(STK)測量來表征給定樣品的相同狀態；

? 創建Trigger和Script文件可以進行自定義實驗程序測量，充分發揮用戶自主設計實驗的創造力。

Multi-Color-PAM-Ⅱ的應用實例

來自三個應用領域的示例實驗

MULTI-COLOR-PAM-II的應用程序分為3個部分：

1. 光合活性相關的應用，如誘導曲線，誘導+暗弛豫曲線和光曲線自動程序，或手動測量。

2. 基于腳本的應用，如O-I₁-I₂-P/OJIP瞬變、單周轉閃光后QA-的再氧化動力學、Sigma(II)測定。

3. 基于ST閃光的實驗，如周期4振蕩、類胡蘿卜素三重態誘導和衰減動力學，P680⁺。

前兩部分代表PAM應用，最后一部分代表單周轉動力學(STK)應用。

光曲線/淬滅分析

上圖是測量PS II互補量子產率Y(II)+Y(NPQ)+Y(NO)=1的光曲線示例。由于記憶效應，光強減弱時誘導的動力學可能與光強增強時不同。這種現象被稱為滯后。這里觀察到的光誘導Y(II)降低和Y(NPQ)升高的完全可逆性是生理健康樣品的特征。

測量快速動力學(PAM)

通過兩個不同波長測量的O-I₁-I₂-P瞬變

PAM快相應用的一個例子是同時測量兩個不同波長的O-I₁-I₂-P瞬變：在波長<710 nm處測得的熒光主要是PSⅡ熒光，而>700 n處的熒光則是PSⅡ和PSI熒光的混合熒光。該結果是由Klughammer等人(2024年)對小球藻細胞稀釋懸浮液(440nm ML和MT)的測量首次發現的。

兩種波長的O-I₁上升(曲線歸一化為I₁)相同。I₂和P之間存在差異：與F<710nm相比，在 F>700nm時，I₂-P上升更明顯。

下圖是使用雙波長葉片配置，通過440 nm測量光和光化光測量大麥葉片的結果。

這兩項測量結果再次歸一化為I₁(所有QA均已還原)。同樣，與F<710nm相比，F>700nm處的I₂-P上升更為明顯。O-I₁的上升動力學稍慢，這反映出 F<710nm波長處的自吸收比F>700nm波長處高，因此F>700nm波長處來自葉片相對較深的層，那里的有效輻射光強度較低。

功能性捕光截面Sigma(Ⅱ) 測量

參數Sigma(II)反映了PSⅡ捕光天線的有效截面。Sigma(Ⅱ)的測定（及其波長依賴性）是另一種PAM快速動力學測量的應用。有三個標準可以用來判斷用于 Sigma(Ⅱ)測定的O-I₁擬合是否良好：1. 擬合應能很好地描述熒光的上升；2. 得到的擬合參數應與生理相關；3. 獲得的Sigma(Ⅱ)值應與光照強度無關。在這里，觀察到Sigma(Ⅱ)值隨著所用培養物的階段而增加。

在這個實驗中，連通性參數J被固定為1.2，這是Anne和Pierre Joliot在1964年獲得的值。該數據集顯示了近乎完美的擬合、合理的參數值，本質上是高光強度下光強度的獨立性，產生了定義明確的O-I₁動力學。

單周轉閃動力學STK應用

? 類胡蘿卜素三重態衰減

下圖顯示了一組測量值，根據這些測量值可以確定類胡蘿卜素三重態衰變動力學。該數據集說明了閃光時間的精度，以及閃光燈提供兩次相隔1μs的相同強度閃光的能力。

? 閃光長度和熒光誘導

另一個案例是雙閃實驗，其中第一次閃光的長度是變化的，第二次閃光是在第一次閃光40微秒后進行的。

閃光序列和閃光模式可以告訴我們一些有關S態的信息，即供體側錳簇的氧化還原態。它們還能告訴我們不同強度的遠紅外光的影響。

? 周期-4 振蕩

軟件可自動得出 Fo、Fm 或 Fv水平的周期-4 振蕩(圖摘自Klughammer等人，2024年)。

在咖啡葉片中，FR1照明已導致可變熒光中的周期-4 振蕩受到強烈抑制。在這種情況下，MULTI-COLOR-PAM-II可以將有效的FR強度進一步降低到FR1的10%，這就大大降低了對咖啡葉S態的影響。

STK和PAM組合測量

下一個案例展示了如何通過STK和PAM測量光的組合，將精確、高強度和短時間的STK和PAM測量光結合起來，以監測黑暗中的熒光衰減。

在PAM測量中，對受DCMU抑制(藍色)或未受抑制(紅色)的稀釋小球藻樣本施加3 μs STK閃光。從閃光后100 μs開始，ML頻率從100 kHz對數下降到10 kHz（圖摘自Klughammer等人，2024年）。

參考文獻

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