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德國WALZ推出新款多功能調制葉綠素熒光儀MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ
日期：2024-10-21 14:06:00
搭載多波長(cháng)激發(fā)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(shù)，可監測OEC狀態(tài)與衰減，周期-4-震蕩，類(lèi)胡蘿卜素三重態(tài)能量弛豫

近日，德國WALZ公司在其網(wǎng)站正式上線(xiàn)其潛心研發(fā)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(shí)包含兩種截然不同的技術(shù)：單翻轉閃光動(dòng)力學(xué)(STK)和PAM技術(shù)。

圖024102101.jpg

MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ的亮點(diǎn)

? 一臺儀器兩種功能：非調制超快閃光動(dòng)力學(xué)分析和多激發(fā)波長(cháng)調制(PAM)應用；

? 超快時(shí)間分辨率：一套完整的快速測量組合(時(shí)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(lèi)胡蘿卜素三重態(tài)(Car-trip)的生成與能量弛豫；
? 多激發(fā)波長(cháng)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(xué)活性；

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

MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ的新功能

? 高時(shí)間分辨率：新的STK探測器提供0.3 μs的時(shí)間分辨率；

? 時(shí)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(chǎn)量，并可以區分類(lèi)胡蘿卜素三重態(tài)淬滅(TQ)和供體側依賴(lài)性淬滅(DQ)；
? 高精度：為了詳細分析閃光響應，它們的時(shí)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(gè)特殊的例程；
? 極強的閃光：使用EDST發(fā)射器檢測器單元可以實(shí)現超過(guò)1000000 μmol 440 nm m-2 s-1的閃光強度(每μs產(chǎn)生超過(guò)1個(gè)激發(fā))；
? 泵浦探針：具有可變暗間隔 ?t(從1μs到10ms)的雙閃實(shí)驗，允許對各種形式的淬滅進(jìn)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(tài)；
? 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(fā)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(gè)發(fā)射器相對于多波長(cháng)發(fā)射器呈45° 角放置，這允許對葉片發(fā)出的熒光進(jìn)行兩種波長(cháng)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(shí)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(dòng)力學(xué)記錄，所得STK揭示了閃光時(shí)刻PS Ⅱ狀態(tài)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(hù)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(fā)波長(cháng)(PAM)配置中，用戶(hù)可以測量與激發(fā)波長(cháng)相關(guān)的有效PSⅡ天線(xiàn)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(jìn)行飽和脈沖淬滅分析、誘導曲線(xiàn)和暗弛豫曲線(xiàn)， 以及光響應曲線(xiàn)，所有這些都適用于5種不同的激發(fā)和測量光波長(cháng)(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(fā)這些生物，在藍藻的情況下，可以選擇625 nm來(lái)激發(fā)藻膽體或440 nm來(lái)激發(fā)核心天線(xiàn)的葉綠素；

? MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ的高靈敏度允許使對薄的樣品進(jìn)行測量，即在沒(méi)有光質(zhì)和光強梯度的情況下測量樣品，在很大程度上避免了波長(cháng)依賴(lài)性的熒光重吸收；
? 使用濾光片自由選擇檢測波長(cháng)，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(shí)測量；
? 通過(guò)比較PAM和閃光動(dòng)力學(xué)(STK)測量來(lái)表征給定樣品的相同狀態(tài)；

? 創(chuàng )建Trigger和Script文件可以進(jìn)行自定義實(shí)驗程序測量，充分發(fā)揮用戶(hù)自主設計實(shí)驗的創(chuàng )造力。

Multi-Color-PAM-Ⅱ的應用實(shí)例

來(lái)自三個(gè)應用領(lǐng)域的示例實(shí)驗

MULTI-COLOR-PAM-II的應用程序分為3個(gè)部分：

1. 光合活性相關(guān)的應用，如誘導曲線(xiàn)，誘導+暗弛豫曲線(xiàn)和光曲線(xiàn)自動(dòng)程序，或手動(dòng)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(dòng)力學(xué)、Sigma(II)測定。

3. 基于ST閃光的實(shí)驗，如周期4振蕩、類(lèi)胡蘿卜素三重態(tài)誘導和衰減動(dòng)力學(xué)，P680+。

前兩部分代表PAM應用，最后一部分代表單周轉動(dòng)力學(xué)(STK)應用。

光曲線(xiàn)/淬滅分析

圖124102101.jpg

上圖是測量PS II互補量子產(chǎn)率Y(II)+Y(NPQ)+Y(NO)=1的光曲線(xiàn)示例。由于記憶效應，光強減弱時(shí)誘導的動(dòng)力學(xué)可能與光強增強時(shí)不同。這種現象被稱(chēng)為滯后。這里觀(guān)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(dòng)力學(xué)(PAM)

通過(guò)兩個(gè)不同波長(cháng)測量的O-I1-I2-P瞬變

PAM快相應用的一個(gè)例子是同時(shí)測量?jì)蓚€(gè)不同波長(cháng)的O-I1-I2-P瞬變：在波長(cháng)<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?xiě)腋∫?440nm ML和MT)的測量首次發(fā)現的。

圖224102101.jpg

兩種波長(cháng)的O-I1上升(曲線(xiàn)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(shí)，I2-P上升更明顯。

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

圖324102101.jpg

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(dòng)力學(xué)稍慢，這反映出 F<710nm波長(cháng)處的自吸收比F>700nm波長(cháng)處高，因此F>700nm波長(cháng)處來(lái)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(xiàn)的有效截面。Sigma(Ⅱ)的測定（及其波長(cháng)依賴(lài)性）是另一種PAM快速動(dòng)力學(xué)測量的應用。有三個(gè)標準可以用來(lái)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(guān)；3. 獲得的Sigma(Ⅱ)值應與光照強度無(wú)關(guān)。在這里，觀(guān)察到Sigma(Ⅱ)值隨著(zhù)所用培養物的階段而增加。

圖424102101.jpg

在這個(gè)實(shí)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(zhì)上是高光強度下光強度的獨立性，產(chǎn)生了定義明確的O-I1動(dòng)力學(xué)。

圖524102101.jpg

單周轉閃動(dòng)力學(xué)STK應用

? 類(lèi)胡蘿卜素三重態(tài)衰減

下圖顯示了一組測量值，根據這些測量值可以確定類(lèi)胡蘿卜素三重態(tài)衰變動(dòng)力學(xué)。該數據集說(shuō)明了閃光時(shí)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。

圖624102101.jpg

圖724102101.jpg

? 閃光長(cháng)度和熒光誘導

另一個(gè)案例是雙閃實(shí)驗，其中第一次閃光的長(cháng)度是變化的，第二次閃光是在第一次閃光40微秒后進(jìn)行的。

閃光序列和閃光模式可以告訴我們一些有關(guān)S態(tài)的信息，即供體側錳簇的氧化還原態(tài)。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

圖1024102101.jpg

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

圖1124102101.jpg

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(jìn)一步降低到FR1的10%，這就大大降低了對咖啡葉S態(tài)的影響。

STK和PAM組合測量

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

圖1224102101.jpg

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(kāi)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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