延迟荧光表征植物光合能力方法研究

摘要

光合作用是推动地球生物圈内几乎所有生物各种生命活动的源泉，是地球上最重要的化学反应。光合速率是揭示光合作用运转调节规律的探针，它的测定是光合作用研究的重要手段之一。延迟荧光(Delayed Fluorescence，DF)是植物光合器官在停止光照后的发光现象，仅发生在活的细胞里面。由于延迟荧光来源于光合电子传递链，光诱导延迟荧光在发光时间上比荧光慢，而且延迟荧光本身也是伴随着光合作用产生的，因此较叶绿素荧光更有利于研究光合作用。延迟荧光本身的特点决定了它在光合能力检测中具有的优势：快速、准确、无损。 本文依据延迟荧光发射和激发特性，以及延迟荧光动态衰减规律，设计并实现了一套在位且环境条件(CO2浓度、温度、湿度、激发光强、激发时间)可控的延迟荧光动态衰减信号检测系统，此系统以延迟荧光探测器即通道型光电倍增管模块CPDM为核心，样品暗室与处理机箱合为一体；以DSP(TMS320F2812)为处理器，可快速处理数据，并且系统的可控程度高：在样品暗室内集成了光电传感器；还设计了激发光源强度的调节控制模块。 并用此延迟荧光动态衰减信号检测系统进行了延迟荧光表征植物光合能力的实验研究，此实验是在最优条件(温度、湿度和CO2浓度)下，研究不同激发光强下植物叶片延迟荧光强度和净光合速率(net photosynthetic rate，Pn)的相关性。测量时先用光合速率测定仪(LI-6400)在饱和光强区测量叶片的净光合速率，再用延迟荧光检测系统在不同的激发光强区测量延迟荧光强度值，然后用origin7.5软件对所测结果进行拟合，得出延迟荧光强度与净光合速率的相关性。 最后，本文对光诱导延迟荧光的应用研究作了简要的展望，延迟荧光作为一种极其灵敏的生物指标，可在医学、生物科学等领域得到广泛的应用。

目录

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第1章绪论

1.1课题的研究目的和意义

1.2植物延迟荧光研究综述

1.2.1生物发光的基本原理

1.2.2植物延迟荧光产生机理研究现状

1.3植物光合能力检测研究综述

1.3.1传统方法

1.3.2红外线气体分析法

1.4主要内容

第2章延迟荧光检测技术及原理

2.1延迟荧光检测技术

2.2延迟荧光检测原理

第3章延迟荧光动态衰减信号检测系统的总体设计

3.1引言

3.2便携式延迟荧光检测系统

3.3便携式延迟荧光检测系统的各部分结构

3.3.1在位密封叶室

3.3.2 USB接口模块

3.3.3光源控制系统

3.3.4环境控制系统

3.3.5通道光电倍增管直流模块

3.3.6软件系统

3.4系统样机测试实验

3.4.1性能测试

3.4.2延迟荧光检测灵敏度测试

3.5本章小结

第4章基于光诱导延迟荧光表征植物光合能力方法

4.1引言

4.2实验材料与方法

4.2.1样品培养

4.2.2净光合速率测量

4.2.3延迟荧光测量及测量原则

4.3延迟荧光与光合能力相关性实验结果与分析

4.3.1品种参数优化数据库

4.3.2光诱导延迟荧光的光响应曲线

4.3.3饱和区延迟荧光强度与净光合速率相关性实验

4.3.4非饱和区延迟荧光强度与净光合速率相关性实验

4.3.5受损光区延迟荧光强度与净光合速率相关性

4.4本章小结

第5章光诱导延迟荧光的应用展望

5.1延迟荧光在生物医学中的应用

5.1.1炎症与活性氧发光检测

5.1.2衰老与活性氧发光分析

5.2延迟荧光在农业科学中的应用

5.3延迟荧光在环境科学中的应用

第6章结论

参考文献

致谢