葉綠素的熒光現(xiàn)象與磷光現(xiàn)象
（1）熒光現(xiàn)象：是指葉綠素在透射光下為綠色,而在反射光下為紅色的現(xiàn)象,這紅光就是葉綠素受光激發(fā)后發(fā)射的熒光.葉綠素溶液的熒光可達(dá)吸收光的10%左右.而鮮葉的熒光程度較低,指占其吸收光的0.1~1%左右.
（2）磷光現(xiàn)象：葉綠素除了照光時(shí)間能輻射出熒光外,去掉光源后仍能輻射出微弱紅光,既為磷光.
1）調(diào)制葉綠素?zé)晒?
調(diào)制葉綠素?zé)晒馊Q(chēng)脈沖-振幅-調(diào)制（Pulse-Amplitude-Modulation,PAM）葉綠素?zé)晒?我們國(guó)內(nèi)一般簡(jiǎn)稱(chēng)調(diào)制葉綠素?zé)晒?測(cè)量調(diào)制葉綠素?zé)晒獾膬x器叫調(diào)制熒光儀,或叫PAM.
調(diào)制葉綠素?zé)晒猓≒AM）是研究光合作用的強(qiáng)大工具,與光合放氧、氣體交換并稱(chēng)為光合作用測(cè)量的三大技術(shù).由于其測(cè)量快速、簡(jiǎn)單、可靠、且測(cè)量過(guò)程對(duì)樣品生長(zhǎng)基本無(wú)影響,目前已成為光合作用領(lǐng)域發(fā)表文獻(xiàn)最多的技術(shù).
2）調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x的工作原理
1983年,WALZ公司首席科學(xué)家,德國(guó)烏茲堡大學(xué)教授Ulrich Schreiber博士利用調(diào)制技術(shù)和飽和脈沖技術(shù),設(shè)計(jì)制造了全世界第一臺(tái)脈沖振幅調(diào)制（Pulse-Amplitude-Modulation,PAM）熒光儀——PAM-101/102/103.
所謂調(diào)制技術(shù),就是說(shuō)用于激發(fā)熒光的測(cè)量光具有一定的調(diào)制（開(kāi)/關(guān)）頻率,檢測(cè)器只記錄與測(cè)量光同頻的熒光,因此調(diào)制熒光儀允許測(cè)量所有生理狀態(tài)下的熒光,包括背景光很強(qiáng)時(shí).正是由于調(diào)制技術(shù)的出現(xiàn),才使得葉綠素?zé)晒庥蓚鹘y(tǒng)的“黑匣子”（避免環(huán)境光）測(cè)量走向了野外環(huán)境光下測(cè)量,由生理學(xué)走向了生態(tài)學(xué).
所謂飽和脈沖技術(shù),就是打開(kāi)一個(gè)持續(xù)時(shí)間很短（一般小于1 s）的強(qiáng)光關(guān)閉所有的電子門(mén)（光合作用被暫時(shí)抑制）,從而使葉綠素?zé)晒膺_(dá)到最大.飽和脈沖（Saturation Pulse, SP）可被看作是光化光的一個(gè)特例.光化光越強(qiáng),PS II釋放的電子越多,PQ處累積的電子越多,也就是說(shuō)關(guān)閉態(tài)的電子門(mén)越多,F越高.當(dāng)光化光達(dá)到使所有的電子門(mén)都關(guān)閉（不能進(jìn)行光合作用）的強(qiáng)度時(shí),就稱(chēng)之為飽和脈沖.
打開(kāi)飽和脈沖時(shí),本來(lái)處于開(kāi)放態(tài)的電子門(mén)將該用于光合作用的能量轉(zhuǎn)化為了葉綠素?zé)晒夂蜔?F達(dá)到最大值.
經(jīng)過(guò)充分暗適應(yīng)后,所有電子門(mén)均處于開(kāi)放態(tài),打開(kāi)測(cè)量光得到Fo,此時(shí)給出一個(gè)飽和脈沖,所有的電子門(mén)就都將該用于光合作用的能量轉(zhuǎn)化為了熒光和熱,此時(shí)得到的葉綠素?zé)晒鉃镕m.根據(jù)Fm和Fo可以計(jì)算出PS II的最大量子產(chǎn)量Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm,它反映了植物的潛在最大光合能力.
在光照下光合作用進(jìn)行時(shí),只有部分電子門(mén)處于開(kāi)放態(tài).如果給出一個(gè)飽和脈沖,本來(lái)處于開(kāi)放態(tài)的電子門(mén)將該用于光合作用的能量轉(zhuǎn)化為了葉綠素?zé)晒夂蜔?此時(shí)得到的葉綠素?zé)晒鉃镕m’.根據(jù)Fm’和F可以求出在當(dāng)前的光照狀態(tài)下PS II的實(shí)際量子產(chǎn)量Yield=ΦPSII=ΔF/Fm’=(Fm’-F)/Fm’,它反映了植物目前的實(shí)際光合效率.
在光照下光合作用進(jìn)行時(shí),只有部分電子門(mén)處于關(guān)閉態(tài),實(shí)時(shí)熒光F比Fm要低,也就是說(shuō)發(fā)生了熒光淬滅（quenching）.植物吸收的光能只有3條去路：光合作用、葉綠素?zé)晒夂蜔?根據(jù)能量守恒：1＝光合作用＋葉綠素?zé)晒猓珶?可以得出：葉綠素?zé)晒猓?－光合作用－熱.也就是說(shuō),葉綠素?zé)晒猱a(chǎn)量的下降（淬滅）有可能是由光合作用的增加或熱耗散的增加引起的.由光合作用的引起的熒光淬滅稱(chēng)之為光化學(xué)淬滅（photochemical quenching, qP）；由熱耗散引起的熒光淬滅稱(chēng)之為非光化學(xué)淬滅（non-photochemical quenching, qN或NPQ）.光化學(xué)淬滅反映了植物光合活性的高低；非光化學(xué)淬滅反映了植物耗散過(guò)剩光能為熱的能力,也就是光保護(hù)能力.
光照狀態(tài)下打開(kāi)飽和脈沖時(shí),電子門(mén)被完全關(guān)閉,光合作用被暫時(shí)抑制,也就是說(shuō)光化學(xué)淬滅被全部抑制,但此時(shí)熒光值還是比Fm低,也就是說(shuō)還存在熒光淬滅,這些剩余的熒光淬滅即為非光化學(xué)淬滅.淬滅系數(shù)的計(jì)算公式為：qP=(Fm’-Fs)/Fv’=1-(Fs-Fo’)/(Fm’-Fo’)；qN=(Fv-Fv’)/Fv=1-(Fm’-Fo’)/(Fm-Fo)；NPQ=(Fm-Fm’)/Fm’=Fm/Fm’-1.
當(dāng)F達(dá)到穩(wěn)態(tài)后關(guān)閉光化光,同時(shí)打開(kāi)遠(yuǎn)紅光（Far-red Light, FL）（約持續(xù)3－5 s）,促進(jìn)PS I迅速吸收累積在電子門(mén)處的電子,使電子門(mén)在很短的時(shí)間內(nèi)回到開(kāi)放態(tài),F回到最小熒光Fo附近,此時(shí)得到的熒光為Fo’.由于在野外測(cè)量Fo’不方便,因此野外版的調(diào)制熒光儀（除PAM-2100和WATER-PAM）外,多數(shù)不配置遠(yuǎn)紅光.此時(shí)可以直接利用Fo代替Fo’來(lái)計(jì)算qP和qN,盡管得到的參數(shù)值有輕微差異,但qP和qN的變化趨勢(shì)與利用Fo’計(jì)算時(shí)是一致的.由于NPQ的計(jì)算不需Fo’,近10幾年來(lái)得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用.
根據(jù)PS II的實(shí)際量子產(chǎn)量ΔF/Fm’和光合有效輻射（Photosynthetically Active Radiation, PAR）還可計(jì)算出光合電子傳遞的相對(duì)速率rETR=ΔF/Fm’?PAR?0.84?0.5.其中0.84是植物的經(jīng)驗(yàn)性吸光系數(shù),0.5是假設(shè)植物吸收的光能被兩個(gè)光系統(tǒng)均分.
3）最好用的調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x
PAM-101/102/103,最經(jīng)典的型號(hào),雖已停產(chǎn),但在國(guó)際最著名的光合作用實(shí)驗(yàn)室,仍是主打機(jī)型,原因很簡(jiǎn)單,它老不壞啊,呵呵
PAM-2000/PAM-2100,最暢銷(xiāo)的便攜式機(jī)型,應(yīng)用非常廣泛
MINI-PAM,比PAM-2100便宜,功能同樣強(qiáng)大
DIVING-PAM,全球第一臺(tái)可水下原位測(cè)量植物生理的儀器,儀器全防水設(shè)計(jì),在珊瑚研究領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛
IMAGING-PAM,新型熒光成像系統(tǒng),最有意思的是一個(gè)主機(jī)可以連接多個(gè)探頭,功能超級(jí)強(qiáng)大,是“下一代”產(chǎn)品
DUAL-PAM-100,同步測(cè)量葉綠素?zé)晒夂蚉700,也就是同時(shí)研究PSII和PSI活性,在技術(shù)上有重大革新