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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
搭載多波長激(ji)發光源，調制模式(shi)具備完(wan)整的PAM功能(neng)，可測量PSⅡ功能(neng)性捕光截面Sigma(Ⅱ) 

非調制泵浦探針技(ji)術(shu)，可監測OEC狀態(tai)與衰減(jian)，周期-4-震蕩，類胡蘿卜素三(san)重(zhong)態(tai)能(neng)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。

圖024102101.jpg

MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ的亮點

? 一臺(tai)儀器(qi)兩種功(gong)能：非調制(zhi)超(chao)快閃光(guang)動力學(xue)分析(xi)和多激發波長調制(zhi)(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(fang)氧復(fu)合體Period-4震蕩和類(lei)胡(hu)蘿(luo)卜素三重(zhong)態(Car-trip)的生成與能量弛豫(yu)；
? 多(duo)激發波長調制(PAM) 測(ce)量應用，可以探(tan)測(ce)PSⅡ受(shou)體側(ce)、電子傳遞鏈和光(guang)合作用光(guang)化學活性；

? 兩種技術組合(he)使用：例如使用3 μs飽和閃光(guang)，通(tong)過PAM測量光(guang)監測誘導(dao)熒光(guang)信號的衰減動力學。測量光(guang)頻率按對數(shu)遞(di)減。

MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ的新(xin)功(gong)能

? 高時間分辨率：新的(de)STK探測器提供0.3 μs的(de)時間分辨率(lv)；

? 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(de)重要升(sheng)級

? 在多激(ji)發波長(PAM)配置中，用戶可以測量與激(ji)發波長相關的有(you)效(xiao)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(yi)進行飽和脈沖淬(cui)滅分(fen)析(xi)、誘導曲(qu)線(xian)和暗弛豫曲(qu)線(xian)， 以及(ji)光響應(ying)曲(qu)線(xian)，所有這些(xie)都適用(yong)于5種不同的(de)激發(fa)(fa)(fa)和測量光波長(440、480、540、590、625 nm)以及可以任意組(zu)合應用(yong)的(de)白光。這樣(yang)做的(de)好處(chu)是(shi)，例如，使用(yong)硅藻(zao)作為(wei)研究對象的(de)人(ren)可以在綠色(se)中激發(fa)(fa)(fa)這些(xie)生(sheng)物(wu)，在藍(lan)藻(zao)的(de)情況下，可以選擇625 nm來激發(fa)(fa)(fa)藻(zao)膽體或440 nm來激發(fa)(fa)(fa)核心天線的(de)葉綠素；

? MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ的高靈敏度(du)(du)允許使對(dui)薄的樣品進行(xing)測量，即在(zai)沒(mei)有光質(zhi)和光強梯度(du)(du)的情(qing)況下測量樣品，在(zai)很大程度(du)(du)上避免了(le)波長依賴(lai)性的熒光重吸(xi)收；
? 使(shi)用(yong)濾光(guang)片(pian)自(zi)由選擇(ze)檢測波長，例(li)如，能(neng)夠檢測熒光(guang)λ>700 nm，富含(han)PSI熒光(guang)F(I)和λ< 710 nm，富含(han)PSⅡ熒光(guang)F(Ⅱ)，可以在(zai)相同條件下同時測量；
? 通(tong)過(guo)比較(jiao)PAM和閃(shan)光動力學(STK)測量來表征(zheng)給定樣品的相同(tong)狀態(tai)；

? 創建Trigger和Script文件(jian)可(ke)以進行自定義實(shi)驗(yan)程序測(ce)量，充(chong)分發揮(hui)用戶自主設計實(shi)驗(yan)的創造力。

Multi-Color-PAM-Ⅱ的應用(yong)實例

來自(zi)三(san)個(ge)應用領域(yu)的(de)示例實驗

MULTI-COLOR-PAM-II的應用(yong)程序(xu)分為3個部分：

1. 光合(he)活性相關(guan)的應用，如誘(you)導(dao)曲(qu)線，誘(you)導(dao)+暗弛豫(yu)曲(qu)線和(he)光曲(qu)線自動程序，或手動測量。

2. 基于腳本的應用(yong)，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(liang)部分代(dai)表(biao)PAM應用，最后一(yi)部分代(dai)表(biao)單(dan)周轉動力學(STK)應用。

光曲線/淬滅分析

圖124102101.jpg

上圖是測量PS II互補量子產率Y(II)+Y(NPQ)+Y(NO)=1的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)曲線示例。由于(yu)記憶(yi)效應，光(guang)(guang)(guang)強(qiang)(qiang)減(jian)弱時誘導(dao)的(de)(de)動力學(xue)可能與光(guang)(guang)(guang)強(qiang)(qiang)增(zeng)強(qiang)(qiang)時不同。這種(zhong)現象被稱為滯后。這里觀察(cha)到的(de)(de)光(guang)(guang)(guang)誘導(dao)Y(II)降低和Y(NPQ)升(sheng)高的(de)(de)完全可逆性是生理(li)健康樣品的(de)(de)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。

圖224102101.jpg

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

下圖是使用雙波長葉片(pian)配置，通(tong)過440 nm測量光(guang)和光(guang)化光(guang)測量大麥葉片(pian)的結果(guo)。

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。

圖424102101.jpg

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。

圖524102101.jpg

單周轉閃動力學STK應用

? 類(lei)胡蘿(luo)卜素三重態衰減

下圖顯(xian)示了一(yi)組測量值，根據(ju)這些測量值可(ke)以確定類(lei)胡蘿(luo)卜素三(san)重態衰變動力(li)學(xue)。該數據(ju)集說(shuo)明了閃(shan)光時(shi)間的(de)精度(du)，以及閃(shan)光燈提供兩次相隔1μs的(de)相同強度(du)閃(shan)光的(de)能力(li)。

圖624102101.jpg

圖724102101.jpg

? 閃(shan)光(guang)長度和熒光(guang)誘導

另一(yi)個案例是(shi)(shi)雙閃實驗，其中第一(yi)次閃光(guang)的(de)長度是(shi)(shi)變化的(de)，第二次閃光(guang)是(shi)(shi)在(zai)第一(yi)次閃光(guang)40微秒后進行的(de)。

閃(shan)光(guang)序(xu)列和閃(shan)光(guang)模(mo)式可(ke)以告訴我們一些有關S態的(de)信息，即供體側錳簇的(de)氧(yang)化(hua)還原態。它們還能告訴我們不(bu)同強度的(de)遠紅外光(guang)的(de)影響。

? 周期-4 振蕩

圖1024102101.jpg

軟件(jian)可自動得出 Fo、Fm 或 Fv水(shui)平(ping)的周期-4 振(zhen)蕩(圖(tu)摘(zhai)自Klughammer等人，2024年)。

圖1124102101.jpg

在咖(ka)啡(fei)葉(xie)片中(zhong)，FR1照明(ming)已(yi)導(dao)致(zhi)可變(bian)熒光中(zhong)的(de)周期-4 振蕩受到強烈抑制。在這(zhe)種情況下，MULTI-COLOR-PAM-II可以(yi)將有效的(de)FR強度進一步降(jiang)低(di)到FR1的(de)10%，這(zhe)就大大降(jiang)低(di)了(le)對咖(ka)啡(fei)葉(xie)S態的(de)影響。

STK和PAM組合測量

下一(yi)個案例展示(shi)了如何通(tong)過STK和(he)(he)PAM測(ce)量光(guang)的組合(he)，將精確、高強度(du)和(he)(he)短時間的STK和(he)(he)PAM測(ce)量光(guang)結(jie)合(he)起來，以監(jian)測(ce)黑暗(an)中的熒(ying)光(guang)衰減。

圖1224102101.jpg

在PAM測量(liang)中，對受DCMU抑制(zhi)(藍色)或(huo)未受抑制(zhi)(紅色)的稀釋小球藻(zao)樣本(ben)施(shi)加3 μs STK閃光。從閃光后100 μs開始，ML頻率(lv)從100 kHz對數下降到(dao)10 kHz（圖摘自(zi)Klughammer等人(ren)，2024年）。

參考文獻(xian)

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