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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
搭載多波長激發光(guang)源，調制模式(shi)具備完整的PAM功能(neng)，可測量(liang)PSⅡ功能(neng)性捕光(guang)截(jie)面Sigma(Ⅱ) 

非調制泵浦探針技(ji)術，可監測(ce)OEC狀態與衰減，周期-4-震蕩，類胡蘿卜素(su)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。

圖024102101.jpg

MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ的亮點

? 一臺儀器兩種功能：非調(diao)制超快(kuai)閃光動(dong)力(li)學分析和多激發波(bo)長調(diao)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(ti)側放氧(yang)復合體(ti)Period-4震蕩和類胡蘿(luo)卜素三重(zhong)態(Car-trip)的(de)生(sheng)成與能(neng)量弛豫；
? 多激發波長調制(PAM) 測(ce)量應用(yong)，可以探測(ce)PSⅡ受體(ti)側、電子傳遞鏈和光合作(zuo)用(yong)光化學活(huo)性；

? 兩種技術組合使用：例如(ru)使用3 μs飽(bao)和閃光(guang)(guang)，通過PAM測量(liang)光(guang)(guang)監(jian)測誘導熒光(guang)(guang)信號的(de)衰減動力(li)學。測量(liang)光(guang)(guang)頻率按對數(shu)遞減。

MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ的(de)新功能(neng)

? 高時間分辨率：新的STK探測器提供0.3 μs的時(shi)間分(fen)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(tan)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(zai)多激(ji)發波長(PAM)配(pei)置中，用戶可以測量(liang)與激(ji)發波長相關的(de)有效(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(mo)沖淬滅分(fen)析、誘導(dao)曲線(xian)和暗弛豫曲線(xian)， 以及光響應曲線(xian)，所有這些都適用(yong)于5種不同的(de)激發和測(ce)量(liang)光(guang)波(bo)長(440、480、540、590、625 nm)以(yi)及可(ke)以(yi)任意組合應用(yong)的(de)白光(guang)。這樣做的(de)好處是，例如(ru)，使用(yong)硅藻(zao)作(zuo)為研究對象的(de)人(ren)可(ke)以(yi)在綠色(se)中激發這些生(sheng)物(wu)，在藍藻(zao)的(de)情況下，可(ke)以(yi)選擇625 nm來(lai)激發藻(zao)膽體或(huo)440 nm來(lai)激發核心天線(xian)的(de)葉綠素；

? MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ的(de)(de)(de)高靈(ling)敏度允(yun)許使對薄的(de)(de)(de)樣品進行測量，即(ji)在沒有光(guang)質(zhi)和光(guang)強(qiang)梯度的(de)(de)(de)情況(kuang)下測量樣品，在很大程度上避(bi)免了波(bo)長依(yi)賴性的(de)(de)(de)熒(ying)光(guang)重(zhong)吸收；
? 使(shi)用濾光(guang)(guang)片自由選擇檢(jian)測(ce)波長(chang)，例(li)如，能夠檢(jian)測(ce)熒光(guang)(guang)λ>700 nm，富(fu)含PSI熒光(guang)(guang)F(I)和λ< 710 nm，富(fu)含PSⅡ熒光(guang)(guang)F(Ⅱ)，可以在相同條件(jian)下同時測(ce)量；
? 通(tong)過比(bi)較PAM和閃(shan)光(guang)動力(li)學(STK)測(ce)量來表(biao)征(zheng)給(gei)定(ding)樣品的(de)相(xiang)同(tong)狀(zhuang)態；

? 創(chuang)建Trigger和Script文件可以進(jin)行自定義(yi)實驗程序測(ce)量，充分發(fa)揮用(yong)戶自主(zhu)設計實驗的創(chuang)造力。

Multi-Color-PAM-Ⅱ的應(ying)用實例

來自(zi)三(san)個應用領域的示(shi)例實驗

MULTI-COLOR-PAM-II的應(ying)用(yong)程序分(fen)為(wei)3個部(bu)分(fen)：

1. 光合活性相關的應(ying)用，如(ru)誘導(dao)曲(qu)線(xian)，誘導(dao)+暗弛豫曲(qu)線(xian)和光曲(qu)線(xian)自動(dong)程序，或手動(dong)測量。

2. 基(ji)于腳本(ben)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(zui)后一部分代表單(dan)周轉動力(li)學(STK)應用。

光曲線/淬滅分析

圖124102101.jpg

上圖是測量(liang)PS II互(hu)補(bu)量(liang)子(zi)產(chan)率Y(II)+Y(NPQ)+Y(NO)=1的(de)光(guang)曲線示例。由于記憶效應，光(guang)強(qiang)減弱(ruo)時誘導的(de)動(dong)力(li)學(xue)可能與光(guang)強(qiang)增強(qiang)時不(bu)同(tong)。這(zhe)種現(xian)象被稱為滯(zhi)后。這(zhe)里(li)觀察到(dao)的(de)光(guang)誘導Y(II)降(jiang)低(di)和(he)Y(NPQ)升高的(de)完全可逆性(xing)是生(sheng)理健康(kang)樣品(pin)的(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(liang)種波(bo)長的O-I1上升(曲線歸一化為(wei)I1)相同。I2和(he)P之間(jian)存在(zai)(zai)差異(yi)：與F<710nm相比，在(zai)(zai) F>700nm時，I2-P上升(sheng)更(geng)明顯。

下圖是使用(yong)雙波(bo)長(chang)葉片(pian)配置，通(tong)過(guo)440 nm測(ce)(ce)量光和光化光測(ce)(ce)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

? 類胡蘿卜素三重態衰減

下圖(tu)顯示(shi)了一組(zu)測(ce)量值，根據(ju)(ju)這些(xie)測(ce)量值可以確(que)定(ding)類(lei)胡蘿(luo)卜素三重(zhong)態(tai)衰(shuai)變動力(li)學。該數據(ju)(ju)集說明了閃(shan)光(guang)時間的(de)精(jing)度，以及閃(shan)光(guang)燈提供兩次相隔1μs的(de)相同(tong)強(qiang)度閃(shan)光(guang)的(de)能(neng)力(li)。

圖624102101.jpg

圖724102101.jpg

? 閃光(guang)長(chang)度和熒光(guang)誘導

另一(yi)(yi)個(ge)案例是(shi)雙(shuang)閃(shan)實(shi)驗，其(qi)中第(di)(di)一(yi)(yi)次閃(shan)光(guang)的長度(du)是(shi)變化的，第(di)(di)二次閃(shan)光(guang)是(shi)在第(di)(di)一(yi)(yi)次閃(shan)光(guang)40微秒(miao)后進行(xing)的。

閃光(guang)序列(lie)和閃光(guang)模式(shi)可以告訴(su)我(wo)們(men)(men)一些有(you)關S態(tai)的(de)信(xin)息，即供體(ti)側錳簇的(de)氧化還(huan)原(yuan)態(tai)。它們(men)(men)還(huan)能告訴(su)我(wo)們(men)(men)不同強(qiang)度的(de)遠(yuan)紅(hong)外光(guang)的(de)影(ying)響。

? 周期-4 振蕩

圖1024102101.jpg

軟件可自動得(de)出(chu) Fo、Fm 或 Fv水平的周(zhou)期-4 振蕩(圖摘自Klughammer等人，2024年)。

圖1124102101.jpg

在咖啡葉片中(zhong)，FR1照明已導(dao)致可(ke)變熒光中(zhong)的(de)周期(qi)-4 振蕩受到(dao)強烈抑制(zhi)。在這種情況下，MULTI-COLOR-PAM-II可(ke)以(yi)將(jiang)有效(xiao)的(de)FR強度進一步降低到(dao)FR1的(de)10%，這就大大降低了對咖啡葉S態的(de)影響(xiang)。

STK和PAM組合測量

下一個案例展示了(le)如何通過(guo)STK和PAM測量(liang)光的(de)組合(he)，將精確、高強度和短時間的(de)STK和PAM測量(liang)光結(jie)合(he)起來(lai)，以監測黑暗中的(de)熒(ying)光衰(shuai)減。

圖1224102101.jpg

在PAM測量中，對(dui)受(shou)DCMU抑制(zhi)(zhi)(藍(lan)色)或(huo)未受(shou)抑制(zhi)(zhi)(紅色)的稀釋(shi)小球藻樣本(ben)施加3 μs STK閃(shan)光。從閃(shan)光后100 μs開始，ML頻率從100 kHz對(dui)數下降到10 kHz（圖摘自Klughammer等人，2024年）。

參考文獻

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