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叶片时间分辨荧光测量：原理与最新进展

DOI：10.1007/s11120-018-0607-8 期刊：Photosynthesis Research 出版年份：2018 更新时间：2025-09-23 15:21:01
摘要： 光合作用始于光合天线中的一种色素吸收光子。随后，电子激发能通过捕光色素网络传递至反应中心中的特殊叶绿素（Chl）分子，在那里引发电子转移。能量传递和初级电子转移过程发生在飞秒至纳秒的时间尺度范围内，可通过时间分辨荧光光谱法实时监测。该方法广泛用于单细胞光合生物、分离的光合膜及单个复合体的测量。由于完整叶片具有高度结构异质性、强散射及高光学密度，可能导致光学伪影，因此对其测量仍具挑战性。然而，这些早期步骤的动力学细节及其潜在的结构-功能关系具有重要信息价值，深入理解初级光合作用的生理调控机制亟需此类数据。本文描述了当前针对完整叶片在皮秒至纳秒时间范围内的时间分辨荧光测量方法，阐述了完整叶片荧光测量的原理、荧光动力学可能的变化来源及应对策略。我们还展示了如何通过应用时间分辨荧光光谱技术来丰富对完整叶片中光合蛋白组织与功能及能量流动动力学的认知，并以玉米叶片的测量实例加以说明。
作者： Volha U. Chukhutsina，Alfred R. Holzwarth，Roberta Croce
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

描述一种对完整叶片进行皮秒至纳秒时间范围时间分辨荧光测量的现行方法，阐述完整叶片荧光测量的原理、可能影响荧光动力学曲线的因素及其克服方法。

研究成果

对完整叶片进行时间分辨光谱分析的描述方法，可在活体状态下评估皮秒时间尺度的光合作用动态，为光合蛋白的组织结构与功能以及能量流动动力学提供新见解。该技术通过避免光学伪影并实现在生理相关光合状态下的测量，克服了以往的挑战。

研究不足

由于样本结构高度复杂（包括结构异质性高、散射性强、光学密度大），可能导致光学伪影，因此对完整叶片进行测量在技术上具有挑战性。此外，再吸收现象会影响稳态荧光光谱但不会影响荧光动力学，需谨慎校正以确保准确解读。

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