WALZ推出多功能调制叶绿素荧光仪MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ
浏览次数:1100 发布日期:2024-10-22
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近日,德国WALZ公司在其网站正式上线其潜心研发的新款多功能调制叶绿素荧光仪MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ。新款MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ是一款紧凑型仪器,同时包含两种截然不同的技术:单翻转闪光动力学(STK)和PAM技术。
MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ的亮点
• 一台仪器两种功能:非调制超快闪光动力学分析和多激发波长调制(PAM)应用;
• 超快时间分辨率:一套完整的快速测量组合(时间分辨率低至0.3μs),可以探测PSⅡ供体侧放氧复合体Period-4震荡和类胡萝卜素三重态(Car-trip)的生成与能量弛豫;
• 多激发波长调制(PAM) 测量应用,可以探测PSⅡ受体侧、电子传递链和光合作用光化学活性;
• 两种技术组合使用:例如使用3 µs饱和闪光,通过PAM测量光监测诱导荧光信号的衰减动力学。测量光频率按对数递减。
MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ的新功能
• 高时间分辨率:新的STK探测器提供0.3 μs的时间分辨率;
• 时间分辨闪光响应:MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ可以测量饱和 μs 闪光期间的荧光产量,并可以区分类胡萝卜素三重态淬灭(TQ)和供体侧依赖性淬灭(DQ);
• 高精度:为了详细分析闪光响应,它们的时间非常精确且可重现,闪光的形状接近矩形,LED需要大约0.5μs才能达到完全强度。为闪光配置文件校正提供了一个特殊的例程;
• 极强的闪光:使用EDST发射器检测器单元可以实现超过1000000 μmol 440 nm m-2 s-1的闪光强度(每μs产生超过1个激发);
• 泵浦探针:具有可变暗间隔 ∆t(从1μs到10ms)的双闪实验,允许对各种形式的淬灭进行高度灵活的弛豫测量;
• 周期4振荡:高达100Hz(10ms间隔)的闪光频率可用于闪光序列,以探测放氧复合物的S状态;
• 叶片测量:虽然该仪器最初是为悬浮液测量而设计的,但EDST发射器检测器(STK-flashlamp)装置也可以单独用于测量植物叶片。此外,即将推出一种配置,其中两个发射器相对于多波长发射器呈45° 角放置,这允许对叶片发出的荧光进行两种波长的检测;
• PAM记录中嵌入的STK:由于在快速非调制和PAM测量之间快速切换[8-10μs切换时间],ST可以放置在传统测量中的任何位置,例如O-I1-I2-P或慢速动力学记录,所得STK揭示了闪光时刻PS Ⅱ状态的详细信息。所有这些结合在一起,使MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ成为一款非常全面的荧光计,允许用户以多种不同的方式探测和监测PS Ⅱ和光合电子传递链。
Multi-Color-PAM-Ⅱ的重要升级
• 在多激发波长(PAM)配置中,用户可以测量与激发波长相关的有效PSⅡ天线尺寸信息:Sigma(Ⅱ)、PS Ⅱ受体侧的反应(QA-再氧化)和沿电子传递链的电子流(O-I1-I2-P/OJIP瞬变),还可以进行饱和脉冲淬灭分析、诱导曲线和暗弛豫曲线, 以及光响应曲线,所有这些都适用于5种不同的激发和测量光波长(440、480、540、590、625 nm)以及可以任意组合应用的白光。这样做的好处是,例如,使用硅藻作为研究对象的人可以在绿色中激发这些生物,在蓝藻的情况下,可以选择625 nm来激发藻胆体或440 nm来激发核心天线的叶绿素;
• MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ的高灵敏度允许使对薄的样品进行测量,即在没有光质和光强梯度的情况下测量样品,在很大程度上避免了波长依赖性的荧光重吸收;
• 使用滤光片自由选择检测波长,例如,能够检测荧光λ>700 nm,富含PSI荧光F(I)和λ< 710 nm,富含PSⅡ荧光F(Ⅱ),可以在相同条件下同时测量;
• 通过比较PAM和闪光动力学(STK)测量来表征给定样品的相同状态;
• 创建Trigger和Script文件可以进行自定义实验程序测量,充分发挥用户自主设计实验的创造力。
Multi-Color-PAM-Ⅱ的应用实例
来自三个应用领域的示例实验
MULTI-COLOR-PAM-II的应用程序分为3个部分:
1. 光合活性相关的应用,如诱导曲线,诱导+暗弛豫曲线和光曲线自动程序,或手动测量。
2. 基于脚本的应用,如O-I1-I2-P/OJIP瞬变、单周转闪光后QA-的再氧化动力学、Sigma(II)测定。
3. 基于ST闪光的实验,如周期4振荡、类胡萝卜素三重态诱导和衰减动力学,P680+。
前两部分代表PAM应用,最后一部分代表单周转动力学(STK)应用。
光曲线/淬灭分析
上图是测量PS II互补量子产率Y(II)+Y(NPQ)+Y(NO)=1的光曲线示例。由于记忆效应,光强减弱时诱导的动力学可能与光强增强时不同。这种现象被称为滞后。这里观察到的光诱导Y(II)降低和Y(NPQ)升高的完全可逆性是生理健康样品的特征。
测量快速动力学(PAM)
通过两个不同波长测量的O-I1-I2-P瞬变
PAM快相应用的一个例子是同时测量两个不同波长的O-I1-I2-P瞬变:在波长<710 nm处测得的荧光主要是PSⅡ荧光,而>700 n处的荧光则是PSⅡ和PSI荧光的混合荧光。该结果是由Klughammer等人(2024年)对小球藻细胞稀释悬浮液(440nm ML和MT)的测量首次发现的。
两种波长的O-I1上升(曲线归一化为I1)相同。I2和P之间存在差异:与F<710nm相比,在 F>700nm时,I2-P上升更明显。
下图是使用双波长叶片配置,通过440 nm测量光和光化光测量大麦叶片的结果。
这两项测量结果再次归一化为I1(所有QA均已还原)。同样,与F<710nm相比,F>700nm处的I2-P上升更为明显。O-I1的上升动力学稍慢,这反映出 F<710nm波长处的自吸收比F>700nm波长处高,因此F>700nm波长处来自叶片相对较深的层,那里的有效辐射光强度较低。
功能性捕光截面Sigma(Ⅱ) 测量
参数Sigma(II)反映了PSⅡ捕光天线的有效截面。Sigma(Ⅱ)的测定(及其波长依赖性)是另一种PAM快速动力学测量的应用。有三个标准可以用来判断用于 Sigma(Ⅱ)测定的O-I1拟合是否良好:1. 拟合应能很好地描述荧光的上升;2. 得到的拟合参数应与生理相关;3. 获得的Sigma(Ⅱ)值应与光照强度无关。在这里,观察到Sigma(Ⅱ)值随着所用培养物的阶段而增加。
在这个实验中,连通性参数J被固定为1.2,这是Anne和Pierre Joliot在1964年获得的值。该数据集显示了近乎完美的拟合、合理的参数值,本质上是高光强度下光强度的独立性,产生了定义明确的O-I1动力学。
单周转闪动力学STK应用
• 类胡萝卜素三重态衰减
下图显示了一组测量值,根据这些测量值可以确定类胡萝卜素三重态衰变动力学。该数据集说明了闪光时间的精度,以及闪光灯提供两次相隔1μs的相同强度闪光的能力。
• 闪光长度和荧光诱导
另一个案例是双闪实验,其中第一次闪光的长度是变化的,第二次闪光是在第一次闪光40微秒后进行的。
闪光序列和闪光模式可以告诉我们一些有关S态的信息,即供体侧锰簇的氧化还原态。它们还能告诉我们不同强度的远红外光的影响。
• 周期-4 振荡
软件可自动得出 Fo、Fm 或 Fv水平的周期-4 振荡(图摘自Klughammer等人,2024年)。
在咖啡叶片中,FR1照明已导致可变荧光中的周期-4 振荡受到强烈抑制。在这种情况下,MULTI-COLOR-PAM-II可以将有效的FR强度进一步降低到FR1的10%,这就大大降低了对咖啡叶S态的影响。
STK和PAM组合测量
下一个案例展示了如何通过STK和PAM测量光的组合,将精确、高强度和短时间的STK和PAM测量光结合起来,以监测黑暗中的荧光衰减。
在PAM测量中,对受DCMU抑制(蓝色)或未受抑制(红色)的稀释小球藻样本施加3 µs STK闪光。从闪光后100 µs开始,ML频率从100 kHz对数下降到10 kHz(图摘自Klughammer等人,2024年)。
参考文献
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