同步測量PSII活性(葉綠素?zé)晒?和PSI活性(P700氧化還原)

擴(kuò)展P515/535模塊可測量質(zhì)子動(dòng)力勢(pmf)組分：跨膜質(zhì)子梯度DpH和跨膜電位ΔΨ

擴(kuò)展NADPH/9-AA模塊可以測量NADPH熒光和9-AA熒光

      標(biāo)準(zhǔn)版的雙通道調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xDUAL-PAM-100可同時(shí)測量光系統(tǒng)II(PSII)葉綠素?zé)晒?Fluo)和光系統(tǒng)I(PSI)氧化還原導(dǎo)致的近紅外差示吸收(P700/P700+)。自2006年DUAL-PAM-100問世以來，它就成為了PSII和PSI活性同步測量的黃金標(biāo)準(zhǔn)。

      雙通道調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xDUAL-PAM-100可以用于植物葉片原位活體測量，只需要將葉片夾在激發(fā)和檢測單元中間即可，幾乎不需要任何前處理。此外，它也可以測量提取的完整葉綠體或類囊體懸浮液，微藻懸浮液。只需將裝有樣品(1.4mL)的石英杯放置在特制光學(xué)單元中間的孔內(nèi)，蓋上蓋子即可。如果您在測量過程中需要往懸浮液內(nèi)加藥劑，可以從蓋子中間的微小開孔插入注射器針頭，添加藥劑。對(duì)于易沉降的樣品可以使用磁力攪拌器攪拌。

      雙通道調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xDUAL-PAM-100除了標(biāo)準(zhǔn)激發(fā)和檢測單元配置外，還有3個(gè)擴(kuò)展選項(xiàng)：

1、擴(kuò)展P515/535模塊，可測量跨類囊體膜的質(zhì)子梯度ΔpH和跨膜電位ΔΨ，分析與電子傳遞耦合的跨類囊體膜質(zhì)子轉(zhuǎn)移，質(zhì)子動(dòng)力勢pmf形成，質(zhì)子導(dǎo)度(gH+)。質(zhì)子通量(vH+)。

2、擴(kuò)展NADPH/9-AA模塊，可測量NADP+的還原程度和9AA熒光。

3、擴(kuò)展3010-DUAL聯(lián)用葉室，可與GFS-3000光合儀組合，在可控條件(光照，溫度，濕度，CO2濃度)下同步測量氣體交換相關(guān)的CO2同化和電子傳遞相關(guān)的氧化還原。

      雙通道調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨xDUAL-PAM-100發(fā)表文獻(xiàn)數(shù)量多，僅光合作用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫收錄的就有1680多篇，近五年，每年都有近200篇文獻(xiàn)發(fā)表。發(fā)文質(zhì)量高，其中不乏Molecular Plant，Nature Plants，Nature Communications，The Plant Cell，PNAS，New Phytologist，Plant Physiology，The Plant Journal等植物學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)高分雜志文章(詳見附錄)。

主要功能

• 單獨(dú)或同步測量活體植物葉片或葉綠體/類囊體/藻類懸浮液的葉綠素?zé)晒夂蚉700差示吸收

• 單獨(dú)或同步測量兩個(gè)光系統(tǒng)的誘導(dǎo)動(dòng)力學(xué)曲線（包括快相和慢相）

• 單獨(dú)或同步測量兩個(gè)光系統(tǒng)的快速光曲線和光響應(yīng)曲線

• 淬滅分析、暗馳豫分析

• 典型的P700氧化還原曲線

• 通過葉綠素?zé)晒夂?或P700的同步測量可獲知兩個(gè)光系統(tǒng)的電子傳遞動(dòng)力學(xué)、電子載體庫(PQ)的大小、圍繞PSI的環(huán)式電子傳遞動(dòng)力學(xué)等

• 通過測量P515/535信號(hào)變化測量跨膜質(zhì)子動(dòng)力勢pmf及其組分跨膜質(zhì)子梯度DpH和跨膜電位ΔΨ

• “P515 Flux"信號(hào)能原位反映活體樣品處于穩(wěn)態(tài)的偶聯(lián)電子和質(zhì)子的流動(dòng)速率

• 通過測量NADPH熒光估算NADP+的還原程度

• 通過測量9-AA熒光來估算跨膜質(zhì)子梯度DpH

• 可編編輯腳本，自定義完成復(fù)雜的測量過程。

• 所有動(dòng)力學(xué)曲線均可導(dǎo)出Excel，實(shí)現(xiàn)光合反應(yīng)過程動(dòng)力學(xué)曲線再現(xiàn)

測量數(shù)據(jù)

• 葉綠素?zé)晒?PSII)數(shù)據(jù)：Fo、Fm、F、Fm’、Fv/Fm、Y(II)、Fo’、F/Fm、Fm’/Fm、qP、qL、qN、NPQ、Y(NPQ)、Y(NO)、ETR(II)、F(I)、F(I/)/Fo、α、Ik、ETRmax、Post-Illumination、Qa_Decay、Poly_300ms等

• P700(PSI)數(shù)據(jù)：P700、Pm、Pm’、P700ox、Y(I)、Y(ND)、Y(NA)、ETR(I)、P700+-Reduction、PQ Poolsize等

• P515/535數(shù)據(jù)：質(zhì)子動(dòng)力勢pmf、跨膜質(zhì)子梯度ΔpH、跨膜電位ΔΨ、質(zhì)子導(dǎo)度(gH+)、質(zhì)子通量(vH+)、P515_Fast、“P515 Flux"等

• NADPH/9-AA數(shù)據(jù)：NADP+的還原程度，ΔpH等

應(yīng)用領(lǐng)域

• 光合作用光系統(tǒng)光能轉(zhuǎn)換效率，過剩激發(fā)能耗散，狀態(tài)轉(zhuǎn)換，光合控制等機(jī)制研究。

• 電子傳遞速率，包括線性電子傳遞速率和環(huán)式電子傳遞速率，及系統(tǒng)間電子載體庫研究。

• 人工光合作用和能源相關(guān)領(lǐng)域，如生物光伏研究。

• 其他與植物光合作用結(jié)構(gòu)解析、復(fù)合體組裝，色素合成與降解，逆境脅迫與抗逆生理相關(guān)的植物學(xué)，植物生理學(xué)，分子生物學(xué)，合成生物學(xué)，農(nóng)學(xué)，林學(xué)、園藝，水生生物學(xué)、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域。

軟件界面

可選附件

1、擴(kuò)展P515/535模塊，可測量跨類囊體膜的質(zhì)子梯度ΔpH和跨膜電位ΔΨ，分析與電子傳遞耦合的跨類囊體膜質(zhì)子轉(zhuǎn)移，質(zhì)子動(dòng)力勢pmf形成。

2、擴(kuò)展NADPH/9-AA模塊，可測量NADP+的還原程度。

3、擴(kuò)展3010-DUAL聯(lián)用葉室，可與GFS-3000光合儀組合，在可控條件(光照，溫度，濕度，CO2濃度)下同步測量氣體交換相關(guān)的CO2同化和電子傳遞相關(guān)的氧化還原。

4、針對(duì)控制溫度測量的特殊實(shí)驗(yàn)要求，您可以為DUAL-PAM-100懸浮樣品光學(xué)單元配置控溫模塊：A、循環(huán)水浴，需要用戶自備恒溫水浴裝置，只需將其通過軟件連接到控溫模塊即可；B、Pelletier控溫模塊，兼具加熱和制冷兩種模式，可直接裝在懸浮樣品光學(xué)單元頂部，探頭插入樣品即可。

5、對(duì)于低濃度的葉綠體/類囊體/藻類懸浮液，熒光信號(hào)也會(huì)特別低。為了保證信號(hào)質(zhì)量需要選用靈敏度更高的檢測器來記錄信號(hào)。A，光電二極管探測器單元 DUAL-DPD的靈敏度比標(biāo)準(zhǔn)探頭提高了約10倍?？梢赃M(jìn)行樣品濃度低至5 μg Chl/L 的測量；B、光電倍增管探測器單元 DUAL-DPM的靈敏度比DUAL-DPD更高，可以非?？煽康販y量葉綠素濃度低至 0.5 μg/L 的懸浮液。

DUAL-PAM-100與GFS-3000聯(lián)用

DUAL-PAM-100	3010-DUAL	GFS-3000

3010-DUAL是專們?yōu)镈UAL-PAM-100與GFS-3000聯(lián)用而設(shè)計(jì)的特制氣體交換葉室。葉室由線性定位支架、溫度和PAR傳感器、風(fēng)扇、導(dǎo)光桿、電子盒構(gòu)成。同步測量時(shí)，葉片夾在葉室中間，DUAL-PAM-100提供測量需要的所有廣源。氣體交換由GFS-3000的紅外氣體分析器(IRGA)檢測，P700和葉綠素?zé)晒庥蒁UAL-PAM-100的檢測器測量。

• 同步測量P700、葉綠素?zé)晒馀c氣體交換，誘導(dǎo)曲線。

• 典型的氣體交換測量，如光合速率、蒸騰速率、VPD、氣孔導(dǎo)度、胞間CO2濃度、光響應(yīng)曲線和CO2響應(yīng)曲線。

• 典型的葉綠素?zé)晒鉁y量，如誘導(dǎo)曲線、快速光曲線、淬滅分析、暗馳豫，快速誘導(dǎo)動(dòng)力學(xué)等

• 典型的P700氧化還原測量，

• 可擴(kuò)展P515/535同步測量功能

• 可編程進(jìn)行復(fù)雜的同步或獨(dú)立測量

應(yīng)用案例

       案例1：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所周文彬研究員課題組使用CRISPR-Cas9技術(shù)隨機(jī)編輯水稻中Rubisco的五個(gè)rbcS基因(OsrbcS1–5)，產(chǎn)生一系列敲除突變體。以此來研究編碼RuBisCO小亞基(RbcS)的基因突變后對(duì)水稻光合作用的影響。研究發(fā)現(xiàn)，水稻光合組織中最主要的 rbcS 基因 OsrbcS2-5 突變后，水稻在田間條件下的生長受抑制、抽穗延遲和產(chǎn)量降低，同時(shí)RuBisCO含量和活性降低，光合效率顯著降低。多個(gè)突變導(dǎo)致的遲緩表型更嚴(yán)重。本研究中，野生型和rbcs突變體水稻光系統(tǒng)I和光系統(tǒng)II葉綠素?zé)晒夤忭憫?yīng)曲線通過DUAL-PAM-100雙通道葉綠素?zé)晒鈨x完成，測量前暗適應(yīng)30分鐘，設(shè)置一系列光梯度，每個(gè)光梯度照光30s，然后施加一個(gè)200ms的光強(qiáng)為20000μmolm-2s-1的飽和脈沖。測量Y(I)、Y(II)、ETRI、ETRII、Y(ND)、Y(NA)等參數(shù)。

Zhou, Y., et al. 2024.

      案例2. 英國謝菲爾德大學(xué)Matthew P Johnson課題組利用基于CRISPR/Cas9的基因編輯技術(shù)，在萊茵衣藻中構(gòu)建了通過PSAF將FNR錨定于PSI的嵌合型突變體。以此來研究FNR定位對(duì)光合作用的影響。研究發(fā)現(xiàn)，相較于野生型，嵌合突變體因NADPH還原速率降低導(dǎo)致光合生長受限、線性電子傳遞受阻，且PSI受體側(cè)限制增強(qiáng)。但該突變體同時(shí)表現(xiàn)出增強(qiáng)的跨膜質(zhì)子梯度(ΔpH)和非光化學(xué)淬滅(NPQ)，表明CET活性顯著提升。因此，將FNR錨定于PSI并未促進(jìn)光合線性電子傳遞，反而通過犧牲線性電子傳遞與CO?固定效率優(yōu)先支持環(huán)式電子傳遞。這一發(fā)現(xiàn)揭示了FNR定位對(duì)光合電子流向分配的關(guān)鍵調(diào)控作用。

      本研究中，葉綠素?zé)晒馀c電子傳遞，使用IMAGING-PAM葉綠素?zé)晒獬上裣到y(tǒng)測定Fm、光響應(yīng)曲線及誘導(dǎo)曲線，400μL樣品，100 µg/mL葉綠素濃度，添加15% Ficoll(聚蔗糖)；使用DUAL-PAM-100雙通道葉綠素?zé)晒鈨xP515/535模塊檢測電致變色位移(ECS)。質(zhì)子動(dòng)力勢根據(jù)紅色光化光關(guān)閉后P515信號(hào)的衰減來計(jì)算，方法是對(duì)黑暗中的前300ms進(jìn)行單指數(shù)衰減，以確定信號(hào)衰減的跨度(ECSt)；質(zhì)子導(dǎo)度(gH+)是根據(jù)該衰減速率常數(shù)的倒數(shù)計(jì)算。質(zhì)子通量(vH+)按ECSt×gH+計(jì)算；使用 DUAL-KLAS-NIR四通道動(dòng)態(tài)LED陣列近紅外光譜儀以類似方法測量P700氧化。樣品葉綠素濃度100 µg/mL，添加10 μM DCMU和1 mM HA后進(jìn)行測量前的暗適應(yīng)。在502 μmol·m-2·s-1的紅色光化光照射10秒后，測量P700氧化的衰減(波長對(duì)840-965nm)。在光照結(jié)束時(shí)，使用200ms的多周轉(zhuǎn)飽和閃光(MT)來測量P700氧化的最大值(Pm)，并使用脈沖后最初的1.5秒曲線擬合非線性衰減函數(shù)來計(jì)算P700還原一階速率常數(shù)K；3、NADPH熒光，激發(fā)波長340 nm，檢測波長460 nm，光暗交替下測定動(dòng)態(tài)變化。

Emrich-Mills, T. Z., et al. 2025.

產(chǎn)地：德國WALZ