2結果

圖1為煙草葉片首先受到ST的激發(fā)，5 s過(guò)后，再受到1 s的紅光照射的ΔA515-550曲線(xiàn)，光強為1024μmol/m2·s。單周轉飽和光的激發(fā)使ΔA515-550信號迅速上升，然后以雙指數型在大約3 s內衰減至0。通過(guò)曲線(xiàn)擬合，可以得到兩個(gè)指數加和形式的衰減方程為：

在單周轉飽和光激發(fā)的條件下，ΔA515-550信號的衰減呈現明顯的雙指數階段，擬合方程的第一個(gè)指數項的冪是1/0.839 97(底為e-1)要小于第二個(gè)指數項的冪1/0.687 25，因此ΔA515-550信號在第一階段以更快的速度衰減，在第二階段衰減的速度比第一階段要慢。

樣品首先用單周轉飽和光激發(fā)，5 s后，時(shí)長(cháng)為1 s的可見(jiàn)光開(kāi)啟，ΔA515-550信號可達到的最大值是受到ST激發(fā)的P515信號最大值的大約5倍。

ΔA515-550曲線(xiàn)在1 s可見(jiàn)光照射下，呈現明顯的雙峰特征(圖2)。在可見(jiàn)光開(kāi)啟后，第一個(gè)峰值迅速形成；第二個(gè)峰值在大約100 ms出現。雙峰之間產(chǎn)生了一個(gè)低谷。曲線(xiàn)最終在1 s內衰減了大約30%。這種雙峰模式符合文獻中記錄的1 s可見(jiàn)光入射的測量曲線(xiàn)。

圖2煙草葉片受到1 s時(shí)長(cháng)可見(jiàn)光照射的ΔA515-550信號

圖3中顯示了光照60 s并在光源關(guān)閉后記錄之后的120 s煙草葉片的ΔA515-550信號，此信號特征與先前Schreiber等測量的信號以及Johnson等測量的信號完全符合。此信號的特征為：光源開(kāi)啟后的ΔA515-550信號迅速達到峰值，隨后在接下來(lái)的30 s內，信號衰減到峰值的50%左右。然后信號緩慢地提升至60 s左右達到穩態(tài)。當關(guān)閉光源時(shí)，ΔA515-550信號迅速下降至最低點(diǎn)，然后緩慢上升直至達到另一個(gè)穩態(tài)。

圖3煙草葉片受到60 s時(shí)長(cháng)可見(jiàn)光及其之后關(guān)閉光源后120 s的ΔA515-550信號

3討論與結論

測量C3植物葉片的類(lèi)囊體跨膜電勢可以采用微電極刺入的方法，但無(wú)論是電極直接刺入法還是改進(jìn)的膜片鉗技術(shù)，微電極法都要求葉綠體的尺寸足夠大，例如Vredenberg等在微電極法中所使用的銀道椒草(Peperomiametallica)或角苔類(lèi)(Anthoceros)的葉綠體，再者，微電極刺入膜內所產(chǎn)生的刺口處的電流流失對于跨膜電壓測量也會(huì )產(chǎn)生不可控的損失。因此，測量電勢引起的葉綠素分子的吸收峰遷移，即測量P515信號這樣一種無(wú)損樣本，靈敏迅捷的方法，現已成為實(shí)驗室測量葉綠體跨膜電勢的一種常用技術(shù)手段。

在圖1中，葉片受到單周轉飽和光的激發(fā)時(shí)，P515信號的快速上升反映了在光反應中心(PSI和PSII)發(fā)生的初級電荷分離反應以及后續在細胞色素b6/f發(fā)生的次級電荷轉移反應。隨后的電信號衰減則反映了質(zhì)子的跨膜傳導過(guò)程，較快的電信號衰減可能是ATP合成酶被激活而形成的質(zhì)子傳導所造成的，而較慢的衰減則可能是藉由類(lèi)囊體膜中離子通道的質(zhì)子傳導所造成的。

在圖2中，P515信號的雙峰特征并不是必然會(huì )出現，特別是第二個(gè)峰會(huì )因為待測量的樣本品種以及待測樣品的生理狀態(tài)不同而不同。Bulychev和Vredenberg通過(guò)同時(shí)測量樣品的葉綠素熒光以及跨膜電勢發(fā)現，跨膜電勢的第二個(gè)峰值在時(shí)間上與熒光曲線(xiàn)的一個(gè)瞬時(shí)下降相關(guān)聯(lián)，這可能是由下列光化學(xué)反應所造成的葉綠素熒光淬滅：質(zhì)體藍素(Pc)攜帶的電子傳遞至光化學(xué)反應中心I(PSI)，并最終傳遞至鐵氧還蛋白-NADP+-氧化還原酶(FNR)的化學(xué)反應過(guò)程。

在圖3中，關(guān)閉光源后，ΔA515-550信號急劇下降至最低點(diǎn)，隨后又緩慢地恢復上升到另一個(gè)穩態(tài)，這個(gè)穩態(tài)就被稱(chēng)為所謂的“黑暗基線(xiàn)”，根據Kramer和Scaksteder首創(chuàng )的“DIRK”分析，即暗黑區間弛豫分析(Dark interval relaxation kinetics)法，黑暗基線(xiàn)至有光時(shí)的穩態(tài)信號線(xiàn)的差值反映了在光照時(shí)跨膜的電勢差(ΔΨ)的大小，而黑暗基線(xiàn)至關(guān)閉光源時(shí)，P515信號下降的最小值點(diǎn)的差值反映了在光照時(shí)跨膜pH值的大小。因此，對暗黑適應后的樣品進(jìn)行P515信號的測量，不僅可以得知關(guān)于跨膜電勢的信息，也可以獲知關(guān)于跨膜化學(xué)勢的數據，因此，最終也可定量地獲得跨膜質(zhì)子動(dòng)勢的大小。因此，P515光譜測定方法是一種可以測量跨膜電勢差、跨膜ΔpH以及跨膜質(zhì)子動(dòng)勢差的有力武器，可為深入研究C3作物光合過(guò)程原初反應的能量轉換的分子機制提供技術(shù)支持。

本研究以煙草葉片作為實(shí)驗樣品，使用雙通道脈沖振幅可調式葉綠素熒光儀(Dual-PAM-100)，并搭配最新設計的P515/535雙組件模塊，得出樣本在單周轉飽和光、1 s可見(jiàn)光及60 s可見(jiàn)光的P515光譜變化結果，并詳細分析其形成原因。結果顯示，P515光譜測定法是一種可以測量跨膜電勢差、跨膜ΔpH以及跨膜質(zhì)子動(dòng)勢差的靈敏迅捷、無(wú)損樣本的探測技術(shù)，可為今后農業(yè)生產(chǎn)中的C3作物高光效品種的選育提供技術(shù)支持。