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植物光合热释光测量系统
产品时间:2017-02-12
植物光合热释光测量系统是针对研究PSII能量水平结构而设计的。PSII反应中心光诱导电荷分离导致储存了吸收光能的激发电子对的累积。加热诱导这些激发电子对的重组,从而引发光释放,并在一定温度范围内形成特异性热释光曲线。根据不同释光曲线的形状、峰位和峰值,可以研究分析关于特定激发电子对的能量稳定性及PSII反应中心功能等。

植物光合热释光测量系统

植物光合热释光测量系统是研究光合作用的强有力的工具,是研究PSII电子传输的有效探针,广泛应用于除草剂对PSII的受体效应、QAQB稳定性、光合放氧复合物(OEC)稳定性及PSII总体完整性等,还用于光合突变个体的筛选等。

是针对研究PSII能量水平结构而设计的。PSII反应中心光诱导电荷分离导致储存了吸收光能的激发电子对的累积。加热诱导这些激发电子对的重组,从而引发光释放,并在一定温度范围内形成特异性热释光曲线。根据不同释光曲线的形状、峰位和峰值,可以研究分析关于特定激发电子对的能量稳定性及PSII反应中心功能等。TL200系列热释光测量仪的测量范围为-90°C+190°C,使用范围更宽,可以对低温、高温段热释光进行研究。

 

 

应用领域

  1. 光合机理研究——捕光色素复合体,PSII反应中心,放氧复合物研究;PSII能级分析;原初反应阶段的内在过程探测
  2. 植物胁迫生理的早期检测与诊断
  3. 植物病虫害相关研究
  4. 除草剂影响
  5. 对植物光合研究的完善补充

 

典型样品   

植物碎片

各种微藻

叶绿体悬浮液

类囊体悬浮液

 

工作原理

热释光(Thermoluminescence,缩写TL)是晶体受到辐射照射后,会产生自由电子,这些电子被晶格缺陷俘获而积攒起来,在加热过程中以光形式释放出来。其基本的实验过程是将叶片快速冷冻到某一温度,之后给叶片一个足够强,但时间尽量短(一般<5µs)的单翻转光(single turn-over ?ash),用于诱导每个PSII反映中心发生仅一次的电荷分离;然后逐渐升温,同时测量叶片放出的热释光,绘制TL谱带。

热释光研究中的一个主要工具是单次翻转光闪,要求足够强(光源强度高达 150 000 µmol(photons).m2.s1)和足够短(典型 < 5 微秒)来诱导每一个PSII反应中心发生一次,且仅一次的电荷分离。光闪的饱和效果可以通过QB段的强度来检查,它应该在*光闪后达到zui大,在2次光闪后不再增加。当前许多实验中使用的氙灯光闪具有明显缺陷——一个长的持续发光,或者闪光拖尾,这会在某些PSII反应中心中产生两次的电荷分离(连击)。虽然激光闪光能够有效降低连击,但不能消除。

TL200系列热释光测量仪使用能量足够强的LED光源,所释放5-10µs的方波脉冲能够饱和所有的PSII反应中心,其温度控制单元可以在降温后,再使样品的温度以0.1/sec 2/sec的速率线性增加。不同的闪光序列及样品处理能够使样品处于不同的能量状态,不同的温度下释放的光能源自光合机构的不同结构。分析释光曲线的形状、峰位和峰值,可以研究分析关于特定激发电子对的能量稳定性及PSII反应中心功能等。

 

热释光与光合机构间关系

 

 

 TL200系列热释光测量仪三种型号的控温方式与范围

具体型号

控温方式

控温范围

TL200/PMT标准版

水冷单元——控温模块

-25 +70

TL300/HT高温版

水冷单元——高温控制模块

-25 +190

TL400/LT液氮版

水冷单元——液氮制冷单元——控温模块

-90 +70

 

系统组成

TL200系列热释光测量系统由3部分组成:多功能控制单元、温度调节器控制单元及测量室

多功能控制单元(Multipurpose Control Unit根据用户定义方案或热发光向导提供的实验程序来执行实验过程,有两个输入频道,一个用于测量热发光信号(TL信号),另一个用于测量温度。 测量曲线以两种格式显示:时间/温度和时间/TL信号,或温度/TL信号。

温度调节器控制单元(Thermoregulator Control Unit可以在-90°C +190°C范围内以0.1°C的精确度控制样品的温度。 系统前面板可以显示实际的温度,温度调节可以通过手动或程序控制(软件)来实现。有两种工作模式:恒温模式和温度梯度模式,在恒温模式下仪器将维持样品在恒定的温度,而在温度梯度模式下,可以使样品的温度以0.1°C/sec 2°C/sec的速率线性变化。

AC-88水冷单元可将系统温度降低到4°C包含一个电子控制的抽水泵和内部可以储水的制冷器,用于降低测量室的环境温度。

CryoFab液氮罐通过管路连接到测量室,通过电子控制的低温输出阀可以将系统温度控制在 -20°C -90°C

TFPE单元控制的辅助加热模块可以将系统温度加热到+190°C

测量室(Measuring Chamber又包括四个关键组成部分:光源、 光电倍增器、A/D 转换器、具有温度控制器的样品盘:

  1. 光源由8个超亮的发光二极管(λmax=630 nm)组成,发射的光闪强度高达150,000 µmol(photons). m2.s1以上,光闪持续时间zui长为150 µs(典型5-10us,光强和光闪持续时间通过软件控制。
  2. 光电倍增器可以探测从300900nm范围的光量子,从而测量热发光信号和缓发荧光。光电倍增器包括自己的电源。
  3. A/D转换器用于光电倍增器的电流放大、软件控制增益和数字化,放大器的时间反应固定在50ms,以确定zui小取样周期到100ms

 

技术参数

  • 温度范围:

TL200/PMT标准版:-25 +70

TL 300/HT高温版:-25 +190

TL 400/LT液氮版:-90 +70

  • 控温模式:恒温;线性变化(0.1ºC/sec - 2ºC/sec
  • 过热保护:提供
    环境光保护:提供
  • 控制模式:手动(恒温);程序设定温度曲线
  • 样品盘:直径½英寸镀金铜盘
  • 测量样品:藻类、蓝细菌、叶绿体悬浮液,叶片碎片等
  • 光源:波长lmax=625nm,光源强度高达 150 000 µmol(photons). m2.s1以上
  • 探测系统:传感器为可以通过软件灵敏控制的光电倍增器,光谱响应为300nm-900nm,zui小取样周期100ms,时间响应50ms,接通延迟100ms
  • 控制:用户可通过语言自定义程序控制仪器测量过程
  • 通讯:USB
  • 软件:FluorWin 3.6
  • 电源:90V-240V

操作软件与实验结果

 

典型应用

上图为源自拟南芥未冷冻叶片的热释光(M.Roman 1998)。实心符号:对照(a);空心符号:轻度脱水(b)。单闪(细线)产生75%S225%S1(只有S2S3产生热释光,S1无),双闪(粗线)25%S275%S33闪(点线)25%S3a、对照植物。单闪后,热释光B段与S2QB-相*(B2,见表1)且可以被单因子拟合得很好。2次闪光后,则需要3个因子,S2QB-B1),S3QB-B2)和一个剩余因子(未显示)。b、适度脱水的植物。B段下调,S3S2在更大程度上表明了类囊体腔内一个暗稳态的酸性pH45摄氏度段(余辉)源自S2/3QB中心中热诱导的从基质还原剂向QB的电子传递,使它们发光:它的增加表明了一个强的同化势能NADP+ATPDucruet 2003)。

产地:欧洲

参考文献:(仅2011年发表的部分文献,77篇中的14篇)

  • Thermoluminescence. PV Sane, et al, 2012. Photosynthesis
  • Analysis of S2QA-charge recombination with the Arrhenius, Eyring and Marcus theories. S Rantamäki, et al, 2011. Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology
  • Manganese limitation induces changes in the activity and in the organization of photosynthetic complexes in the cyanobacterium Synechocystis sp. strain PCC 6803. E Salomon, et al, 2011. Plant physiology
  • Inhibition of photosynthetic oxygen evolution and electron transfer from the quinone acceptor QA− to QB by iron deficiency. N Msilini, et al, 2011. Photosynthesis research
  • Chlorophyll fluorescence emission as a reporter on cold tolerance in Arabidopsis thaliana accessions. A Mishra, et al. Plant Signaling & Behavior, 2011
  • Characterization of photosystem II in transgenic tobacco plants with decreased iron superoxide dismutase. Y Zhang, et al, 2011. Biochimica et Biophysica Acta
  • Two functional sites of phosphatidylglycerol for regulation of reaction of plastoquinone Q< sub> B</sub> in photosystem II. S Itoh, et al, 2011. Biochimica et Biophysica Acta
  • Binding Stoichiometry and Affinity of the Manganese-Stabilizing Protein Affects Redox Reactions on the Oxidizing Side of Photosystem II. JL Roose, et al, 2011. Biochemistry
  • Species-dependence of the redox potential of the primary quinone electron acceptor QA in photosystem II verified by spectroelectrochemistry. T Shibamoto, et al, 2010. FEBS letters
  • Flavodiiron proteins in oxygenic photosynthetic organisms: photoprotection of photosystem II by Flv2 and Flv4 in Synechocystis sp. PCC 6803. P Zhang, et al, 2009. PloS one
  • Comparative analysis of leaftype ferredoxinNADP+ oxidoreductase isoforms in Arabidopsis thaliana. M Lintala, et al, 2009. The Plant Journal
  • Psb28 protein is involved in the biogenesis of the photosystem II inner antenna CP47 (PsbB) in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. M Dobáková, et al, 2009. Plant physiology
  • Functional complementation of the Arabidopsis thaliana psbo1 mutant phenotype with an N-terminally His6-tagged PsbO-1 protein in photosystem II. H Liu, et al, 2009. Biochimica et Biophysica Acta
  • Interaction of methylamine with extrinsic and intrinsic subunits of photosystem II. S Hamdani, et al, 2009. Biochimica et Biophysica Acta
  • Investigation of the low-affinity oxidation site for exogenous electron donors in the Mn-depleted photosystem II complexes. VN Kurashov, et al, 2009. Biochimica et Biophysica Acta
  • Changes in the photosynthetic reaction centre II in the diatom Phaeodactylum tricornutum result in nonphotochemical fluorescence quenching. D Eisenstadt, et al, 2008. Environmental Microbiology
  • Characterization of photosystem II in salt-stressed cyanobacterial Spirulina platensis cells. H Gong, et al, 2008. Biochimica et Biophysica Acta
  • The cyanobacterial homologue of HCF136/YCF48 is a component of an early photosystem II assembly complex and is important for both the efficient assembly and Repair of Photosystem II in Synechocystis sp. PCC 6803*. J Komenda, et al, 2008. Journal of Biological chemistry.
  • Early detection of bean infection by Pseudomonas syringae in asymptomatic leaf areas using chlorophyll fluorescence imaging. L Rodríguez-Moreno, et al, 2008. Photosynthesis research
  • Effects of heat stress on PSII photochemistry in a cyanobacterium Spirulina platensis. B Zhao, et al, 2008. Plant Science
  • The effects of simultaneous RNAi suppression of PsbO and PsbP protein expression in photosystem II of Arabidopsis. X Yi, et al, 2008. Photosynthesis research
  • Functional analysis of photosystem II in a PsbO-1-deficient mutant in Arabidopsis thaliana. H Liu, et al, 2007. Biochemistry
  • Efficiency and role of loss processes in lightdriven water oxidation by PSII. M Grabolle, et al, 2007. Physiologia plantarum
  • Changes of Photosystem II Electron Transport in the Chlorophylldeficient Oilseed Rape Mutant Studied by Chlorophyll Fluorescence and Thermoluminescence. JW Guo, et al, 2007. Journal of Integrative Plant Biology
  • The exposed N-terminal tail of the D1 subunit is required for rapid D1 degradation during photosystem II repair in Synechocystis sp PCC 6803. J Komenda, et al, 2007. The Plant Cell
  • The chlorophyll a fluorescence induction pattern in chloroplasts upon repetitive single turnover excitations: accumulation and function of QB-nonreducing centers. W Vredenberg, et al, 2006. Biochimica et Biophysica Acta
  • The polyphasic chlorophyll a fluorescence rise measured under high intensity of exciting light. D Lazár , 2006. Functional Plant Biology
  • The synechocystis sp PCC 6803 oxa1 homolog is essential for membrane integration of reaction center precursor protein pD1. F Ossenbühl, et al, 2006. The Plant Cell
  • Sucrose and glycerol effects on photosystem II. KM Halverson, et al, 2003. Biophysical journal
  • Copper-induced inhibition of photosynthesis: limiting steps of in vivo copper chlorophyll formation in Scenedesmus quadricauda. H Küpper, et al, 2003. Functional Plant Biology
  • Heavy metalinduced inhibition of photosynthesis: targets of in vivo heavy metal chlorophyll formation1. h küpper, et al, 2002. journal of Phycology
  • Experimental and theoretical studies on the excess capacity of Photosystem II. R Kaňa, et al, 2002. Photosynthesis research
  • Nitrogen deprivation strongly affects Photosystem II but not phycoerythrin level in the divinyl-chlorophyll b-containing cyanobacterium Prochlorococcus marinus. C Steglich, et al, 2001. Biochimica et Biophysica Acta
  • Integrity and activity of photosystem 2 complexes isolated from the thermophilic cyanobacterium Synechococcus elongatus using various detergents. E Šetlíková, et al, 1999. Photosynthetica
  • The PsbY protein is not essential for oxygenic photosynthesis in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803. M Meetam, et al, 1999. Plant physiology
  • Nonphotochemical reduction of the plastoquinone pool in sunflower leaves originates from chlororespiration. TS Feild, et al, 1998. Plant physiology

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