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延迟荧光信息处理技术在植物光合及逆境生理检测中的应用

李瑛

  植物光诱导延迟荧光(Delayed Fluorescence, DF)是植物光合器官在停止光照后的一种超微弱长期发光现象,它的产生包含着能量的吸收、转换、存储和重发光过程。由于延迟荧光来源于光合电子传递链,是伴随光合作用而产生的,所以通过研究延迟荧光可以反映植物体内、体外各种化学和物理因子对光合器官功能活性的变化情况。本文以延迟荧光检测及应用技术为核心,围绕延迟荧光动态衰减信号的检测及其与光合能力的关系,逆境(高温、盐、紫外辐射)胁迫下延迟荧光强度及发射光谱峰值比F730/F685的变化规律,主要开展了以下研究: 1.依据延迟荧光衰减动力学特性,设计了一套适用于植物叶片的、高效快速的、激发光强可灵活调节的、环境参数(温度、CO2浓度、湿度)可控的延迟荧光动态衰减信号检测系统。 2.通过分析延迟荧光光响应曲线特性,提出一种四段式光响应曲线模型。在已有的饱和光诱导延迟荧光强度与光合能力的线性相关性的基础上,结合四段式光响应曲线模型,理论分析了非饱和光诱导延迟荧光强度与光合能力的关系,并对几种作物样品进行了延迟荧光强度与光合能力的对比测量,验证了非饱和光诱导延迟荧光强度表征植物光合能力的新方法。 3.对高温胁迫下几种作物样品延迟荧光动态衰减曲线进行了研究,分析了影响延迟荧光强度的因子。研究了高温胁迫下植物延迟荧光强度、发射光谱峰值比F730/F685以及光合能力三者之间的关系,提出延迟荧光强度及发射光谱峰值比F730/F685可以有效检测植物光合功能受温度胁迫的损伤程度。 4.对高温胁迫下延迟荧光发射光谱峰值比F730/F685温度响应曲线展开了深入分析,通过与检测植物逆境胁迫生理常用的叶绿素荧光分析法进行对比实验,对不同耐热型植物样品的发射光谱峰值比F730/F685温度响应曲线拐点进行了研究,对温度拐点出现的原因及变化趋势进行了分析,提出温度拐点是一个有效评价和鉴定植物耐热性的指标。 5.对经盐或紫外胁迫后植物样品延迟荧光强度与发射光谱峰值比F730/F685的变化趋势进行了研究。分析了不同浓度NaCl溶液胁迫、固定浓度NaCl溶液胁迫不同时间、不同照射强度UV-B紫外胁迫以及固定强度UV-B照射不同时间这四种情况下延迟荧光强度、发射光谱峰值比F730/F685、常用的叶绿素荧光参数Fv/Fm这三者之间的关系。提出延迟荧光强度与发射光谱峰值比F730/F685是一种检测植物逆境光合生理的新方法,可以有效地反映植物在逆境胁迫下光合系统的受损程度。 最后,总结全文工作,并对延迟荧光技术的应用及发展进行了展望。……   
[关键词]:延迟荧光;动态衰减;光合能力;发射光谱;F730/F685;植物逆境生理
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:大连海事大学2010年