德国WALZ推出新款多功能调制叶绿素荧光仪MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ

日期：2024-10-21 14:06:00

搭载多波长激发光源，调制模式具备完整的PAM功能，可测量PSⅡ功能性捕光截面Sigma(Ⅱ)

非调制泵浦探针技术，可监测OEC状态与衰减，周期-4-震荡，类胡萝卜素三重态能量弛豫

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。

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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

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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• 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。

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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

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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)。

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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。

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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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