Name: evaluation of photosynthetic behaviors by simultaneous measurements of leaf reflectance and chlorophyll fluorescence analyses
Uploaded: 2019-08-09T15:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Evaluation of Photosynthetic Behaviors by Simultaneous Measurements of Leaf Reflectance and Chlorophyll Fluorescence Analyses at JoVE.com

Vi er taknemmelige for Dr. Kouki Hikosaka (Tohoku University) for at stimulere diskussioner, assistance med et arbejdsområde, og instrumenter til eksperimenter. Værket blev delvist støttet af KAKENHI [Grant Numbers 18K05592, 18J40098] og Naito Foundation.

1. dyrkning af Arabidopsis planter
<ol><li>Sug Arabidopsis thaliana frø i steriliseret deioniseret vand i et mikrorør, og inkubere i 2 dage ved 4 °c i mørket.</li>
	<li>Placer ca. fire af de ubibede, koldbehandlede frø på jordoverfladen ved hjælp af en mikropipette. Inkubér de plantede Potter i et vækstkammer med en 16 h lys (120 μmol fotoner m– 2 s– 1) og 8 h mørk periode ved henholdsvis 22 °c og 20 °c.</li>
	<li>Vokse en plante pr pot ved udtynding andre frøplanter eft...

<ol>
	<li>Xue, J., Su, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Significant+remote+sensing+vegetation+indices:+A+review+of+developments+and+applications.">Significant remote sensing vegetation indices: A review of developments and applications.</a> Journal of Sensors. 1353691, (2017).</li><li>Cotrozzi, L., Townsend, P. A., Pellegrini, E., Nali, C., Couture, J. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reflectance+spectroscopy:+a+novel+approach+to+better+understand+and+monitor+the+impact+of+air+pollution+on+Mediterranean+plants.">Reflectance spectroscopy: a novel approach to better understand and monitor the impact of air pollution on Mediterranean plants.</a> Environmental Science and Pollution Research. 25 (9), 8249-8267 (2018).</li><li>Han, L., Yang, G., Yang, H., Xu, B., Li, Z., Yang, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Clustering+Field-Based+Maize+Phenotyping+of+Plant-Height+Growth+and+Canopy+Spectral+Dynamics+Using+a+UAV+Remote-Sensing+Approach.">Clustering Field-Based Maize Phenotyping of Plant-Height Growth and Canopy Spectral Dynamics Using a UAV Remote-Sensing Approach.</a> Frontiers in Plant Science. 9, 1638 (2018).</li><li>Baker, N. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chlorophyll+Fluorescence:+A+Probe+of+Photosynthesis+In.">Chlorophyll Fluorescence: A Probe of Photosynthesis In.</a> Vivo. Annual Review of Plant Biology. 59 (1), 89-113 (2008).</li><li>Cruz, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamic+Environmental+Photosynthetic+Imaging+Reveals+Emergent+Phenotypes.">Dynamic Environmental Photosynthetic Imaging Reveals Emergent Phenotypes.</a> Cell Systems. 2 (6), 365-377 (2016).</li><li>Ruban, A. V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantifying+the+efficiency+of+photoprotection.">Quantifying the efficiency of photoprotection.</a> Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 372 (1730), 20160393 (2017).</li><li>Gamon, J. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Remote+sensing+of+the+xanthophyll+cycle+and+chlorophyll+fluorescence+in+sunflower+leaves+and+canopies.">Remote sensing of the xanthophyll cycle and chlorophyll fluorescence in sunflower leaves and canopies.</a> Oecologia. 85 (1), 1-7 (1990).</li><li>Gamon, J. A., Pe&#241;uelas, J., Field, C. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+narrow-waveband+spectral+index+that+tracks+diurnal+changes+in+photosynthetic+efficiency.">A narrow-waveband spectral index that tracks diurnal changes in photosynthetic efficiency.</a> Remote Sensing of Environment. 41 (1), 35-44 (1992).</li><li>Rahimzadeh-Bajgiran, P., Munehiro, M., Omasa, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationships+between+the+photochemical+reflectance+index+(PRI)+and+chlorophyll+fluorescence+parameters+and+plant+pigment+indices+at+different+leaf+growth+stages.">Relationships between the photochemical reflectance index (PRI) and chlorophyll fluorescence parameters and plant pigment indices at different leaf growth stages.</a> Photosynthesis Research. 113 (1-3), 261-271 (2012).</li><li>Niyogi, K. K., Grossman, A. R., Bj&#246;rkman, O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arabidopsis+mutants+define+a+central+role+for+the+xanthophyll+cycle+in+the+regulation+of+photosynthetic+energy+conversion.">Arabidopsis mutants define a central role for the xanthophyll cycle in the regulation of photosynthetic energy conversion.</a> Plant Cell. 10 (7), 1121-1134 (1998).</li><li>Kohzuma, K., Hikosaka, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physiological+validation+of+photochemical+reflectance+index+(PRI)+as+a+photosynthetic+parameter+using+Arabidopsis+thaliana+mutants.">Physiological validation of photochemical reflectance index (PRI) as a photosynthetic parameter using Arabidopsis thaliana mutants.</a> Biochemical and Biophysical Research Communications. 498, 52-57 (2018).</li><li>Hikosaka, K., Noda, H. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+leaf+CO2+assimilation+and+Photosystem+II+photochemistry+from+chlorophyll+fluorescence+and+the+photochemical+reflectance+index.">Modeling leaf CO2 assimilation and Photosystem II photochemistry from chlorophyll fluorescence and the photochemical reflectance index.</a> Plant, Cell and Environment. 42 (2), 730-739 (2019).</li><li>Brooks, M. D., Sylak-Glassman, E. J., Fleming, G. R., Niyogi, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+thioredoxin-like/&#946;-propeller+protein+maintains+the+efficiency+of+light+harvesting+in+Arabidopsis.">A thioredoxin-like/&#946;-propeller protein maintains the efficiency of light harvesting in Arabidopsis.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 110 (29), E2733-E2740 (2013).</li><li>Nilkens, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Identification+of+a+slowly+inducible+zeaxanthin-dependent+component+of+non-photochemical+quenching+of+chlorophyll+fluorescence+generated+under+steady-state+conditions+in+Arabidopsis.">Identification of a slowly inducible zeaxanthin-dependent component of non-photochemical quenching of chlorophyll fluorescence generated under steady-state conditions in Arabidopsis.</a> Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Bioenergetics. 1797 (4), 466-475 (2010).</li><li>Davis, G. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Limitations+to+photosynthesis+by+proton+motive+force-induced+photosystem+II+photodamage.">Limitations to photosynthesis by proton motive force-induced photosystem II photodamage.</a> Elife. 5, 16921 (2016).</li><li>Wong, C. Y. S., Gamon, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+photochemical+reflectance+index+provides+an+optical+indicator+of+spring+photosynthetic+activation+in+evergreen+conifers.">The photochemical reflectance index provides an optical indicator of spring photosynthetic activation in evergreen conifers.</a> New Phytologist. 206 (1), 196-208 (2015).</li><li>Miyake, C., Amako, K., Shiraishi, N., Sugimoto, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Acclimation+of+Tobacco+Leaves+to+High+Light+Intensity+Drives+the+Plastoquinone+Oxidation+System&#8212;Relationship+Among+the+Fraction+of+Open+PSII+Centers,+Non-Photochemical+Quenching+of+Chl+Fluorescence+and+the+Maximum+Quantum+Yield+of+PSII+in+the+Dark.">Acclimation of Tobacco Leaves to High Light Intensity Drives the Plastoquinone Oxidation System&#8212;Relationship Among the Fraction of Open PSII Centers, Non-Photochemical Quenching of Chl Fluorescence and the Maximum Quantum Yield of PSII in the Dark.</a> Plant and Cell Physiology. 50 (4), 730-743 (2009).</li><li>Munekage, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cyclic+electron+flow+around+photosystem+I+is+essential+for+photosynthesis.">Cyclic electron flow around photosystem I is essential for photosynthesis.</a> Nature. 429 (6991), 579-582 (2004).</li><li>Tubuxin, B., Rahimzadeh-Bajgiran, P., Ginnan, Y., Hosoi, F., Omasa, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Estimating+chlorophyll+content+and+photochemical+yield+of+photosystem+II+(&#934;PSII)+using+solar-induced+chlorophyll+fluorescence+measurements+at+different+growing+stages+of+attached+leaves.">Estimating chlorophyll content and photochemical yield of photosystem II (&#934;PSII) using solar-induced chlorophyll fluorescence measurements at different growing stages of attached leaves.</a> Journal of Experimental Botany. 66 (18), 5595-5603 (2015).</li></ol>

I denne undersøgelse fik vi yderligere dokumentation for, at PRI repræsenterer xanthophyll pigmenter ved samtidig at måle klorofyl fluorescens og blad reflektans.
Et halogen lys, der har bølgelængder svarende til sollys, blev tilpasset til brug som en aktinisk lyskilde for at aktivere fotosyntese. Vi brugte oprindeligt en hvid LED-lyskilde for at undgå termisk beskadigelse af bladets overflade, men dette producerede langsom mørk afslapning kinetik og usædvanligt høj qI (foto hæmmende...

Blad reflektans bruges til at fjernstyre vegetations indekser, der afspejler fotosyntese eller træk i planter1,2. Det normaliserede forskel vegetations indeks (NDVI), som er baseret på infrarøde refleksions signaler, er et af de mest kendte vegetations indekser til påvisning af chlorophyll-relaterede egenskaber, og det anvendes i økologi og landbrugs videnskaber som en indikator for miljø respons i træer eller afgrøder3. I feltundersøgelser, selv om mange parametre (f. eks klorofyl Index (CI), vand indeks (Wi), etc.) er blevet udviklet og anvendt, få detaljerede kontroller af, hvad disse parametre direkte (eller indirekte) detektere er blevet udført ved hjælp af mutanter.
Puls-amplitude modulation (PAM) analyse af klorofyl Fluorescens er en effektiv metode til at måle fotosyntetiske reaktioner og processer, der er involveret i photosystem II (PSII)4. Klorofyl fluorescens kan påvises med et kamera og anvendes til screening fotosyntese mutanter5. Dog kræver kamera detektering af klorofyl fluorescens komplekse protokoller såsom mørk behandling eller lys mætnings pulser, som er svære at implementere i feltundersøgelser.
Leaf absorberet Solar Light energi er hovedsagelig forbruges af fotosyntetiske reaktioner. Derimod kan absorptionen af overskydende lys energi generere reaktive oxygenarter, som forårsager skade på fotosyntetiske molekyler. Den overskydende lys energi skal spredes som varme gennem ikke-fotokemiske dæmper (npq) mekanismer6. Det foto kemiske refleksions indeks (PRI), som afspejler lysafhængige ændringer i blad refleksions parametrene, er afledt af smalbånds reflektans ved 531 og 570 nm (reference bølgelængde)7,8. Det er rapporteret at korrelere med npq i klorofyl fluorescens analyse9. Men da NPQ er en sammensat parameter, der omfatter xanthophyll cyklus, State tradition, og foto hæmning, detaljeret validering er forpligtet til at forstå, hvad PRI parameter måler. Vi har fokuseret på xanthophyll cyklus, en termisk afledning system, der involverer de-epoxidering af xanthophyll pigmenter (violaxanthin til ca og zeaxanthin) og en hovedbestanddel af npq, fordi korrelationer mellem pri og omdannelse af disse pigmenter er blevet rapporteret i tidligere undersøgelser8.
Mange fotosyntese-relaterede mutanter er blevet isoleret og identificeret i Arabidopsis. Npq1 mutant akkumulerer ikke zeaxanthin, fordi det bærer en mutation i violaxanthin de-epoxidase (VDE), som katalyserer omdannelsen af violaxanthin til zeaxanthin10. For at fastslå, om PRI kun registrerer ændringer i xanthophyll pigmenter, målte vi samtidig PRI og klorofyl fluorescens i samme blad område i npq1 og Wild-type og derefter dissekeret npq på varierende tidsskalaer for mørk afslapning at udtrække den xanthophyll-relaterede komponent11. Disse samtidige målinger giver en værdifuld teknik til tildeling af vegetations indekser. Da PRI korrelerer med brutto primær produktivitet (GPP), har evnen til at tildele PRI netop til én komponent vigtige anvendelser i økologi12.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Halogen light source</td>
			<td>OptoSigma</td>
			<td>SHLA-150</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Light quantum meter</td>
			<td>LI-COR</td>
			<td>LI-1000</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PAM chlorophyll fluorometer</td>
			<td>Walz</td>
			<td>JUNIOR-PAM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PAM controliing software</td>
			<td>Walz</td>
			<td>WinControl-3.27</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Reflectance standard</td>
			<td>Labsphere, Inc.</td>
			<td>SRT-99-050</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectral radiometer</td>
			<td>ADS Inc.</td>
			<td>Field Spec3</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spectral radiometer controlling software</td>
			<td>ADS Inc.</td>
			<td>RS3</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

evaluation of photosynthetic behaviors by simultaneous measurements of leaf reflectance and chlorophyll fluorescence analyses

Chlorophyll en fluorescens analyse er almindeligt anvendt til at måle fotosyntetisk adfærd i intakte planter, og har resulteret i udviklingen af mange parametre, der effektivt måler fotosyntese. Blad refleksions analyse giver flere vegetations indekser i økologi og landbrug, herunder fotokemisk refleksions indeks (PRI), som kan bruges som en indikator for termisk energi afledning under fotosyntese, fordi det korrelerer med ikke-fotokemisk dæmpning (NPQ). Da NPQ er en sammensat parameter, er det imidlertid nødvendigt at validere den for at forstå karakteren af PRI-parameteren. For at opnå fysiologiske beviser for vurdering af PRI parameter målte vi samtidig klorofyl fluorescens og blad reflektans i xanthophyll Cycle defekt mutant (npq1) og vildtype Arabidopsis planter. Desuden, den qZ parameter, som sandsynligvis afspejler xanthophyll cyklus, blev ekstraheret fra resultaterne af klorofyl fluorescens analyse ved at overvåge afslapning kinetik af npq efter at slukke lyset slukket. Disse samtidige målinger blev udført ved hjælp af en puls-amplitude modulation (PAM) klorofyl fluorometer og et spektral Radiometer. Fiber prober fra begge instrumenter blev placeret tæt på hinanden for at detektere signaler fra samme blad position. Der blev anvendt en ekstern lyskilde til at aktivere fotosyntese, og måle lysene og det mættede lys blev leveret fra PAM-instrumentet. Dette forsøgssystem gjorde det muligt for os at overvåge lysafhængig PRI i det intakte anlæg og afslørede, at lysafhængige ændringer i PRI varierer betydeligt mellem Wild type og npq1 mutant. Desuden var PRI stærkt korreleret med qZ, hvilket betyder, at qZ afspejler xanthophyll-cyklussen. Disse målinger viste tilsammen, at samtidig måling af blad reflektans og klorofyl Fluorescens er en gyldig metode til parameter evaluering.

Figur 1 præsenterer et skematisk diagram over den eksperimentelle opsætning til samtidig måling af klorofyl fluorescens og blad reflektans. De fiber prober af PAM og spektral Radiometer blev sat vinkelret på blad overfladen ved blad holderen på den specialfremstillede prøve fase, og en halogenlampe blev anvendt til aktinisk lysbestråling fra både venstre og højre retning uden at kaste nogen Skygger. PAM-og blad refleksions signalerne blev detekteret ...

Watch this Scientific Journal Video about Evaluation of Photosynthetic Behaviors by Simultaneous Measurements of Leaf Reflectance and Chlorophyll Fluorescence Analyses at JoVE.com

Evaluation of Photosynthetic Behaviors by Simultaneous Measurements of Leaf Reflectance and Chlorophyll Fluorescence Analyses

Vi beskriver en ny teknisk tilgang til at studere fotosyntetiske reaktioner i højere planter, der involverer samtidige målinger af klorofyl en fluorescens og blad reflektans ved hjælp af en Pam og et spektral Radiometer til påvisning af signaler fra samme blad område i Arabidopsis.

Evaluering af fotosyntetiske adfærd ved samtidige målinger af blad reflektans og chlorophyll fluorescens analyser

Chlorophyll a fluorescence analysis is widely used to measure photosynthetic behaviors in intact plants, and has resulted in the development of many ...

Samtidig måling af bladrefleksanstelse med klorofylfluorescensanalyse ved hjælp af den allerede kendte mutant plantemodel gør det lettere at etablere nye reflektoriske parametre. Opførelsen af nye blade reflektance parametre ved vores metode giver real-time overvågning af skiftende plante adfærd under naturlige miljøforhold. Før du begynder et eksperiment oprette et målesystem som vist i denne skematisk.Med en prøve fase, lyskilde, PAM fluorometer, og spektralradiometer. Næste vedhæfte en 10 cm kvadreret stålplade med en en cm diameter hul til den specialfremstillede prøve fase. Og passer to tynde fiber sonder stramt sammen.Wrap sonderne med plast tape. Brug derefter en holder til at klippe de tapede sonder på prøvestadiet. Anvend sonderne lodret på prøvestadiet.Og fastgør en biforked lys guide lavet af glasfiber til halogen lyskilde. Derefter bestråle prøven fase fra begge retninger i ca 45 graders vinkler. Justering af lyskilden, så lyset lyser prøvestadiet ensartet uden at kaste skygger.Til samtidig måling af venstre reflektans- og klorofyl florescence-analyse, der er nedsat, anbringes et testanlæg i bladholderen af prøvestadiet i et mørkt rum med grønt cellofanlyssæt et prøveanlæg i prøvens indehaver af prøvestadiet, og bladet røres mod hullet af stålplade på scenen. Når du har slukket for det svage grønne lys, tændes PAM-fluoretometeret, og bladprøven er strålet med et målelys. Bevæg justeringsankeren, så lysintensiteten måler ca. 100, og mål afstanden mellem sonden og bladet.Fastgør justeringsanrettelsen, og værdien af afstanden på justeringsanføreren registreres. Sluk derefter for målelyset, og fjern testanlægget. Ved handlingsintensitetsmåling anbringes en lysquantimeter på det sted, hvor prøvebladet placeres.Og bestråle lys fra halogen lyskilden til at måle lyskilden intensitet. Bestem, hvilke positioner af lyskildeknappen genererer intensitet på 30, 60, 120, 240 og 480 mikromolarprotoner pr. meter kvadreret pr. sekund. Anskaf en hvid plade som en reflekterende standard i placeringen af bladprøven.Og tænd et spektralt radiometer. Spektral reflektrancen justeres mellem 350 og 850 nanometer. Der er ingen spektrale data på nuværende tidspunkt, da der ikke er noget bestrålende lys.Tænd for halogenlampen for at bestråle med 480 mikromolarfotoner pr. meter kvadreret pr. sekund. Den højeste bestrålingsintensitet i denne test justeres, og radiometerets detektionsstyrke justeres for at undgå mætning. Derefter registrere spektrale reflektance under belysning med 30, 60, 120, 240 og 480 mikromolar fotoner per meter kvadreret per sekund.Til samtidig måling af bladreferenserings- og klorofyl florescenceanalysen overføres planten fra vækstkammer til mørkekammer med samme temperatur og fugtighed. Efter en time placere en Arabidopsis anlæg på bladet prøve position. Og fastgør prøvebladet til bladet, så bladoverfladen er vinkelret på detektionssonerne.Tænd for PAM-fluoretometeret, og start kurveoptagelsen. Denne værdi kaldes nul. Tænd for målelyset, og vent ca. 30 sekunder, før kurven reagerer.Denne værdi blev kaldt F nul. Levere en mættet puls på 4,000 mikromolar fotoner per meter kvadreret per sekund i 0,8 sekunder fra PAM og opnå den højeste værdi af spike i kurven med øget fluorescens intensitet. Denne værdi kaldes Fm.Then bruge formlen til at beregne den maksimale kvanteudbytte af foto system to i mørke.For at måle fotosyntetisk adfærd i steady state, efter optagelse Fm bestråle bladprøven med de 30 mikromolar fotoner per meter kvadreret per sekund. Mens du tænder for det spektrale radiometer for at overvåge bladreferturen. Vent mindst 20 minutter på, at den fotosyntetiske reaktion når en stabil tilstand.I denne reaktionsperiode vil mætningspulsen blive leveret med et minuts mellemrum. Den florescence intensitet af steady state kaldes Fs.Den maksimale florescence værdi opnået efter 20 minutter af pulserende lys kaldes Fm prime. Optag den spektrale refleksion på dette punkt.For at beregne fotosyntese aktivitet på steady state beregne kvanteudbyttet af fotosystem to, som kan estimeres ved bestråling med mættede impulser under aktinisk lys. Anslå den lineære elektronffluks fra fotosystemet to reaktionscenter. Derefter beregnes den ikke fotokemiske dæmpning, og det fotokemiske reflektatorindeks beregnes fra 531 og 570 nanometer.Efter erhvervelse Fs og bladet reflektance slukke aktiniske lys og give en mættende puls på et minuts mellemrum under den mørke afslapning. Den maksimale florescence værdi induceret af mætning puls under mørket kaldes Fm dobbelt prime. Og gem Fm dobbelt prime data på to og 10 minutter efter at slukke for aktiniske lys.For at beregne parametrene for den ikke fotokemiske dæmpning fra afslapningsforbindelsesmidlerne skal du anslå qE'en med de to minutters mørke tilpasning Fm dobbeltprime data. Beregn zanthoxylum afhængige dæmpning, qZ, med 10 minutters mørk tilpasning Fm dobbelt prime data. Beregn derefter fotohæmmende tilstand.Som en næste måling tænde aktiniske lys på 60 mikromolar fotoner per meter kvadreret per sekund og gentag den samme måling. I dette repræsentative eksperiment blev vilde type- og mutant arabidopsisplanter sammenlignet. Ændringen i fotokemisk reflektatorindeks, PRI, beregnet ud fra bladrekulden, blev afbildet i forhold til den lysafhængige lineære elektronstrøm fra fotosystem to som anslået af PAM-fluorometeret.I dette eksperiment var ændringen i PRI negativt korreleret med den lineære elektronstrøm i vilde planter, men ikke i mutantplanter. qZ, som repræsenterer xanthophyll cyklus blev fraktioneret fra den mørke afslapning connectics af ikke fotokemisk dæmpning og blev også plottet mod ændringen i PRI. I denne analyse var qZ også stærkt korreleret med ændringen i PRI for begge plantestammer, hvilket indebar, at PRI afspejler xanthophyll-cyklussen.Til samtidig måling af det samme bladområde ved hjælp af samme lyskilde eller intensitet skal du bruge den samme detektionsfiber i fastgørelsesanordningen til at placere bladet lodret. Reflektsspektroskopi har potentiale til at blive anvendt til analyse af en række fænotyper, i vilde type- og mutantplanter for at belyse plantens molekylære mekanismer.

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Cell Biology

Bioengineering

Unit 1

Chloroplasts and Photosynthesis

SCIENTISTS IN ACTION

Thermodynamics of Membrane Protein Folding Measured by Fluorescence Spectroscopy

Membrane protein folding is an emerging topic with both fundamental and health-related significance.  The abundance of membrane proteins in cells ...

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor (IRIS)

Biomolecular Detection employing the Interferometric Reflectance Imaging Sensor IRIS

The sensitive measurement of biomolecular interactions has use in many fields and industries such as basic biology and microbiology, ...

Evaluation of Biomaterials for Bladder Augmentation using Cystometric Analyses in Various Rodent Models

Evaluering af Biomaterials for blære Augmentation anvendelse Cytometriske Analyser i forskellige gnavermodeller

Renal function and continence of urine are critically dependent on the proper function of the urinary bladder, which stores urine at low pressure and ...

Evaluation of Polymeric Gene Delivery Nanoparticles by Nanoparticle Tracking Analysis and High-throughput Flow Cytometry

Evaluering af Polymeric Gene Delivery nanopartikler ved Nanopartikel Tracking Analyse og Højkapacitetsforskning Flowcytometri

Non-viral gene delivery using polymeric nanoparticles has emerged as an attractive approach for gene therapy to treat genetic diseases1 and as a ...

Aplysia Ganglia Preparation for Electrophysiological and Molecular Analyses of Single Neurons

Aplysia Ganglia Preparation for Electrophysiological and Molecular Analyses of Single Neurons

Aplysia Ganglia Forberedelse til elektrofysiologiske og molekylære analyser af enkeltneuroner

A major challenge in neurobiology is to understand the molecular underpinnings of neural circuitry that govern a specific behavior. Once the specific ...

High-resolution Spatiotemporal Analysis of Receptor Dynamics by Single-molecule Fluorescence Microscopy

Høj opløsning Spatiotemporal Analyse af receptor Dynamics ved Single-molekyle fluorescensmikroskopi

Single-molecule microscopy is emerging as a powerful approach to analyze the behavior of signaling molecules, in particular concerning those aspect (e.g., ...

3D Orbital Tracking in a Modified Two-photon Microscope: An Application to the Tracking of Intracellular Vesicles

3D Orbital Tracking i en modificeret to-foton mikroskop: en ansøgning til sporing af intracellulære vesikler

The objective of this video protocol is to discuss how to perform and analyze a three-dimensional fluorescent orbital particle tracking experiment using a ...

Dissection, MicroCT Scanning and Morphometric Analyses of the Baculum

Dissektion MicroCT Scanning og morfometrisk Analyser af Baculum

Modern morphometrics provides powerful methods to quantify size and shape variation. A basic requirement is a list of coordinates that define landmarks; ...

Construction and Setup of a Bench-scale Algal Photosynthetic Bioreactor with Temperature, Light, and pH Monitoring for Kinetic Growth Tests

Konstruktion og opsætning af en Bench-skala Algal Photosynthetic Bioreactor med temperatur, lys og pH-overvågning for kinetiske væksttest

The optimal design and operation of photosynthetic bioreactors (PBRs) for microalgal cultivation is essential for improving the environmental and economic ...

Engineering 'Golden' Fluorescence by Selective Pressure Incorporation of Non-canonical Amino Acids and Protein Analysis by Mass Spectrometry and Fluorescence