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

We zijn Dr. Kouki Hikosaka (Tohoku University) dankbaar voor het stimuleren van discussies, hulp bij een werkruimte en instrumenten voor experimenten. Het werk werd deels ondersteund door KAKENHI [Grant Numbers 18K05592, 18J40098] en Naito Foundation.

1. kweek van Arabidopsis-planten
<ol><li>Dompel Arabidopsis thaliana zaden in gesteriliseerd gedeïoniseerde water in een micro tube en inincuberen gedurende 2 dagen bij 4 °c in het donker.</li>
	<li>Plaats ongeveer vier van de met koudbehandelde zaden op het bodemoppervlak met behulp van een micro pipet. Inbroed de beplante potten in een groei kamer met een licht van 16 uur (120 μmol fotonen m– 2 s– 1) en 8 uur donkere periode bij 22 °c en 20 °c, respectievelijk.</li>
	<li>Kweek ...

<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>

In deze studie kregen we aanvullend bewijs om aan te tonen dat pri Xantofyl-pigmenten vertegenwoordigt door gelijktijdig chlorofylfluorescentie en blad reflectie te meten.
Een halogeen lamp met golflengten die vergelijkbaar is met zonlicht, werd aangepast voor gebruik als een actinische lichtbron om de fotosynthese te activeren. We gebruikten in eerste instantie een witte LED-lichtbron om thermische beschadiging van het bladoppervlak te voorkomen, maar dit produceerde langzame donkere ontspann...

Blad reflectie wordt gebruikt om op afstand te voelen vegetatie indices die fotosynthese of eigenschappen in planten1,2weerspiegelen. De genormaliseerde verschil vegetatie index (NDVI), die is gebaseerd op Infrarood reflectie signalen, is een van de meest bekende vegetatie indices voor de detectie van chlorofyl-gerelateerde eigenschappen, en wordt gebruikt in de ecologie en agrarische wetenschappen als een indicator van milieu reacties in bomen of gewassen3. Hoewel er in veldstudies veel parameters (bijv. chlorofyl index (CI), water index (WI), etc.) zijn ontwikkeld en gebruikt, zijn er weinig gedetailleerde verificaties uitgevoerd van wat deze parameters direct (of indirect) detecteren met behulp van mutanten.
Pulse-amplitudemodulatie (PAM) analyse van chlorofylfluorescentie is een effectieve methode voor het meten van fotosynthetische reacties en processen die betrokken zijn bij photosystem II (PSII)4. Chlorofylfluorescentie kan worden gedetecteerd met een camera en gebruikt voor het screenen van fotosynthese mutanten5. Camera detectie van chlorofylfluorescentie vereist echter complexe protocollen zoals donkere behandeling of licht saturatie pulsen, die moeilijk te implementeren zijn in veldstudies.
De door het blad geabsorbeerde zonnelicht energie wordt voornamelijk verbruikt door fotosynthetische reacties. Daarentegen kan de absorptie van overtollige lichtenergie reactieve zuurstof soorten genereren, wat schade aan fotosynthetische moleculen veroorzaakt. De overtollige lichtenergie moet worden afgevoerd als warmte door niet-fotochemische afschrikken (NPQ) mechanismen6. De fotochemische reflectantie index (PRI), die licht afhankelijke veranderingen in de parameters van de blad reflectie reflecteert, is afgeleid van smalbandreflectantie op 531 en 570 nm (referentie golflengte)7,8. Het is gemeld om te correleren met NPQ in chlorofylfluorescentie analyse9. Aangezien npq echter een samengestelde parameter is die de Xantofyl-cyclus, de status traditie en de fotoinhibitie omvat, is gedetailleerde validatie vereist om te begrijpen wat de pri-parameter meet. We hebben ons geconcentreerd op de Xantofyl-cyclus, een warmtedissipatiesysteem met de de-epoxidatie van Xantofyl-pigmenten (Violaxanthine op antheraxanthine en zeaxanthine) en een hoofdbestanddeel van npq omdat correlaties tussen pri en conversie van deze pigmenten zijn gemeld in voorgaande onderzoeken8.
Veel fotosynthese-gerelateerde mutanten zijn geïsoleerd en geïdentificeerd in Arabidopsis. De npq1 Mutant verzamelt geen zeaxanthine omdat het een mutatie draagt in Violaxanthine de-epoxidase (VDE), die de omzetting van Violaxanthine naar zeaxanthine10katalyseert. Om vast te stellen of pri alleen veranderingen in Xantofyl-pigmenten detecteert, hebben we gelijktijdig pri en chlorofylfluorescentie gemeten in hetzelfde blad gebied in npq1 en het wild-type en vervolgens ontleed npq op verschillende tijdschalen van donkere ontspanning om te extraheren de xanthophyll-gerelateerde component11. Deze gelijktijdige metingen bieden een waardevolle techniek voor de toewijzing van vegetatie indices. Aangezien PRI correleert met de bruto primaire productiviteit (GPP), heeft de mogelijkheid om PRI nauwkeurig toe te wijzen aan één component belangrijke toepassingen in ecologie12.

<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

Chlorofyl een fluorescentie analyse wordt veel gebruikt om fotosynthetisch gedrag in intacte planten te meten, en heeft geresulteerd in de ontwikkeling van vele parameters die de fotosynthese efficiënt meten. Blad reflectie analyse biedt verschillende vegetatie indices in ecologie en landbouw, met inbegrip van de fotochemische reflectie index (PRI), die kan worden gebruikt als een indicator van thermische energie dissipatie tijdens fotosynthese, omdat het correleert met niet-fotochemische afschrikken (NPQ). Omdat NPQ echter een samengestelde parameter is, is de validatie ervan vereist om de aard van de PRI-parameter te begrijpen. Om fysiologisch bewijs te verkrijgen voor de evaluatie van de pri-parameter, meten we gelijktijdig chlorofylfluorescentie en blad reflectie in de Xantofyl-cyclus van defecte Mutant (npq1) en wild-type Arabidopsis-planten. Bovendien werd de QZ-parameter, die waarschijnlijk de Xantofyl-cyclus weerspiegelt, geëxtraheerd uit de resultaten van chlorofylfluorescentie analyse door het monitoren van de ontspannings kinetiek van npq na het overschakelen van het licht uit. Deze gelijktijdige metingen werden uitgevoerd met behulp van een puls-amplitudemodulatie (PAM) chlorofyl fluorometer en een spectrale Radiometer. De vezel sondes van beide instrumenten werden dicht bij elkaar geplaatst om signalen van dezelfde bladpositie te detecteren. Een externe lichtbron werd gebruikt om de fotosynthese te activeren, en de meet lampjes en het verzadigde licht werden geleverd vanuit het PAM-instrument. Dit experimentele systeem stelde ons in staat om licht afhankelijke PRI in de intacte fabriek te monitoren en toonde aan dat licht afhankelijke veranderingen in PRI significant verschillen tussen het wild type en npq1 mutant. Bovendien was pri sterk gecorreleerd met QZ, wat betekent dat QZ de Xantofyl-cyclus weerspiegelt. Samen toonden deze metingen aan dat gelijktijdige meting van blad reflectantie en chlorofylfluorescentie een geldige benadering is voor parameter evaluatie.

Figuur 1 presenteert een schematisch diagram van de experimentele opstelling voor gelijktijdig meten van chlorofylfluorescentie en blad reflectie. De vezel sondes van de PAM-en spectrale Radiometer werden loodrecht op het bladoppervlak op de blad houder op de op maat gemaakte monster fase geplaatst en een halogeen lamp werd gebruikt voor actinische licht bestraling vanuit zowel de linker-als de rechter richting zonder Schaduwen. De PAM-en blad reflectantie si...

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

We beschrijven een nieuwe technische benadering voor het bestuderen van fotosynthetische responsen in hogere planten waarbij gelijktijdige metingen van chlorofyl een fluorescentie-en blad reflectie met behulp van een pam en een spectrale Radiometer voor de detectie van signalen van de zelfde blad gebied in Arabidopsis.

Evaluatie van fotosynthetisch gedrag door gelijktijdige metingen van blad reflectantie en Chlorofylfluorescentie analyses

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

De gelijktijdige meting van bladreflectantie met chlorofylfluorescentieanalyse met behulp van het reeds bekende mutantenplantenmodel vergemakkelijkt de vaststelling van nieuwe reflectantieparameters. De constructie van nieuwe bladreflectantieparameters door onze methode maakt real-time monitoring van veranderend plantgedrag onder natuurlijke omgevingsomstandigheden mogelijk. Voordat u met een experiment begint, stel een meetsysteem in zoals weergegeven in dit schema.Met een monsterstadium, lichtbron, PAM-fluorometer en spectrale radiometer. Bevestig vervolgens een 10 cm vierkante stalen plaat met een gat met een diameter van één cm aan de op maat gemaakte monsterfase. En passen twee dunne vezel sondes strak op elkaar.Wikkel de sondes met plastic tape. Gebruik vervolgens een houder om de afgeplakte sondes op het monsterstadium te knippen. Plaats de sondes verticaal in de monsterfase.En bevestig een gebiforeerde lichtgeleider gemaakt van glasvezel aan de halogeenlichtbron. Dan eradiate het monster stadium van beide richtingen op ongeveer 45 graden hoeken. De lichtbron zo aanpassen dat licht de monsterfase gelijkmatig verlicht zonder schaduwen te werpen.Voor gelijktijdige meting van linkerreflectie en chlorofyl florescentie analyse opgezet, in een donkere kamer met groen cellofaan licht plaats een testplant op de bladhouder van het monster stadium en raak het blad tegen het gat van de stalen plaat op het podium. Na het uitschakelen van het zwakke groene licht zet de PAM-fluorometer aan en erad het bladmonster met een meetlicht. Verplaats de regelaar zodat de bloeiintensiteit ongeveer 100 meet en de afstand tussen de sonde en het blad meet.Bevestig de regelaar en noteer de waarde van de afstand op de regelaar. Schakel vervolgens het meetlicht uit en verwijder de testinstallatie. Voor de actinische lichtintensiteitsmeting plaatst u een lichtverbijter op de positie waar het monsterblad wordt geplaatst.En bestraal licht van de halogeenlichtbron om de lichtbronintensiteit te meten. Bepaal welke posities van de lichtbronwijzerplaat intensiteiten van 30, 60, 120, 240 en 480 micromolarprotonen per vierkante meter per seconde genereren. Plaats een witte plaat als reflecterende standaard op de positie van het bladmonster.En zet een spectrale radiometer aan. Pas de spectrale reflectantie aan tussen 350 en 850 nanometer. Er zijn op dit moment geen spectrale gegevens omdat er geen bestralend licht is.Zet de halogeenlamp aan om te bestralen met 480 micromolarfotonen per vierkante meter per seconde. De hoogste stralingsintensiteit in deze test en pas de detectiesterkte van de radiometer aan om verzadiging te voorkomen. Neem vervolgens de spectrale reflectantie onder verlichting op met 30, 60, 120, 240 en 480 micromolarfotonen per vierkante meter per seconde.Voor gelijktijdige meting van de bladreflectie en chlorofyl florescentie analyse overdracht van de plant van de groeikamer naar donkere kamer met dezelfde temperatuur en vochtigheid. Na een uur plaats een Arabidopsis plant op het blad monster positie. En bevestig het monsterblad aan het blad, zodat het bladoppervlak loodrecht staat op de detectiesondes.Schakel de PAM-fluorometer in en start de curve-opname. Deze waarde wordt nul genoemd. Zet het meetlicht aan en wacht ongeveer 30 seconden tot de curve reageert.Deze waarde heette F zero. Lever een verzadigde puls van 4.000 micromolar fotonen per meter kwadraat per seconde gedurende 0,8 seconden van de PAM en het verkrijgen van de hoogste waarde van de piek in de curve met verhoogde fluorescentie intensiteit. Deze waarde heet Fm.Then gebruik de formule om de maximale kwantumopbrengst van fotosysteem twee in het donker te berekenen.Om fotosynthetisch gedrag in de steady state te meten, bestralen fm na het opnemen van Fm het bladmonster met de 30 micromolar fotonen per vierkante meter per seconde. Tijdens het inschakelen van de spectrale radiometer om de bladreflectantie te controleren. Wacht minstens 20 minuten tot de fotosynthetische reactie een stabiele toestand bereikt.Tijdens deze reactieperiode wordt de verzadigingspuls met tussenpozen van één minuut geleverd. De florescentie intensiteit van de steady state heet Fs.De maximale florescentie waarde bereikt na 20 minuten gepulseerd licht heet Fm prime. Neem de spectrale reflectie op dit punt.Om de fotosyntheseactiviteit bij de steady state te berekenen, berekent u de kwantumopbrengsten van fotosysteem twee, wat kan worden geschat door met verzadigde pulsen te bestralen onder actinisch licht. Schat de lineaire elektronenstroom van het fotosysteem twee reactiecentrum. Bereken vervolgens de niet-fotochemische blussing en bereken de fotochemische reflectantie-index van 531 en 570 nanometer.Na het verwerven van Fs en de bladreflectantie zet het actinische licht uit en zorgen voor een verzadigende puls met een minuut intervallen tijdens de donkere ontspanning. De maximale florescentiewaarde veroorzaakt door de verzadigingspuls onder het donker wordt Fm double prime genoemd. En sla de Fm dubbele prime gegevens op twee en 10 minuten na het uitschakelen van het actinische licht.Om de parameters van de niet-fotochemische blussen van de ontspanning connectants te berekenen, schat de qE met de twee minuten donkere aanpassing Fm dubbele prime gegevens. Bereken de zanthoxylum afhankelijke blussen, qZ, met de 10 minuten donkere aanpassing Fm dubbele prime gegevens. Bereken vervolgens de fotoremmende toestand.Als een volgende meting zet het actinische licht op 60 micromolar fotonen per meter kwadraat per seconde en herhaal dezelfde meting. In dit representatieve experiment werden wilde type en gemuteerde Arabidopsis planten vergeleken. De verandering in fotochemische reflectantie-index, PRI, berekend op basis van de bladreflectantie, werd uitgezet tegen de lichtafhankelijke lineaire elektronenstroom uit fotosysteem twee, zoals geschat door de PAM-fluorometer.In dit experiment werd de verandering in pri negatief gecorreleerd met de lineaire elektronenstroom in wilde typeinstallaties maar niet in gemuteerde installaties. qZ die de xanthophyll cyclus vertegenwoordigt werd gefractioneerd van de donkere ontspanning connectics van niet-fotochemische blussen en werd ook uitgezet tegen de verandering in de PRI. In deze analyse was de qZ ook sterk gecorreleerd met de verandering in PRI voor beide plantenstammen, wat impliceert dat de PRI de xanthophyll-cyclus weerspiegelt.Voor gelijktijdige meting van hetzelfde bladgebied met dezelfde lichtbron of -intensiteit gebruik dezelfde detectievezel in het bevestigingsapparaat om het blad verticaal te positioneren. Reflectantiespectroscopie heeft een potentieel om te worden gebruikt bij de analyse van een verscheidenheid van fenotypen, in wilde type en mutant planten te verduidelijken plant moleculaire mechanismen.

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

Thermodynamica van membraaneiwit Folding Gemeten door fluorescentiespectroscopie

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

Biomoleculaire Detectie gebruik de interferometrische reflectie 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

Evaluatie van biomaterialen voor Blaas Vergroting van het gebruik Cystometrische analyses in verschillende diermodellen

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

Evaluatie van polymere Gene Delivery Nanodeeltjes door Nanodeeltje Tracking Analyse en High-throughput Flow cytometrie

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 voorbereiding voor elektrofysiologische en moleculaire analyses van enkele neuronen

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

Hoge-resolutie Spatiotemporal Analyse van Receptor Dynamics door Single-molecule fluorescentie microscopie

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 in een gemodificeerde twee-foton microscoop: een toepassing op het volgen van intracellulaire blaasjes

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

Dissection, MicroCT Scanning en Morfometrische Analyses van de 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

Constructie en opstelling van een Benchschaal Alg Photosynthetic Bioreactor met Temperatuur, Licht en pH Monitoring voor Kinetische Groeitesten

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

Engineering 'Golden' fluorescentie door selectieve druk opneming van niet-canonieke aminozuren en eiwit analyse door massaspectrometrie en fluorescentie