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

אנו אסירי תודה ד ר Kouki Hikosaka אוניברסיטת Tohoku) לעירור דיונים, סיוע במרחב עבודה, ומכשירים לניסויים. העבודה נתמכת בחלקו על ידי KAKENHI [מספרים 18K05592 18, 18K05592] והקרן Naito.

1. טיפוח הצמחים הערידופזיס
<ol><li>משרים את הזרעים של המלון במים מעוקרים בתוך מיקרוצינורית, ומודתיטה למשך יומיים ב -4 ° c בחשכה.</li>
	<li>מניחים כ -4 מתוך הספוג, הזרעים שטופלו קר על פני הקרקע באמצעות מיקרופיפטה. מודטה את הסירים שנשתלו בחדר הגידול עם אור 16 h (120 μm הפוטונים מ– 2 s– 1) ו 8 h ...

<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>

במחקר זה, הצלחנו להשיג ראיות נוספות כדי להראות כי פרי מייצג פיגמנטים קסטאים על ידי במקביל מדידת כלורופיל פלואורסצנטית והשתקפות העלה.
אור הלוגן, שבו יש אורכי גל דומים לאור השמש, הותאם לשימוש כמקור אור אקמית להפעלת הפוטוסינתזה. השתמשנו בתחילה מקור אור LED לבן כדי למנוע נזק תרמי...

השתקפות העלים משמשת לחוש מרחוק מדדי צמחייה המשקפים פוטוסינתזה או תכונות בצמחים1,2. מדד הצמחייה המנורמלת (ndvi), המבוסס על אותות השתקפות אינפרא-אדום, הוא אחד המדדים הידועים ביותר בתחום הצומח לאיתור מאפיינים הקשורים לכלורופיל, והוא משמש בתחום האקולוגיה והמדעים החקלאיים כ אינדיקציה לתגובות סביבתיות בעצים או ביבולים3. במחקרים בשטח, למרות פרמטרים רבים (למשל, כלורופיל index (CI), אינדקס מים (WI), וכו ') פותחו ושימשו, כמה וכמה מפורט של מה הפרמטרים הללו ישירות (או בעקיפין) לזהות בוצעו באמצעות מוטציות.
הדופק משרעת אפנון (פאם) ניתוח של כלורופיל פלואורסצנטית היא שיטה יעילה למדוד תגובות פוטוסינתטית ותהליכים המעורבים פוטוסינתטיים II (פסיב)4. כלורופיל הקרינה ניתן להבחין עם מצלמה משמש להקרנה מוטציות פוטוסינתזה5. עם זאת, זיהוי המצלמה של כלורופיל פלואורסצנטית דורש פרוטוקולים מורכבים כגון טיפול כהה או פעימות הרוויה באור, אשר קשה ליישם במחקרים שטח.
העלה נספג אנרגיה סולארית אור נצרך בעיקר על ידי תגובות פוטוסינתטית. לעומת זאת, ספיגת אנרגיית אור עודפת יכולה ליצור מינים של חמצן תגובתי, הגורמת נזק למולקולות פוטוסינטתיים. אנרגיה עודפת עודף חייב להיות מתפזר כחום באמצעות שאינם פוטוכימיקלים (NPQ) מנגנונים6. מדד ההשתקפות של פוטוכימיה (PRI), המשקף שינויים תלויי-אור בפרמטרים של השתקפות העלה, נגזר מההשתקפות של הפס הצר ב-531 ו-570 nm (אורך הגל ההפניה)7,8. הוא דיווח לתאם עם NPQ בניתוח כלורופיל פלואורסצנטית9. עם זאת, מאז NPQ הוא פרמטר מורכב הכולל את המחזור קסופיל, מסורת המדינה, ו-photoinhibition, אימות מפורט נדרש כדי להבין מה הפרמטר PRI מודד. התמקדנו במחזור קסופיל, מערכת פיזור תרמית המערבת את דה-אפוקסי של פיגמנטים מבוססי קסופיל (ויאקאנדק לאנתרמיה וזקסנדק) ומרכיב עיקרי של NPQ משום שקשרים בין פרי והמרה של אלה פיגמנטים דווחו במחקרים קודמים8.
מוטציות רבות הקשורות לפוטוסינתזה מבודדות וזוהו בarabidopsis. Npq1 מוטציה אינו מצטבר וזקסנדק משום שהוא נושא מוטציה ב-de-אפוקסי דה-אפוקסידל (vde), אשר מזרז את ההמרה של ויואקאנדק לווזקסנדק10. כדי לקבוע אם פרי רק מזהה שינויים בפיגמנטים קסופיל, אנו בו נמדד PRI ו כלורופיל פלואורסצנטית באותו אזור עלה ב npq1 ואת הפראי סוג ולאחר מכן גזור NPQ בסולמות זמן שונים של הרפיה כהה כדי לחלץ מרכיב ה-קסנפיזיל הקשור11. המידות הסימולטניות מספקות טכניקה בעלת ערך להקצאה של מדדי צמחייה. יתרה מזאת, מכיוון שפרי התואם לפרודוקטיביות הראשונית הגסה (GPP), היכולת להקצות את PRI בדיוק לרכיב אחד יש יישומים חשובים באקולוגיה12.

<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

כלורופיל a ניתוח פלואורסצנטית משמש רבות כדי למדוד התנהגויות פוטוסינתטית בצמחים שלמים, והביא לפיתוח של פרמטרים רבים, כי ביעילות למדוד הפוטוסינתזה. ניתוח השתקפות העלה מספק מדדים צמחייה באקולוגיה ובחקלאות, כולל מדד ההשתקפות הפוטוכימית (PRI), שניתן להשתמש בו כאינדיקטור לפליטת אנרגיה תרמית במהלך הפוטוסינתזה משום שהוא תואם שאינם כימיקלים פוטוכימיים (NPQ). עם זאת, מאחר ש-NPQ הוא פרמטר מורכב, האימות שלו נדרש כדי להבין את טבעו של הפרמטר PRI. כדי להשיג ראיות פיסיולוגיים עבור הערכה של הפרמטר PRI, אנו בו למדוד כלורופיל פלואורסצנט השתקפות העלה במחזור קסופיל פגום מוטציה (npq1) ו-פראי מסוג Arabidopsis צמחים. בנוסף, את הפרמטר qZ, אשר כנראה משקף את מחזור קסופיל, חולץ מן התוצאות של ניתוח כלורופיל פלואורסצנטית על ידי ניטור קינטיקה הרפיה של NPQ לאחר החלפת האור. מדידות אלה בוצעו באמצעות אפנון משרעת הדופק (פאם) כלורופיל פלואורומטרים ורדיומטר ספקטרלי. הבדיקות סיבים משני המכשירים היו ממוקמים קרוב זה לזה כדי לזהות אותות מאותו מיקום עלה. מקור אור חיצוני שימש להפעלת הפוטוסינתזה, ונוריות המדידה והאור הרווי סופקו מכלי פם. מערכת ניסויית זו אפשרה לנו לפקח על פרי תלוי האור במפעל שלם וגילה כי שינויים תלויים באור ב-PRI שונים באופן משמעותי בין סוג פראי ו npq1 מוטציות. יתר על כן, PRI היה בקורלציה מאוד עם qZ, כלומר qZ משקף את מחזור קסופיל. יחד, מדידות אלה הראו כי מדידה בו של השתקפות העלה ו-כלורופיל פלואורסצנטית היא גישה חוקית להערכת פרמטרים.

איור 1 מציג תרשים סכמטי של הניסוי המוגדר לצורך בו מדידת כלורופיל פלואורסצנטית והשתקפות העלה. בדיקת סיבים של פאם ורדיומטר הספקטרלו הוגדרו ניצב על פני העלה על מחזיק העלה בשלב המדגם מותאם אישית, ומנורת הלוגן שימש הקרנה אור אקמית מכיוונים שמאל וימין מבלי להט?...

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

אנו מתארים גישה טכנית חדשה כדי ללמוד תגובות פוטוסינטתיים בצמחים גבוהים יותר מעורבים מדידות בו של כלורופיל מחזירי אור והשתקפות העלה באמצעות פאם ורדיומטר ספקטרלי לאיתור אותות מן אותו אזור עלה באראידאופזיס.

הערכה של התנהגויות פוטוסינטתיים על ידי מדידות סימולטני של השתקפות עלה וניתוחים כלורופיל פלואורסצנטית

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

המדידה בו זמנית של שיקוף עלים עם ניתוח פלואורסצנטיות כלורופיל באמצעות מודל הצמח המוטנטי הידוע כבר מאפשרת הקמת פרמטרים חדשים של רפלקטיביות. בניית פרמטרים חדשים של שיקוף עלים בשיטה שלנו מאפשרת ניטור בזמן אמת של התנהגויות צמחיות משתנות בתנאים סביבתיים טבעיים. לפני תחילת ניסוי הגדר מערכת מדידה כפי שמוצג בשרטוט זה.עם שלב דגימה, מקור אור, פלואורומטר PAM ורדיומטר ספקטרלי. לאחר מכן צרף צלחת פלדה בריבוע 10 ס"מ עם חור בקוטר ס"מ אחד לשלב המדגם המותאם אישית. ולהתאים שני גשושי סיבים דקים בחוזקה יחד.לעטוף את הבדיקות עם סרט פלסטיק. לאחר מכן השתמש במחזיק כדי לגזור את הבדיקות המודבקות על במת הדגימה. מקם את הבדיקות אנכית לשלב הדגימה.ולצרף מדריך אור דו-קוטבי עשוי סיבי זכוכית למקור אור הלוגן. לאחר מכן להפוך את שלב המדגם משני הכיוונים בזוויות של כ 45 מעלות. כוונון מקור האור כך שהאור יאיר את שלב הדגימה באופן אחיד מבלי להטיל צללים.למדידה בו זמנית של רפלקטיביות שמאלית וניתוח פלורסנס כלורופיל להגדיר, בחדר חשוך עם אור צלופן ירוק למקם צמח בדיקה עלה המחזיק של שלב המדגם ולגעת עלה נגד החור של צלחת פלדה על הבמה. לאחר כיבוי האור הירוק החלש להפעיל את פלואורומטר PAM ולהפוך את דגימת העלה עם אור מדידה. להזיז את המתאם כך עוצמת florescence מודד כ 100 ולמדוד את המרחק בין החללית לבין העלה.תקן את המכוונן במקומו ורשם את ערך המרחק במכוונן. לאחר מכן לכבות את אור המדידה ולהסיר את צמח הבדיקה. למדידת עוצמת אור אקטין מניחים קוונטמר קל במיקום שבו יוצב עלה המדגם.ולהקרן אור ממקור אור הלוגן כדי למדוד את עוצמת מקור האור. קבע אילו מיקומים של חוגת מקור האור יוצרים עוצמות של 30, 60, 120, 240 ו- 480 פרוטונים מיקרומולריים למטר בריבוע לשנייה. מניחים צלחת לבנה כסטנדרט רפלקטור במיקום דגימת העלה.ולהדליק רדיומטר ספקטרלי. התאימו את המשקף הספקטרלי בין 350 ל-850 ננומטר. אין נתונים ספקטרליים בשלב זה מכיוון שאין אור מוקרן.הפעל את מנורת הלוגן כדי להקרנה עם 480 פוטונים micromolar למטר בריבוע לשנייה. עוצמת הקרינה הגבוהה ביותר במבחן זה ולהתאים את עוצמת הזיהוי של הרדיומטר כדי למנוע רוויה. לאחר מכן להקליט את ההשתקפות הספקטרלית תחת תאורה עם 30, 60, 120, 240 ו 480 פוטונים micromolar למטר בריבוע לשנייה.למדידה בו זמנית של רפלקטיביות העלה וניתוח פלורנס כלורופיל מעבירים את הצמח מתא צמיחה לחדר חושך עם אותה טמפרטורה ולחות. לאחר שעה מניחים צמח Arabidopsis בעמדת דגימת העלה. ולתקן את עלה הדגימה לעלה כך משטח העלה הוא בניצב לבדיקות הגילוי.הפעל את פלואורומטר PAM וליזום את הקלטת העקומה. ערך זה נקרא אפס. הפעל את אור המדידה והמתן כ- 30 שניות עד שהעקומה תגיב.ערך זה נקרא F אפס. לספק פולס רווי של 4,000 פוטונים micromolar למטר בריבוע לשנייה במשך 0.8 שניות מן PAM ולקבל את הערך הגבוה ביותר של ספייק בעקומה עם עוצמת פלואורסצנטיות מוגברת. ערך זה נקרא Fm.then השתמש בנוסחה כדי לחשב את התשואה הקוונטית המרבית של מערכת צילום 2 בחושך.כדי למדוד התנהגויות פוטוסינתטיות במצב יציב, לאחר הקלטת Fm הקרין את דגימת העלה עם 30 פוטונים micromolar למטר בריבוע לשנייה. בעת הפעלת הרדיומטר הספקטרלי כדי לפקח על רפלקטיביות העלה. המתן לפחות 20 דקות עד שהתגובה הפוטוסינתטית תגיע למצב יציב.במהלך תקופת תגובה זו, פעימת הרוויה תסופק במרווחי זמן של דקה אחת. עוצמת florescence של המצב היציב נקרא Fs.The ערך florescence המרבי שהושג לאחר 20 דקות של אור פעמו נקרא Fm prime. רשום את ההשתקפות הספקטרלית בשלב זה.כדי לחשב את פעילות הפוטוסינתזה במצב יציב לחשב את התשואות הקוונטיות של מערכת צילום 2 אשר ניתן הערכה על ידי הקרנה עם פולסים רוויים תחת אור actinic. להעריך את שטף האלקטרונים ליניאריים ממרכז התגובה של מערכת הצילום 2. לאחר מכן לחשב את מרווה לא פוטוכימיים ולחשב את מדד רפלקטיביות פוטוכימית מ 531 ו 570 ננומטר.לאחר רכישת Fs ואת רפלקטיביות העלה לכבות את האור actinic ולספק דופק רווי במרווחי דקה אחת במהלך הרפיה כהה. ערך הפלורסנס המרבי המושרה על ידי פעימת הרוויה מתחת לחושך נקרא Fm פריים כפול. ולשמור את הנתונים פריים כפול Fm בשתיים ו -10 דקות לאחר כיבוי האור actinic.כדי לחשב את הפרמטרים של מרווה לא פוטוכימיים מן חיבורי הרפיה, להעריך את qE עם שני דקות עיבוד כהה Fm נתונים ראשוניים כפולים. חשב את מרווה תלוי zanthoxylum, qZ, עם 10 דקות עיבוד כהה Fm נתונים ראשוניים כפולים. לאחר מכן חשב את מצב עיכוב התמונה.כאשר המדידה הבאה מפעילה את האור האקטיני ב-60 פוטונים מיקרומולריים למטר בריבוע לשנייה וחוזרת על אותה מדידה. בניסוי מייצג זה הושוו צמחים מסוג פראי וצמחים ערבידופסיים מוטנטים. השינוי במדד ההשתקפות הפפוטוכימית, PRI, שחושב על ידי רפלקטיביות העלה, התווה כנגד זרימת האלקטרונים ליניארית תלוית האור מערכת צילום 2 כפי שהוערך על ידי פלואורומטר PAM.בניסוי זה השינוי PRI היה בקורלציה שלילית עם זרימת האלקטרונים ליניארי בצמחים מסוג בר, אבל לא בצמחים מוטנטים. qZ המייצג את מחזור xanthophyll היה מופרד מן חיבורי הרפיה כהה של מרווה לא פוטוכימית היה גם התווה נגד השינוי PRI. בניתוח זה qZ היה גם בקורלציה חזקה עם השינוי PRI עבור שני זנים צמחיים, רומז כי PRI משקף את מחזור xanthophyll.למדידה בו זמנית של אותו אזור עלה באמצעות אותו מקור אור או עוצמה השתמש באותו סיבי זיהוי בהתקן התיקון כדי למקם את העלה אנכית. ספקטרוסקופיית רפלקטיביות יש פוטנציאל לשמש בניתוח של מגוון רחב של פנוטיפים, בסוג הבר וצמחים מוטנטים כדי להאיר מנגנונים מולקולריים של הצמח.

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

תרמודינמיקה של קיפול חלבונים ממברנה נמדד על ידי הקרינה ספקטרוסקופיה

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

Biomolecular איתור העסקת ההחזרה interferometric דימות חיישן (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

הערכת Biomaterials עבור הגדלת שלפוחית ​​השתן באמצעות ניתוח Cystometric על מודלים מכרסם שונים

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

הערכת משלוח גן פולימרית חלקיקים על ידי Nanoparticle מעקב ניתוח וזרימת cytometry תפוקה גבוהה

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

אקליפסיה (1991) הכנת גנגליה לניתוחים אלקטרופיזיולוגיים ומולקולריים של נוירונים בודדים

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

רזולוציה גבוהה ניתוח Spatiotemporal של קולטן Dynamics ידי המולקולה בודדת מיקרוסקופ פלואורסצנטי

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 מעקב במיקרוסקופ שני פוטונים השתנה: בקשה למעקב של תאיים שלפוחית

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

ניתוח Dissection, סריקה microCT ו morphometric של 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

בנייה והתקנה של אלגורית מידה של אלגוריה ביאוריאקטור פוטוסינתטי עם טמפרטורה, אור, וניטור pH עבור בדיקות צמיחה קינטית

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