Name: evaluation of photosynthetic behaviors by simultaneous measurements of leaf reflectance and chlorophyll fluorescence analyses
Uploaded: 2019-08-09T15:00:00
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Siamo grati al Dr. Kouki Hikosaka (Università DiTohoku) per aver stimolato discussioni, assistenza con uno spazio di lavoro e strumenti per esperimenti. Il lavoro è stato sostenuto in parte da KAKENHI [numeri di sovvenzione 18K05592, 18J40098] e Naito Foundation.

1. Coltivazione di piante di Arabidopsis
<ol><li>Immergere i semi di arabidopsis thaliana in acqua sterilizzata deionizzata in un microtubo e incubare per 2 giorni al buio.</li>
	<li>Posizionare circa quattro dei semi assorbiti e trattati a freddo sulla superficie del suolo utilizzando una micropipetta. Incubare i vasi piantati in una camera di crescita con una luce di 16 h (120 fotoni mol m–2 s–1) e 8 h periodo scuro a 22 e 20 gradi centigradi, rispettivamente.</li>
	<li>Coltivare un...

<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 questo studio, abbiamo ottenuto ulteriori prove per dimostrare che il PRI rappresenta i pigmenti di xantofilla misurando simultaneamente la fluorescenza clorofilla e la riflettanza delle foglie.
Una luce alogena, che ha lunghezze d'onda simili alla luce solare, è stata adattata per l'uso come fonte di luce actinica per attivare la fotosintesi. Inizialmente abbiamo usato una fonte di luce LED bianca per evitare danni termici della superficie della foglia, ma questo ha prodotto cinetica di r...

La riflettanza delle foglie viene utilizzata per rilevare adistanza gli indici di vegetazione che riflettono la fotosintesi o i tratti nelle piante 1,2. L'indice di vegetazione di differenza normalizzata (NDVI), che si basa su segnali di riflessione infrarossi, è uno degli indici di vegetazione più noti per la rilevazione delle proprietà correlate alla clorofilla, ed è utilizzato nelle scienze ecologiche e agricole come indicatore delle risposte ambientali negli alberi o nelle colture3. Negli studi sul campo, sebbene siano stati sviluppati e utilizzati molti parametri (ad esempio, indice clorofillille (CI), indice dell'acqua (WI), ecc., poche verifiche dettagliate di ciò che questi parametri rilevano direttamente (o indirettamente) utilizzando mutanti.
L'analisi della modulazione dell'ampiezza a impulsi (PAM) della fluorescenza clorofilla è un metodo efficace per misurare le reazioni fotosintetiche e i processi coinvolti nel fotosistema II (PSII)4. La fluorescenza clorofilla può essere rilevata con una telecamera e utilizzata per lo screening dei mutanti di fotosintesi5. Tuttavia, il rilevamento della telecamera della fluorescenza clorofilla richiede protocolli complessi come il trattamento scuro o gli impulsi di saturazione della luce, che sono difficili da implementare negli studi sul campo.
L'energia a luce solare assorbita dalla foglia viene consumata principalmente da reazioni fotosintetiche. Al contrario, l'assorbimento dell'energia luminosa in eccesso può generare specie reattive dell'ossigeno, che provocano danni alle molecole fotosintetiche. L'energia luminosa in eccesso deve essere dissipata come calore attraverso meccanismi di spegnimento non fotochimico (NPQ)6. L'indice di riflettanza fotochimica (PRI), che riflette i cambiamenti dipendenti dalla luce nei parametri di riflettanza delle foglie, deriva dalla riflettanza a banda stretta a 531 e 570 nm (lunghezza d'onda di riferimento)7,8. È segnalato per correlare con NPQ nell'analisi della fluorescenza clorofilla9. Tuttavia, poiché NPQ è un parametro composito che include il ciclo di xantofilla, la tradizione statale e la fotoinibizione, è necessaria una convalida dettagliata per comprendere quali misure il parametro PRI. Ci siamo concentrati sul ciclo di xantofilla, un sistema di dissipazione termica che prevede la de-epossidazione dei pigmenti di xantofilla (violaxanthin a antheraraanthin e zeaxanthin) e un componente principale del NPQ perché le correlazioni tra PRI e conversione di questi pigmenti è stato riportato in studi precedenti8.
Molti mutanti correlati alla fotosintesi sono stati isolati e identificati nell'Arabidopsis. Il mutante npq1 non accumula zeaxanthin perché porta una mutazione in violaxanthin de-eposxidase (VDE), che catalizza la conversione di violaxanthin a zeaxanthin10. Per stabilire se PRI rileva solo cambiamenti nei pigmenti di xantofilla, abbiamo misurato simultaneamente la fluorescenza PRI e clorofilla nella stessa area fogliare in npq1 e nel tipo selvaggio e poi abbiamo sezionato il NPQ in scale temporali variabili di rilassamento scuro per estrarre il componente correlato alla xantofilla11. Queste misurazioni simultanee forniscono una tecnica preziosa per l'assegnazione degli indici di vegetazione. Inoltre, poiché PRI è correlato alla produttività primaria lorda (GPP), la capacità di assegnare PRI proprio a un componente ha importanti applicazioni nell'ecologia12.

<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

La clorofilla un'analisi della fluorescenza è ampiamente utilizzata per misurare i comportamenti fotosintetici nelle piante intatte e ha portato allo sviluppo di molti parametri che misurano in modo efficiente la fotosintesi. L'analisi della riflettanza foglia fornisce diversi indici di vegetazione nell'ecologia e nell'agricoltura, tra cui l'indice di riflettanza fotochimica (PRI), che può essere utilizzato come indicatore della dissipazione dell'energia termica durante la fotosintesi perché è correlato con disinquo non fotochimico (NPQ). Tuttavia, poiché NPQ è un parametro composito, la relativa convalida è necessaria per comprendere la natura del parametro PRI. Per ottenere prove fisiologiche per la valutazione del parametro PRI, abbiamo misurato simultaneamente la fluorescenza clorofilliana e la riflessione delle foglie in xanhophyll ciclo mutante difettoso (npq1) e piante di arabidopsis di tipo selvatico. Inoltre, il parametro q, che probabilmente riflette il ciclo della xantofilla, è stato estratto dai risultati dell'analisi della fluorescenza clorofilla monitorando la cinetica di rilassamento del NPQ dopo aver spento la luce. Queste misurazioni simultanee sono state effettuate utilizzando un fluorometro di clorofilla di modulazione dell'ampiezza dell'umidità dell'impulso (PAM) e un radiometro spettrale. Le sonde in fibra di entrambi gli strumenti sono state posizionate l'una vicino all'altra per rilevare i segnali dalla stessa posizione foglia. Uno strumento PAM ha utilizzato una fonte di luce esterna e le luci di misurazione e la luce satura sono state fornite dallo strumento PAM. Questo sistema sperimentale ci ha permesso di monitorare il PRI dipendente dalla luce nella pianta intatta e ha rivelato che i cambiamenti dipendenti dalla luce in PRI differiscono in modo significativo tra il tipo selvaggio e il mutante npq1. Inoltre, il PRI è stato fortemente correlato con q, il che significa che q - riflette il ciclo di xantofilia. Insieme, queste misurazioni hanno dimostrato che la misurazione simultanea della riflettanza delle foglie e della fluorescenza clorofilla è un approccio valido per la valutazione dei parametri.

La figura 1 presenta un diagramma schematico dell'impostazione sperimentale per misurare simultaneamente la fluorescenza della clorofilla e la riflettanza delle foglie. Le sonde in fibra del PAM e del radiometro spettrale sono state impostate perpendicolarmente alla superficie della foglia sul supporto della foglia sullo stadio del campione su misura, e una lampada alogena è stata utilizzata per l'irradiazione della luce actinica sia da sinistra che da destr...

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

Descriviamo un nuovo approccio tecnico per studiare le risposte fotosintetiche in impianti superiori che comportano misurazioni simultanee della clorofilla a fluorescenza e riflettanza delle foglie utilizzando un PAM e un radiometro spettrale per il rilevamento dei segnali stessa area foglia in Arabidopsis.

Valutazione dei comportamenti fotosintetici mediante misurazioni simultanee della riflettanza delle foglie e delle analisi della fluorescenza della clorofilla

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

La misurazione simultanea della riflettanza fogliare con l'analisi della fluorescenza della clorofilla utilizzando il già noto modello di pianta mutante facilita la definizione di nuovi parametri di riflettanza. La costruzione di nuovi parametri di riflettanza fogliare con il nostro metodo consente il monitoraggio in tempo reale dei comportamenti delle piante in condizioni ambientali naturali. Prima di iniziare un esperimento, impostate un sistema di misurazione come mostrato in questo schema.Con uno stadio campione, una sorgente luminosa, un fluorometro PAM e un radiometro spettrale. Quindi attaccare una piastra di acciaio squadrata di 10 cm con un foro di un cm di diametro allo stadio del campione su misura. E si adattano strettamente a due sonde in fibra sottile.Avvolgere le sonde con nastro adesivo di plastica. Quindi utilizzare un supporto per ritagliare le sonde nastrate sullo stadio del campione. Posizionare le sonde verticalmente allo stadio campione.E attaccare una guida luminosa biforchiata fatta di fibre di vetro alla sorgente luminosa alogena. Quindi cancellare lo stadio del campione da entrambe le direzioni con angoli di circa 45 gradi. Regolazione della sorgente luminosa in modo che la luce illumini uniformemente lo stadio di campionamento senza proiettare ombre.Per la misurazione simultanea della riflettanza sinistra e dell'analisi della florescence della clorofilla impostata, in una stanza buia con luce di cellophane verde posizionare un impianto di prova sul supporto fogliare dello stadio del campione e toccare la foglia contro il foro della piastra d'acciaio sul palco. Dopo aver spento la debole luce verde accendere il fluorometro PAM ed eradiare il campione fogliare con una luce di misura. Spostare il regolatore in modo che l'intensità della florescence misuri circa 100 e misurare la distanza tra la sonda e la foglia.Fissare il regolatore in posizione e registrare il valore della distanza sul regolatore. Quindi spegnere la luce di misura e rimuovere l'impianto di prova. Per la misurazione dell'intensità della luce analinica posizionare un quantimetro di luce nella posizione in cui verrà posizionata la foglia campione.E irradiare la luce dalla sorgente luminosa alogena per misurare l'intensità della sorgente luminosa. Determinare quali posizioni del quadrante sorgente luminosa generano intensità di 30, 60, 120, 240 e 480 protoni micromolari al metro al quadrato al secondo. Posizionare una piastra bianca come standard riflettente nella posizione del campione fogliare.E accendi un radiometro spettrale. Regolare la riflettanza spettrale tra 350 e 850 nanometri. Al momento non esistono dati spettrali in quanto non vi è luce irradiante.Accendere la lampada alogena per irradiare con 480 fotoni micromolari per metro al quadrato al secondo. La massima intensità di irraggiamento in questo test e regolare la forza di rilevamento del radiometro per evitare la saturazione. Quindi registrare la riflettanza spettrale sotto illuminazione con 30, 60, 120, 240 e 480 fotoni micromolari al metro al quadrato al secondo.Per la misurazione simultanea della riflettanza fogliare e l'analisi della florescence della clorofilla trasferiscono la pianta dalla camera di crescita alla camera oscura con la stessa temperatura e umidità. Dopo un'ora posizionare una pianta di Arabidopsis nella posizione del campione fogliare. E fissare la foglia campione alla foglia in modo che la superficie fogliare sia perpendicolare alle sonde di rilevamento.Accendere il fluorometro PAM e avviare la registrazione della curva. Questo valore è denominato zero. Accendere la luce di misura e attendere circa 30 secondi prima che la curva risponda.Questo valore è stato chiamato F zero. Fornire un impulso saturo di 4.000 fotoni micromolari per metro al quadrato al secondo per 0,8 secondi dal PAM e ottenere il valore più alto del picco nella curva con una maggiore intensità di fluorescenza. Questo valore è chiamato Fm.Quindi utilizzare la formula per calcolare la resa quantico massima del sistema fotografico due al buio.Per misurare i comportamenti fotosintetici allo stato stazionario, dopo aver registrato Fm irradiare il campione fogliare con i 30 fotoni micromolari per metro al quadrato al secondo. Durante l'accensione del radiometro spettrale per monitorare la riflettanza fogliare. Attendere almeno 20 minuti affinché la reazione fotosintetica raggiunga uno stato stazionario.Durante questo periodo di reazione, l'impulso di saturazione verrà fornito a intervalli di un minuto. L'intensità di florescence dello stato stazionato è chiamata Fs.Il valore massimo di florescence raggiunto dopo 20 minuti di luce pulsata è chiamato fm prime. Registrare la riflettanza spettrale a questo punto.Per calcolare l'attività di fotosintesi allo stato stazionario calcolare le rese quantiche del sistema fotografico due che possono essere stimate irradiando con impulsi saturi sotto luce arinica. Stimare il flusso lineare di elettroni dal sistema fotografico due centro di reazione. Quindi calcolare la tempra non fotochimica e calcolare l'indice di riflettanza fotochimica da 531 e 570 nanometri.Dopo aver acquisito Fs e la riflettanza fogliare spegnere la luce azinica e fornire un impulso saturo a intervalli di un minuto durante il rilassamento scuro. Il valore massimo di florescence indotto dall'impulso di saturazione sotto il buio è chiamato primo doppio Fm. E salvare i dati fm doppio primo a due e 10 minuti dopo aver spento la luce agiamonica.Per calcolare i parametri della tempra non fotochimica dai connettanti di rilassamento, stimare il qE con i due minuti di adattamento scuro Fm doppi dati primi. Calcola la tempra dipendente dallo zantossilum, qZ, con i dati del doppio primo fm adattamento scuro di 10 minuti. Quindi calcola lo stato inibitorio della foto.Come misura successiva accendere la luce arinica a 60 fotoni micromolari al metro al quadrato al secondo e ripetere la stessa misurazione. In questo esperimento rappresentativo, sono state confrontate piante di arabidopsis di tipo selvatico e mutanti. Il cambiamento nell'indice di riflettanza fotochimica, PRI, calcolato dalla riflettanza fogliare, è stato tracciato contro il flusso lineare di elettroni dipendente dalla luce dal sistema fotografico due come stimato dal fluorometro PAM.In questo esperimento il cambiamento nel PRI è stato negativamente correlato con il flusso lineare di elettroni nelle piante di tipo selvatico ma non nelle piante mutanti. qZ che rappresenta il ciclo della xantofilla è stato frazionato dal connectics di rilassamento scuro della tempra non fotochimica ed è stato anche tracciato contro il cambiamento nel PRI. In questa analisi il qZ è stato anche fortemente correlato con la variazione del PRI per entrambi i ceppi vegetali, implicando che il PRI riflette il ciclo della xantofilla.Per la misurazione simultanea della stessa area foglia utilizzando la stessa sorgente luminosa o intensità utilizzare la stessa fibra di rilevamento nel dispositivo di fissaggio per posizionare la foglia verticalmente. La spettroscopia di riflettanza ha un potenziale da utilizzare nell'analisi di una varietà di fenotipi, in tipo selvatico e piante mutanti per chiarire i meccanismi molecolari delle piante.

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