叶绿体不同浓度下光诱导延迟荧光光谱研究

针对《光子学报》文献［1］中实验结果与已有报道相关光谱特征的显著差异,利用多种光谱学手段对不同浓度下叶绿体延迟荧光行进了研究.实验结果表明：PSⅠ反应中心叶绿素P700对PSⅡ所发685 nm成份的吸收随叶绿体浓度的增加而增强,从而导致PSⅠ发出的730 nm成份增强,而使得延迟荧光光谱中730 nm成为主峰,甚至685 nm成份的消失.该研究结果表明：叶绿体延迟荧光光谱中730 nm成份,是由PSⅠ作用中心叶绿素P700对PSⅡ中所发685 nm成份延迟荧光的重吸收,产生激发态所发出的荧光.该结论有助于延迟荧光光谱中各成份产生机理的进一步研究.     

叶绿体光诱导延迟荧光产生机理的光谱学研究

研究延迟荧光产生机理对延迟荧光的应用具有重要指导意义。从电荷复合理论出发,对叶绿体光诱导延迟荧光的产生机制进行了简化的理论模拟。得出： 延迟荧光的衰减动力学符合双指数形式;衰减中快相成分对应电子从Q-_A上电子回流与P680+的复合产生;慢相成分对电子从Q=_B回流与P680+的复合产生。实验结果支持上述理论推理,并证明延迟荧光的更长延时成分来源于PSⅠ中的电子回流到PSⅡ与P680+复合产生激发态的P680*退激发产生。     

叶绿体长延时(τ＞5 s)荧光成分产生机理的实验验证

延迟荧光中各成分产生机理的研究对延迟荧光的应用具有重要指导意义。从电荷复合理论出发,对叶绿体光诱导延迟荧光的产生机制进行了简化的理论模拟,得出了延迟荧光的衰减动力学方程,并推断延迟荧光衰减动力学方程中的常数C为延迟荧光中的更长延时成分。其产生机理是由于PSⅠ中的电子回流到PSⅡ与P680⁺复合产生激发态的P680^*退激发产生,并从实验上成功地证明了延迟荧光的长延时(τ＞5s)成分来源的这种电子回流、复合和退激发过程。     

83 K光系统Ⅱ核心复合物不同激发的荧光光谱学

在83 K低温下,利用稳态荧光光谱技术对光系统Ⅱ（PSⅡ）核心复合物中激发能的传递进行了研究,激励波长分别选择为436 nm,480 nm,495 nm和507 nm,得到4种波长激发下的稳态荧光光谱.经过比较发现其最大峰值所在的位置没有因激发波长的不同而发生改变,都在696 nm处,在不同激发波长下经过高斯解析获得不同的谱带.根据发射光谱与吸收光谱的对应性,反映了不同的光谱特性,说明在不同波长光的激发下,核心复合物中能量传递的途径不同.同时,可以分析出在核心复合物中,至少有Chl a670.4670,Chl a684.7,685.1683,Chl a689.0687,Chl a690.9,693.4,695.2,698.06904种Chl a组分参与了能量的传递.     

运用偏振荧光的手段研究氧化胁迫对小麦叶绿体荧光的影响

采集抽穗期小麦旗叶,采用1mmol.L-1 H2O2、干旱、黑暗处理24h诱导产生氧化损伤模型,然后运用偏振荧光的手段检测了叶绿体的荧光发射谱和荧光激发谱,结果发现,无论选择436nm激发叶绿素a(Chla)分子,或固定475nm激发叶绿素b(Chlb)分子,氧化胁迫后光系统Ⅱ反应中心P680与光系统Ⅰ反应中心P700的荧光发射峰峰面积比值A684/A720呈上升趋势;通过比较偏振荧光激发谱上E436/E475和E475/E600比值,发现随着氧化胁迫的进行,Chla对于反应中心能量传递的相对贡献大于Chlb;此外,类胡萝卜素向Chlb能量传递效率在各个偏振方向上均有所提高;通过计算偏振度及粘度,发现氧化胁迫处理促使680nm处荧光偏振度提高,内囊体膜微环境粘度增加。上述结果为研究氧化胁迫提供了一种简单、易行的方法。     

基于延迟荧光光谱F685/F730温度响应曲线的植物耐热性评价

以3种不同耐热型玉米植株叶片为样品,分析了在10~50 ℃温度胁迫下,样品离体叶片延迟荧光光谱的变化。实验发现:温度对延迟荧光光谱主峰685 nm的最高峰值强度(F₆₈₅)和次峰730 nm的最高峰值强度(F₇₃₀)的比值F₆₈₅/F₇₃₀产生了显著的影响。此外,不同耐热型样品在10 ℃胁迫下的F₆₈₅/F₇₃₀值(V₁₀)与50 ℃胁迫下的F₆₈₅/F₇₃₀值(V₅₀)之间存在显著差异:不耐热样品叶片的V₁₀/V₅₀高于耐热的,越耐热的样品V₁₀/V₅₀值越小,且随着胁迫时间的延长,V₁₀/V₅₀也逐渐减小。因此,通过对实验结果的分析认为,延迟荧光光谱F₆₈₅/F₇₃₀比值是随着温度胁迫规律变化的,F₆₈₅/F₇₃₀比值的温度响应曲线有望成为一种鉴定和评价植物耐热性的新方法。     

利用延迟荧光光谱F730/F685的逆境胁迫生理检测方法

以玉米98-2为样品,实验分析了高温、盐及紫外UV-B胁迫下,样品离体叶片延迟荧光发射光谱的变化.标记685 nm主峰带的最高峰值为F685,730nm次峰带的最高峰值为F730,实验发现不同的逆境胁迫对比值F730/F685均产生了显著的影响.结合样品在相同逆境下叶绿素荧光参数Fv/Fm以及DF强度的检测实验,结果表...     

光谱分析和延迟荧光检测研究外源水杨酸对拟南芥光合作用的影响

外源水杨酸在影响植物活性氧代谢以及光合作用等方面起着重要作用.该文以野生型拟南芥和胁迫条件下内源水杨酸含量较高的cpr5突变体和内源水杨酸含量较低的eds-4突变体为材料,采用光谱分析和延迟荧光检测分析手段,研究了不同浓度的外源水杨酸对三种拟南芥离体叶片光合能力的影响,实验发现100和300 μmol·L-1较低浓度的外源水杨酸对野生型拟南芥离体叶片,eds-4叶片的光合作用都有一定的促进作用,而对cpr5叶片的光合会产生抑制,形成一种胁迫.500μmol·L-1较高浓度的外源水杨酸对三种拟南芥离体叶片均形成了一种胁迫,进而阻抑和降低了叶片的光合效能.DCF(dichloro fluorescein)标记活性氧检测了外源水杨酸作用下叶片活性氧产生量的变化,发现在500μmol·L-1外源水杨酸作用下60min内叶片组织中活性氧产生了明显的积累.     

PSⅡ的荧光光谱特性

采用激励光源为82MHz、514.5nm的皮秒荧光光谱装置对PS颗粒、内周天线CP43、CP47三种样品进行研究,通过探测三种样品的荧光总光谱强度随激光功率的变化,测得PS颗粒样品在激光功率为120mW时,荧光强度趋于饱和;CP43在激光功率为73mW时,荧光趋于饱和,但当激光功率为82mW时,荧光强度有下降趋势;而在激光功率为20～96mW的范围内,CP47的荧光强度与激光功率几乎是线性关系.依据它们的荧光量子产额与激光功率的关系,认为CP47中存在较强的激子效应.几种样品的荧光光谱范围分别为700～780nm(PS颗粒);640～780nm(CP43);630～775nm(CP47).CP43和CP47的最大荧光峰分别为680nm和690nm,荧光寿命分别为3.543ns和3.222ns.在514.5nm激光激发下,CP43和CP47中最先受激发的是β-Car分子,发射荧光的是Chla分子,理论计算认为在CP43和CP47中Chla分子发射荧光的效率分别为38.3%和40.6%.     

基于供体调节的含硼热活化延迟蓝色荧光材料的理论研究

基于含硼热活化延迟荧光化合物p-AC-DBNA (a),通过在供体吖啶部分添加两个氮原子,设计了一系列新的热活化延迟荧光分子b1∽b4. 使用密度泛函理论和含时密度泛函理论计算了化合物a和b1∽b4的前线轨道能级、发射光谱、单重态-三重态能隙、反向系间窜越速率常数. 计算结果表明,与分子a相比,新设计分子的最大发射波长显著蓝移了47∽125 nm. 其中,b1和b3分子发射深蓝色荧光,而b2和b4分子发射浅蓝色荧光. 此外,发现了a、b2和b4分子中的反向系间窜越过程不仅可以通过从T₁态到S₁态的跃迁来实现,而且也可能通过从T₂态到S₁态的跃迁来实现. b1和b3分子中的反向系间窜越过程主要通过T₂→S₁过程的热激子方式发生. 重要的是,计算得到的b2和b4分子中T₁→S₁的反向系间窜越速率常数值是a分子的两到三倍,这表明b2和b4分子热活化延迟荧光性能更显著. 研究结果不仅提供了两种有前景的硼基热活化延迟荧光候选化合物(b2和b4),而且为蓝色OLED材料的设计提供了理论依据.     

High Resolution B-Type Delayed Fluorescence of Dibenzanthracene in PMMA

B-Type delayed fluorescence of 1,2,3,4-dibenzanthracene in PMMA was experimentally observed for the first time. Dibenzanthracene molecules were exerted in a two-step process. In the first step, an excited singlet S₁ is created, which undergoes intersystem crossing to T₁ then T-T absorption creates an excited triplet dibenzanthracene molecule, which returns to the first exerted singlet level by intersystem crossing. The recreated first excited singlet of dibenzanthracene decays back to the ground state by emitting this new type of delayed fluorescence.     

利用光诱导延迟荧光的植物盐胁迫生理监测

利用自制的便携式延迟荧光(Delayed Fluorescence,DF)探测系统,以早熟18号大豆品种为实验材料,研究了盐胁迫对植物叶绿体DF特性的影响.结果发现在单纯的盐胁迫和盐胁迫伤害程度被调控缓解时,绿色植物叶片光诱导DF强度的变化都能很好地反应植物叶片光合性能的变化.因此,可以用DF强度的变化来表征盐胁迫对植物的伤害程度.     

LED诱导延迟荧光技术评价脉冲电场对玉米幼苗抗旱性的影响

脉冲电场(pulsed electric field,PEF)对作物抗旱性的影响是电场生物学效应研究的重要课题,作物叶片延迟荧光动力学参数可以从不同角度灵敏地反映叶片细胞光合系统发生的变化。为了从活体细胞角度揭示脉冲电场对作物幼苗抗旱性的影响及其机理,使用频率为1 Hz、场强为200 kV·m-1、脉宽为80 ms的PEF处理萌发玉米种子,再采用渗透势为-0.1 MPa的PEG-6000溶液形成干旱胁迫,研究了玉米幼苗生长过程中叶片干质量和LED诱导的叶片延迟荧光动力学参数的变化。结果发现,在-0.1 MPa的PEG-6000溶液形成的干旱胁迫下,玉米幼苗叶片干质量逐渐增加,经过PEF处理的玉米幼苗叶片干质量大于对照,相对增长率在5.8%～18.7%之间(p＜0.05)。叶片延迟荧光动力学分析显示,干旱胁迫下玉米幼苗叶片延迟荧光动力学参数初始光子数I₀、相干时间τ、衰减参数β和延迟荧光积分强度I(T)都发生了波动性的变化,这些变化是叶片细胞对干旱胁迫的适应性反应,PEF处理使玉米幼苗叶片延迟荧光各动力学参数和延迟荧光积分强度均明显大于对照组,表明PEF处理使玉米幼苗叶片细胞的光合潜力、组织序性和功能分子之间的相互作用都有所加强,叶片综合光合能力提高了。研究结果为阐明PEF对作物幼苗抗旱性的影响及其机理提供参考。     

硝基羟乙唑与溶菌酶反应机制的荧光光谱研究

分别在298,310,318 K温度下,利用荧光光谱法研究了pH=7.40生理条件下硝基羟乙唑(TRI)与溶菌酶(LYSO)的相互作用机理。结果表明,TRI与LYSO间通过静态猝灭方式相互作用。测定了LYSO与TRI反应的结合常数、结合位点数。利用反应过程的热力学参数,确定了LYSO-TRI体系的作用力类型;由Hill系数得出了LYSO或TRI的协同性;根据非辐射能量转移理论,确定了TRI到LYSO的结合距离,同时采用同步光谱法考察了TRI对LYSO构象的影响。     

Unraveling the Kinetic Mechanism of the 70-kDa Molecular Chaperones Using Fluorescence Spectroscopic Methods

This article reviews the recent progress in unraveling the kinetic mechanism of the 70-kDa molecular chaperones by the use of fluorescence spectroscopic methods. Dissecting the kinetics of the individual steps in the 70-kDa chaperone reaction cycle in vitro—ATP binding, peptide binding, interdomain coupling, and chaperone-catalyzed ATP hydrolysis—provides a foundation which can be used to develop a clear understanding of the molecular basis for chaperone activity in vivo.