全 文 ：生态科学2005年8月第24卷第3期 ECOLOGICSC ENCEAug，2005，23(3)：246～249
利用调制荧光仪在线监测叶绿素荧光
韩志国，雷腊梅，韩博平+(暨南大学水生生物研究所，广州510632)
【摘要】 介绍了利用便携式调制荧光仪PAM．2100在线监测叶绿素荧光的技术。该技术不影响植物的自然光合状态，
可以在线监测Ft、F。’、Y、rETR、qP、qN或NPQ、PAR和叶温等指标。以凤眼莲为例进行了在线监测，每隔5min
监测一次，共进行了225min的监测。结果表明叶绿素荧光参数的变化依赖于PAR的变化。F。、rETR、qN和NPQ的
变化与PAR的变化趋势一致，Fmt、Y和qP的变化与队R的变化相反。通过对风眼莲的在线监测，说明该技术是可靠
的，具有简单、快速、灵敏等特点。随着新型调制荧光仪的出现，该技术可能在植物生态学领域得到广泛应用。
关键词：叶绿素荧光；在线监测；调制荧光仪；光合作用 ，
中图分类号：0945．11 文献标识码：A 文章编号：1008．8873(2005)03．246．04
Jh砒monitoringofchIorDphyllnuorescenceusin2PAMnuorometer
HANZhi．guo，LEILa-mci，HANBo-ping}(1nstituteofHydrobiology’Jin柚Universi戗G啪gzllou5l0632，China)
Abst仡ctThispaperinn_oduced柚拥鳓"啪nitoringt∞hniquefchlorophyIlfluorc∞饥ceusingponablePulse-AmpIitude
M0dulationflu rom暾er’PAM．2lOo．W油mistcchniqueFt，F。’，YrETR，qPqNorNPQ，PAR，粕dleaftempe例tIlrec柏be
monitoredwimoutdistIIrbingpl雒tatll豫Iphotosyn主hesis．An加“mn∞nitoringc弱ewim西c^^D埘胁cr口宝譬fp嚣w弱蹦姗ined．
Chlorophyllfluoresc锄cewerme猫ur甜every5min柚dmonitoredcontinuousIyfor225lTlin．Theresultsindicatedtllatthe
changesofchlorophyllnuofescencepa阳m tersdependedonthevariationofen“ronmentalFIAR．Somepar锄eterSsuch私Ft，
rETR，qN蛐dPOshowedaconsistentchangewithPA＆whileFm’，YandqPcharIgedrcverSely．111iscasedemonstratedth t
加sfmonitoringtechniauew髂r liable，simple，rapidandsensitive．Alongwiththeappearanceof wmoduIated
fluommeterssuitfor觑sff“monitoring，thistechniquemaybwidelyusedinplantecologyresearch．
Keyword：Chloropbyllflu rescence；0n-Iinemonitoring；队Mfluommeter；Photosynthesis．
脉冲．振幅一调制(Pulse．舢nplitudeMod l撕on，可能会对样品的自然光合状态产生影响。
PAM)叶绿素荧光仪简称调制荧光仪，是利用调制技 另外，在日变化研究中，往往间隔2h对植物监
术和饱和脉冲法来检测植物活体叶绿素荧光的仪器【l】。 测一次，这能反映植物光合作用日变化的大体趋势。
由于活体叶绿素荧光是光合作用研究的有效探针，因 但在自然状态下，植物所处的光环境是随时变化的，
此调制荧光仪在植物生理学、植物生理生态学等领域 在这2h内植物光合作用的真实变化我们无法得知。
得到了广泛应用。 本文介绍了一种利用调制荧光仪在线监测植物光
利用调制荧光仪监测植物光合作用的日变化、季 合作用变化的技术，它不仅解决了暗适应的问题，而
节变化和年变化是研究植物对环境响应的常规手段。 且可以做到实时监测植物的光合作用变化。
以日变化为例，常用的荧光测量方法有如下两种：1)
在日变化的不同时间采样带回实验室f2州或在现场【5‘9】 1原理与方法
分别暗适应后测量Fo和Fm，随后利用仪器提供的光1．1 技术原理
化光做诱导曲线并进行淬灭分析。整个测量过程要避 在野外现场实验中，利用人工光化光得到的淬灭
免环境光影响，同时荧光参数的计算受光化光强度的 参数不能反映样品的真实光合状态，因为给出的光化
影响，不能真实反映样品的自然状态。在离体实验中 光不同，得到的淬灭参数也是不同的。而且日变化不
植物叶片还会受到一定程度的环境胁迫。2)在日变化 同阶段暗适应得到的F0和Fm是不同的。为此在许多
的不同时问分别在现场暗适应测F0和Fm，随后利用研究中开始采用自然光作为光化光，并利用清晨测量
自然光做为光化光适应一段时间后测量Ft和Fm’并进的F0和F。值进行淬灭分析【I3，14J，这样即解决了日变
行淬灭分析【l01，或先测Ft和F。，’再暗适应后测Fo和化进程中暗适应的问题，又得到了自然光适应下的淬Fm¨l，地】。由于光化光为自然光，接近自然状态。——
对这两种方法而言，日变化不同阶段的暗适应时 鉴霎昙智；产篡；黏；未尝普嚣盖善，40。。02)；暨南大学博士学位论
间较难掌握。暗适应时间过短，很难使样品恢复从而 作者简介：蠢譬菩鼍品罂)，男，博士生，主要从事植物生理生态研究
得到真正的最小荧光和最大荧光；暗适应时间过长， 嗵讯作者E．mail：tbph锄刨nu．edu．cn
万方数据
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生态科学 24卷
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时间Time(min)
图l 在线监测风眼莲P：AR和叶绿素荧光参数的变化
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万方数据
3期 韩志国，等：利用调制荧光仪在线监测叶绿素荧光 249
的测量光、光化光和饱和脉冲光源，并配备5m的数
据线。与PAM．2100相比，具有更轻便、探头多、可
连续多日长期监测的特点。
DⅣING．PAM是专为研究水生植物叶绿素荧光
而设计的仪器，整体防水。它可以连接长达50m的
防水数据线，通过该数据线DIVING．PAM可以被外接
电脑远程控制。由于其具有防水的优点，因此也是在
雨季研究陆生植物光合作用的有效工具。
MONITOR烈G．队M和DIVING．PAM均可利用
外接电脑远程控制仪器的在线监测，并且在线分析参
数的变化趋势。
4 F0’的问题
为了更好的反映植物的自然光合状态，在调制荧
光的在线监测过程中不迸行暗适应，因此也就不能测
量Fo’。由于多数植物存在Fo淬灭，因此Fo’的测定对
正确计算qP和qN是很重要的e但在生态学上，不测
量Fo’(利用Fo计算q壬，和qN)并不影响对qP和qN
变化趋势的分析，因此利用Fo来计算qP和qN是切
实可行的，这已在实践中得到了证明【24251。
5在线监测技术的应用前景
与间隔较长时间(一般2h)对植物进行监测相比，
在线监测间隔时间短，光化光为自然光，更能动态的
连续的反映植物光合作用对环境因子的响应，而且是
在不影响植物自然光合状态的前提下，因此在长期定
位生态监测研究中具有重要应用价值。另外随着专为
长期监测设计的调制荧光仪Monito血g-PAM的出现，
荧光的在线监测在下列研究领域可能得到广泛应用：
1)陆地生态系统典型植物的长期定位监测。通过荧光
技术可以反映温度、光辐射、降水、大气污染、
CO：浓度升高、土壤营养盐与污染物含量等外界因
素对植物光合作用的长期影响。气候突变后植物的
光合作用变化可以通过荧光参数的变化反映出来。
2)水体浮游植物的长期监测与水华预警。浮游植物
光合作用的变化与水体光场和生态系统动力学有
关，利用荧光技术可以间接反映水生态系统动力
学变化。水华发生时浮游植物细胞密度会爆发性
增长，其光合作用的变化可以利用荧光在线监测，
同时利用该技术还可以监测叶绿素浓度的变化，
这可能有助于水华预警。
3)对温室培养花卉的光合生理状态进行监测，中央
电脑根据监测结果调节温室条件以保证花卉的良
好生长，荷兰己开始这方面的研究；
4)对光生物反应器培养微藻的生理状况进行在线监
测，已有人开始这方面的工作【261。
参考文献
IllSchrciberU． 2004．Pulse-柚plitude-modulation(PAM)
fluorometry锄dsaturationpulsem tllod：anover们ew【A1．IIl：
Papa|驴。唱iouG C，Govindjee(Eds．)Chlorophyll
Fluorescence：ASjgnatureofPhotosynthesis【q．Dordrecht：
Sp咖gcr．279-319．
【2l武海，张树源，许大全，等．1997．珊瑚树叶片叶绿素荧
光非光化学淬灭的日变化和季节变化阴．植物生理学报，
23(2)：145．150．
13】彭长连，林植芳，林桂珠．1998．C3和C4植物叶片对光氧
化响应的日变化[J]．热带亚热带植物学报，6(3)：233．238．
14l温达志，叶万辉，林植芳，等．全光和遮阴下两种亚热带
木本植物的光合作用对光的响应阴．热带亚热带植物学
报，9(3)：248。255．
【5l冯玉龙，冯志立，曹坤芳．2001．砂仁叶片光破坏的防御【J】．
植物生理学报，27(6)：483_488．
16l许晓明，陆巍，唐运来，等．2003．自然条件下杂交水稻
优129的光抑制及其恢复特性佣．中国水稻科学，17(2)：
156．160．
f7l高洁，曹坤芳，王焕校，等．2004．干热河谷主要造林树
种光合作用光抑制的防御机制叨．应用与环境生物学报，
10(3)：286．291．
18lZh觚gS，GaoR．1999．DiumaIch锄gesofg舔exch柚ge，
chlorophyllnuorescence，andstomatalapenureofh，brid
poplarcIonessubjectedtomidaayIights廿ess【J】．
只^D娜朔坊“泐，37：559．571．
【91 Maninez-Ca啪scoR，S矗rIchez．Ro拙guezJ，P白．czP’2002．
Changesinchlorophyllfluorescenceduringmecourseof
photoperiod蛐d in嘲p∞setod∞u霉蛳ilI(：b了船，妇ⅪP驰脚矗口Fbrst．AndForst．叨．助。蝴l而“妇，柏：
363．368．
【10l齐欣，曹坤芳，冯玉龙．2004．热带雨林蒲桃属3个树种
的幼苗光合作用对生长光强的适应叨．植物生态学报，28
(1)：31．38．
【1l】梁红柱，窦德泉，冯玉龙．2004．热带雨林下砂仁叶片光合
作用和叶绿素荧光参数在雾凉季和雨季的日变化叨．生态
学报，24(7)：1421．1429．
f121HeJ，LeeSK．2004．PhotosyIIthcticutilizalionofradi锄t
％e嘻ybyterr∞eratelettucegmwn岫dernatural仃opical
conditionw tllm柚ipulationofm t．zonetempI啪tIlrcfJ ．
P^D胁研抽e打c盘，42：457．463．
1131BilgerW：SchreiberU，BockM．1995．Dete肌inati∞of也e
qu孤tuITle饪iciencvOf photosystemlI 舭d of
non．photochemicalquen hingofchlomphyllfluoresc∞cein
thefieldrJl．DP∞，D砌，102：425-432．
【14】Ln仕geu，FeteneM，LiebigM，eta1．2001．Ecophysiologyof
nicheoccupationbytwogiantmsetteplants，三D6d铀
鲥6啪口Hemsl柚d勋正蜊PdDg瞎甜(Vad【e)C．Jefhy，in锄
a丘Dmont抓efor stvalley叨．彳雄珂口bo，-肋细甩n88：267．278．
115lGentvB，Bri觚taisJ．M，Bal(erNR．1989．The托lati∞sllip
be俺，eenthequ锄tumyieldofphotosynnIeticelecn．0n
tr孤spon柚dquenchingofchlomphyllnuoreSc％ce【J】．
曰幻西咖泐占却Ijl粥fc口彳c细，990：87．92．
f16lⅥmK00t嘶oSnelJFH．1990．Theuseofchlomph研l
nuoreScencenom∞clan啪iIlplant鲫懿ph酒olo蹦阴．
只h嘶∞朋崩蕊忍缀Ⅻ曲，25：147-150．
(下转第253页)
万方数据
2分析过程
手检1995．1998年全球较有影响力的与植物生理
学、植物生态学相关的29种杂志，选取有关CO：浓度
升高对植物影响的文章，考查大气CO：浓度倍增对植
物的24个生理生态指标的影响效应。文献选取标准、
29种相关杂志见文献[4】，24个生理生态指标见表l。
以反应比(1nR)和HedgesId为效应值，采用固定效应
模型进行无结构数据分析，得出它们的总效应值(结合效
应值)和总异质性。固定效应模型及总效应值和总异质性
的计算见文献[5]和[6]。的Me切wjn2．0软件上运行17Jo
表1 24个生理生态指标名称
1ablel ChineseandEnglishnameof twent)r-four
垦12巳垒Z!i竺!旦gi!璺!!璺盟墨垒!墼
嚣薹 英文名称 中文名称
砖蔷 EcophySiologicalV撕ables Chinesen锄e
爿， Light鞠tura￡ednetphotosyllmetic墙把
gs Stomatalconduct觚ce
凡， Leafdarkrespirationrate
鼠 T0talbiom眵s
曰s Shootbiomass
ZL Rootbiomass
10S
尺鲫
删
厶4尺
S翻
Ⅳs
Ⅳm
Ⅳa
R“6
尺“6act
Root：shootratio
Relativegrowthrate
Leafreaperplant
Leafrear tio
SDecificleafrea
Leafnitrogenco centrationona
structuralmassbasis
Leafnitrogenconcentration
onamassbasis
Leafnitrogenco centrationona
areab sis
ConcentrationofRubisco
ActivityofRubisco
Leafpmteinconcenn-ationonamass
Leafproteinconcentrationonaarea
Leafsolutilesugarconcentrationon
amaSS
Leaftotalnon．sn．1lcture
carbohy出ateconc ntrationona
maSS
Leafs眦hconcentrationonamass
T0talchlorophyllonaarea
光饱和时光合速率
叶气孔导度
暗呼吸速率
总生物量
地上部生物量
根生物量
根与地上部生物
量之比
相对生长速率
单株植物叶面积
叶面积比
比叶面积
单位叶结构重量
中氮含量
单位叶重虽中氮含量
单位叶面积中
氮含量
单位叶面积中l5
二磷酸核酮糖羧
化氧化酶含量
单位叶面积中
l，5．二磷酸核酮糖
羧化氧化酶活性
单位叶重量中蛋
白质含量
单位叶面积中蛋
白质含量
单位叶重量中
可溶性糖含量
单位叶重量中
非结构性碳水
化合物含量
单位叶重量中
淀粉含量
单位叶面积中
叶绿素含量
絮7 删幽删一ona—s 鬻
丝 垦型!竺21些121旦旦皇z!!苎堡坠：：燮坐鱼童坠竖
3结果与讨论
从表2和表3为24个生理指标用两种不同的效应
值分析可知，以1nR为效应值指标，高浓度C02对12
个指标产生负效应，对另12个指标产生正效应。产生
万方数据
利用调制荧光仪在线监测叶绿素荧光
作者： 韩志国， 雷腊梅， 韩博平， HAN Zhi-guo， LEI La-Mei， HAN Bo-ping
作者单位： 暨南大学水生生物研究所,广州,510632
刊名： 生态科学
英文刊名： ECOLOGIC SCIENCE
年，卷(期)： 2005,24(3)
被引用次数： 7次

参考文献(26条)
1.许晓明;陆巍;唐运来 自然条件下杂交水稻优129的光抑制及其恢复特性[期刊论文]-中国水稻科学 2003(02)
2.梁红柱;窦德泉;冯玉龙 热带雨林下砂仁叶片光合作用和叶绿素荧光参数在雾凉季和雨季的日变化[期刊论文]-生
态学报 2004(07)
3.冯玉龙;冯志立;曹坤芳 砂仁叶片光破坏的防御[期刊论文]-植物生理学报 2001(6)
4.叶万辉;林植芳 全光和遮阴下两种亚热带木本植物的光合作用对光的响应[期刊论文]-热带亚热带植物学报
2001(3)
5.彭长连;林植芳;林桂珠 C3和C4植物叶片对光氧化响应的日变化[期刊论文]-热带亚热带植物学报 1998
6.Torzillo G;Bernardini P;Masojidek J On-line monitoring of chlorophyll fluorescence to assess the
extent of photoinhibition of photosynthesis induced by high oxygen concentration and low temperature
and its effect on the productivity of outdoor cultures of Spirulina platensis(Cyanobacteria)[外文期
刊] 1998
7.McMinn A;Ryan K;Gademann R Diumal changes in photosynthesis of Antarctic fast ice algal
communities determined by pulse amplitude modulation fluorometry[外文期刊] 2003(2)
8.Jones R J;Kildea T;Hoegh-Guldberg O PAMchlorophyll fluorometry:a new in situ technique for stress
assessment in Scleractinian corals,used to examine the effects of cyanide from cyanide fishing[外文
期刊] 1999
9.Bilger W;Bjorkman O Role of the xanthophylls cycle in photoprotection elucidated by measurements
of light-induced absorbance changes,fluorescence and photosynthesis in leaves of Hedera canariensis
[外文期刊] 1990
10.van Kooten O;Snel J F H The use of chlorophyll fluorescence nomenclature in plant stress
physiology[外文期刊] 1990
11.Genty B;Briantais J-M;Baker N R The relationship between the quantum yield of photosynthetic
electron transport and quenching of chlorophyll fluorescence 1989
12.LüTTGE U;Fetene M;Liebig M Ecophysiology of niche occupation by two giant rosette plants,Lobelia
gibberoa Hemsl and Solanecio gigas(Vatke) C.Jeffrey,in an afromontane forest valley[外文期刊]
2001(2)
13.Bilger W;Schreiber U;Bock M Determination of the quantum efficiency of photosystem Ⅱ and of non-
photochemical quenching of chlorophyll fluorescence in the field[外文期刊] 1995
14.He J;Lee S K Photosynthetic utilization of radiant energy by temperate lettuce grown under
natural tropical condition with manipulation of root-zone temperature[外文期刊] 2004(3)
15.Martinez-Carrasco R;Sánchez-Rodriguez J;Pérez P Changes in chlorophyll fluorescence during the
course of photoperiod and in response to drought in Casuarina equisetifolia Forst.And Forst[外文期刊
] 2002
16.Zhang S;Gao R Diumal changes of gas exchange,chlorophyll fluorescence,and stomatal aperture of
hybrid poplar clones subjected to midday light stress[外文期刊] 1999
17.高洁;曹坤芳;王焕校 干热河谷主要造林树种光合作用光抑制的防御机制[期刊论文]-应用与环境生物学报
2004(3)
18.Müller P;Li X-P;Niyogi K K Non-photochemical quenching:a response to excess light energy[外文期刊
] 2001(4)
19.Demmig-Adams B;Adams W W Ⅲ Photoprotection and other responses of plants to high light stress[外
文期刊] 1992
20.Govindjee Sixty-three years since Kautsky:chlorophyll a fluorescence induction[外文期刊] 1995(2)
21.Anonymous Portable Chlorophyll Fluorometer PAM-2100:Handbook of Operation 2003
22.武海;张树源;许大全 珊瑚树叶片叶绿素荧光非光化学淬灭的日变化和季节变化 1997(02)
23.Schreiber U;Bilger W;Neubauer C Chlorophyll fluorescence as a nonintrusive indicator for rapid
assessment of in vivo photosynthesis 1994
24.Maxwell K;Johnson G N Chlorophyll fluorescencea practical guide[外文期刊] 2000
25.齐欣;曹坤芳;冯玉龙 热带雨林蒲桃属3个树种的幼苗光合作用对生长光强的适应[期刊论文]-植物生态学报
2004(01)
26.Schreiber U Pulse-amplitude-modulation(PAM)fluorometry and saturation pulse method:an overview
2004

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1. 王丽.应波.鄂学礼.Wang Li.Ying Bo.E Xue-li 水质毒性分析荧光仪检测水中毒性物质的应用[期刊论文]-卫生
研究2006,35(2)
2. 纪建伟.徐明虎.李征明.哈峥.左仲善.Ji Jianwei.Xu Minghu.Li Zhengming.Ha Zheng.Zuo Zhongshan 基于
LED激发光源的叶绿素荧光强度检测与分析[期刊论文]-农机化研究2011,33(9)
3. 张燕琴.李方.郭延平.陈昆松.ZHANG Yan-qin.LI Fang.GUO Yan-ping.CHEN Kun-song 叶片叶绿素荧光参数用作
采后切花菊衰老指标[期刊论文]-浙江大学学报（农业与生命科学版）2005,31(6)

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1.张永吉.郭建伟.周玲玲.高乃云 紫外线照射对铜绿微囊藻活性的影响[期刊论文]-同济大学学报（自然科学版）
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2.姚琴.黄清辉.陈玲 四种砷化合物对藻类生长及光合作用的影响——以三角褐指藻为例[期刊论文]-安全与环境学
报 2009(6)
3.纪建伟.解飞.Jeremy Harbinson LED激发光源叶绿素荧光参数在线监控系统[期刊论文]-农业工程学报 2009(4)
4.徐飞.郭卫华.王炜.徐伟红.王玉芳.王仁卿 黄河三角洲柽柳与芦苇光合特性比较[期刊论文]-山东林业科技
2007(6)
5.徐飞.郭卫华.王玉芳.王炜.杜宁.王仁卿 济南市校园6个绿化树种光合荧光特征比较初探[期刊论文]-山东大学学
报（理学版） 2007(5)
6.纪建伟.解飞.Jeremy Harbinson LED辐照叶绿素荧光参数检测与控制系统[期刊论文]-农业网络信息 2007(9)
7.洪渊.张冬鹏.黄俊华 硫污染对9种园林植物叶片硫含量与叶绿素荧光参数的影响[期刊论文]-生态科学 2006(6)
8.张永吉.郭建伟.周玲玲.高乃云 紫外线照射对铜绿微囊藻活性的影响[期刊论文]-同济大学学报（自然科学版）
2010(12)


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