[发明专利]测量藻类状态转换的方法

说明书

技术领域

本发明涉及藻类光合作用研究领域，具体来说，本发明涉及一种测量藻类状态转换的方法。

背景技术

绿色植物的光合作用为地球上其他生物提供了生存所需的能量。因此研究植物光合作用的效率问题显得尤为重要。一般地，在绿色植物类囊体膜上存在着两个光合系统，分别称为光系统I和光系统II。目前认为，光系统II能够接收光能裂解水产生氧气，同时将光能转变成电能；而光系统I也能接收光能，但只能激发电子而无法产生氧气。正常条件下，绿色植物两个光系统之间存在着一定的能量分配，而能量分配合理与否直接影响了植物的生长。因此，研究植物两个光系统之间的能量分配成为了一个备受关注的领域。

1969年，Murata首次报道了在红藻门紫球藻细胞中存在着一种后来被称为状态转换的机制(Murata N.，1969，Biochimica et Biophysica Acta，172：242-251)。同年，Bonaventura和Myers也在绿藻门小球藻中发现了类似的现象(Bonaventura C.and Myers J，1969，Biochimica et Biophysica Acta，189：366-383)。状态转换是绿色植物两个光系统之间能量分配的一种机制，用于抵御外界环境变化对于植物体的影响。一般地，正常条件下，光能更多地由光系统II吸收，而光系统I只吸收较少的部分光能，这种状态称之为状态1。而当外界环境突然变化后，部分光系统II的能量被传递给了光系统I，此时两个光系统之间能量进行了重新分配，这种状态称之为状态2。绿色植物的能量从状态1向状态2的转变是其应对外界环境变化的一种自我保护方式。

藻类因其结构简单、遗传背景清晰而成为研究状态转换的模式生物。目前测量状态转换的方法主要由两种：77K低温荧光法(Yang et al.，2009，Photosynthesis Research，99：99-106)和最大叶绿素荧光法(Nathalie et al.，2003，Science，299：1572-1575)。前者是将经过不同诱导的样品放入液氮(77K)中迅速冷冻，固定细胞的能量状态，然后通过荧光分光光度计测量给定激发波长下光系统II和光系统I的能量峰。通过光系统II和光系统I能量峰高低的变化来判断状体转换的发生和程度。该方法的缺陷在于：(1)由于液氮温度极低，在实验过程中极易伤及操作人员，因此该方法具有一定的危险性；(2)通过荧光分光光度计测得的能量峰均为相对值，无法量化状态转换的程度。后者是将样品进行状态转换诱导后，利用调制叶绿素荧光仪(PAM)测量最大荧光(Fm或Fm’)，通过观察Fm和Fm’的高低变化来判断状态转换的发生和程度。其优点是无需冷冻样品，可以在常温下测定。该方法的缺陷在于：(1)要获得稳定的Fm或Fm’值才能说明状态转换的发生，而得到稳定的Fm或Fm’需要较长的诱导过程，因此该方法测量时间较长；(2)该方法也无法量化状态转换的程度。

因此，急需一种操作安全、可靠且可以量化分析的方法来测量藻类的状态转换。目前，利用德国WALZ公司2011年最新研制的多激发波长调制叶绿素荧光仪Multi-Color-PAM能够精确地测量藻类光系统II的捕光截面积Sigma(II)_λ。捕光截面积Sigma(II)_λ能够准确地反映样品光系统II对于光能的吸收效率。如果样品发生状态转换，那势必会影响样品原本的光系统II捕光截面积。因此，如果能够将这种技术用来测量状态转换，就可以量化状态转换的程度，从而定量分析样品的能量分配。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种安全快速的活体测量藻类状态转换的新方法，使得能够在常温下测量状态转换，并可以量化状态转换的程度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种测量藻类状态转换的方法，包括步骤：

1)取一定量体积的藻液作为样品，导入多激发波长调制叶绿素荧光仪的样品池中，将初始荧光信号(Ft)设置在0.2～0.5之间且稳定；

2)按常规方法将所述样品诱导至第一状态；

3)打开特定波长的单周转饱和闪光测量快速荧光诱导动力学曲线；

4)对所述快速荧光诱导动力学曲线进行拟合，并计算所述第一状态下的第一捕光截面积值；

5)按常规方法又将所述样品诱导至第二状态；

6)打开特定波长的单周转饱和闪光测量快速荧光诱导动力学曲线；

7)对所述快速荧光诱导动力学曲线进行拟合，并计算所述第二状态下的第二捕光截面积值；