测量藻类状态转换的方法技术

本发明专利技术提供一种测量藻类状态转换的方法，包括步骤：将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，将初始荧光信号设置在0.2～0.5之间且稳定；将样品诱导至第一状态；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；对快速荧光诱导动力学曲线进行拟合，并计算当前状态下的捕光截面积值；将样品诱导至第二状态；重复上述测量并拟合快速荧光诱导动力学曲线，获取当前状态下的捕光截面积值；比较两个捕光截面积值，认定藻类是否发生了状态转换。本发明专利技术可以安全、快速地活体测量藻类状态转换，能够在常温下进行，并可以量化状态转换的程度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及藻类光合作用研究领域，具体来说，本专利技术涉及一种。
技术介绍
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 MyersJ, 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I。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I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低温突光法(Yang et al. , 2009, PhotosynthesisResearch，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(I)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) A。捕光截面积Sigma(II) A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。
技术实现思路
本专利技术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，本专利技术提供一种，包括步骤I)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；8)比较所述第一捕光截面积值和所述第二捕光截面积值，若所述第一捕光截面积值大于或小于所述第二捕光截面积值，则认定所述藻类发生了状态转换；若两者无差别，则认定所述藻类未发生状态转换。可选地，所述第一状态为状态I或者状态2，所述第二状态相应地为状态2或者状态I。可选地，诱导至所述状态I的方法包括对所述样品照射红光、蓝光或者绿光5min，诱导至所述状态2的方法包括对所述样品暗置5min。可选地，所述藻液样品的体积为I 3mL。可选地，所述特定波长的单周转饱和闪光为所述样品的最佳吸收波长。可选地，所述藻类包括蓝藻、绿藻和红藻。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点本专利技术在常温下测量活体藻液，无需用液氮冷冻样品，对样品无损伤且操作过程安全。本专利技术通过精确测量出的光系统II捕光截面积(单位为nm2)可以量化状态转换的程度。本专利技术对于样品的叶绿素浓度灵敏度极高，适用于很稀的藻液，因此可以用于测量自然水样中样品的状态转换。附图说明本专利技术的上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变得更加明显，其中图I为本专利技术一个实施例的的流程示意图；图2为本专利技术一个实施例的用捕光截面积法测量蓝藻门集胞藻6803状态转换的结果图；图3为现有技术中的用77K低温荧光法测量蓝藻门集胞藻6803状态转换的结果图；图4为现有技术中的用最大叶绿素荧光法测量蓝藻门集胞藻6803状态转换的结果图；图5为本专利技术一个实施例的用捕光截面积法测量绿藻门莱茵衣藻状态转换的原始曲线图；图6为本专利技术一个实施例的用捕光截面积法测量绿藻门莱茵衣藻状态转换的结果图。具体实施例方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步说明，在以下的描述中阐述了更多的细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术显然能够以多种不同于此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下根据实际应用情况作类似推广、演绎，因此不应以此具体实施例的内容限制本专利技术的保护范围。图I为本专利技术一个实施例的的流程示意图。需要注意的是，这些以及后续其他的附图均仅作为示例，不应该以此作为对本专利技术实际要求的保护范围构成限制。如图I所示，该可以测量包括蓝藻、绿藻和/或红藻等藻类，具体包括执行步骤S101，取一定量体积的(例如I 3mL)藻液作为样品，导入多激发波长调制叶绿素荧光仪Multi-Color-PAM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；执行步骤S102，按常规方法将样品诱导至第一状态(状态I或者状态2);如果先将样品诱导至状态1，则可以采用对样品照射红光、蓝光或者绿光5min ;如果先将样品诱导至状态2，则可以采用对样品暗置5min ；执行步骤S103，打开特定波长的单周转饱和闪光(样品的最佳吸收波长)测量快速荧光诱导动力学曲线；执行步骤S104，对快速荧光诱导动力学曲线进行拟合，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一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，将初始突光信号设置在O. 2 O. 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； 8)比较所述第一捕光截面积值和所述第二捕光截面积值，若所述第一捕光截面积值大于或小于所述第二捕光截面积值，则认...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕中贤，韩志国，顾群，
申请(专利权)人：上海泽泉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：