叶绿素荧光参数在线检测系统的设计.doc

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1、叶绿素荧光参数在线检测系统的设计　　摘要：采用ＬＥＤ列阵辐照植物，获取叶绿素荧光参数。ＭＩＮＩＰＡＭ荧光仪输出调制脉冲式荧光作为检测手段，ＬＥＤ列阵使用可编程电源为其提供恒流输出驱动，用以激发叶绿素产生荧光，以此对植物稳态荧光、光适应下最大荧光进行检测，配合环境因子测控系统的温度、ＣＯ２浓度、空气湿度、光合有效辐射等数据，综合分析环境因素对实际量子效率、实际电子传递速率等参数的影响。荧光仪使用串口通信程序传递数据，从而实现实时在线监控。实验结果表明，与传统的试验方法相比，该方法具有精度高、检测速度快及应用范围广等优点，具有广泛应用前景。　　关键词：ＬＥＤ列阵；叶绿素

2、荧光参数；ＭＩＮＩＰＡＭ荧光仪；稳态荧光；在线监控　　中图分类号：Q954.11；Ｏ６５７文献标识码：Ａ文章编号：0439－８11417－3627-03　　　　ＤｅｓｉｇｎｏｆＡＲｅａｌ－ｔｉｍｅＤｅｔｅｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍｆｏｒＣｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌＦｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔＰａｒａｍｅｔｅｒｓ　　　　ＬＩＵＹｕａｎ，ＣＨＥＮGＸｉａｏ－ｈｕｉ　　　　　　Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｈｉｓｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｓｉｇｎｅｄｂｙｕｓｉｎｇＬＥＤａｒｒａｙｔｏｉｒｒａｄｉａｔｅｐｌａｎｔｆｏｒｏｂｔａｉｎｉｎｇｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．

3、ＭＩＮＩＰＡＭｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅａｎａｌｙｚｅｒａｓｏｕｔｐｕｔｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｔｏｐｒｏｄｕｃｅｐｕｌｓｅｄｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅwasused，ａｎｄｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｐｒｏｖｉｄｅdｃｏｎｓｔａｎｔｃｕｒｒｅｎｔｏｕｔｐｕｔｄｒｉｖｅｆｏｒＬＥＤａｒｒａｙｔｏｓｔｉｍｕｌａｔｅｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌtoｐｒｏｄｕｃｅｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅ，ｔｏｄｅｔｅｃｔｔｈｅｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅfluorescenceａｎｄｍａｘｉｍｕｍｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅinopticaladaptive．Ｃｏｏｐｅｒａｔｅdｗｉｔｈｅｎ

4、ｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌｆａｃｔｏｒｓofｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ＣＯ２ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ，ａｉｒｈｕｍｉｄｉｔｙ，ｐｈｏｔｏｓｙｎｔｈｅｔｉｃａｖａｉｌａｂｌｅｒａｄｉａｔｉｏｎ，ｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｆａｃｔｏｒｓonｔｈｅａｃｔｕａｌｑｕａｎｔｕｍｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ａｃｔｕａｌｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｔｒａｎｓｆｅｒｒａｔｅａｎｄｏｔｈｅｒｐａｒａｍｅｔｅｒｓwereanalyzed．Ｗｉｔｈｓｅｒｉａｌｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｇｒａｍｏｎｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｃｅanalyzed，ｉｔｃouldｒｅａｌｉｚｅｒｅａｌ－

5、ｔｉｍｅｄａｔａｔｒａｎｓｆｅｒａｎｄｏｎｌｉｎｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ．Ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｅｓｔｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗedｔｈａｔｔｈｅｄｅｓｉｇｎｉｓｈｉｇｈｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ－ｓｐｅｅｄｙａｎｄwiderangeｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｗｉｌｌｈａｖｅmoreｗｉｄｅrａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔ．　　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＬＥＤａｒｒａｙ；cｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔparameter；ＭＩＮＩＰＡＭfluorescence

6、analyzer；ｓｔａｔｉｏｎａｒｙｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ；ｒｅａｌ－ｔｉｍｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ　　　　光合作用是生物界所有物质代谢和能量代谢的物质基础［１，２］。植物在光合作用的原初反应，将吸收的光能以较大的荧光方式释放。叶绿素荧光与光合作用有着十分密切的关系［３］。近年来，随着叶绿素荧光动力学理论和测定技术的不断进步，大大推动了光合作用原初反应及其他有关光合机理的研究。　　叶绿素荧光、光合作用能量转换和非辐射能量耗散三者之间具有互补的关系。光系统ＩＩ量子产量的测定需要应用一种非常强的饱和脉冲光，此时光系统ＩＩ的光化学能量转换会在瞬间达到饱和，导致光系统ＩＩ的

7、量子产量暂时为零，而荧光和非辐射能量耗散的量子产量达到最大值。应用这种“饱和脉冲法”，光系统ＩＩ的有效量子产量可以通过如下公式得到：　　光系统ＩＩ的量子产量＝／Ｆｍ　　式中，Ｆｔ代表时间ｔ时的光下稳态荧光；Ｆｍ是打开饱和脉冲光后得到的最大荧光。由于得到的量子产量是个比值，因此它不受“光学”因素变化的影响［４－６］。　　１总体思路　　设计ＬＥＤ列阵用以激发叶绿素产生荧光。ＭＩＮＩＰＡＭ脉冲调制荧光检测仪完成可对植物光适应下的稳态荧光参数Ｆｓ，光适应下最大荧光参数Ｆｍ’，实际量子效率ΦＰＳＩＩ，实际电子传递速率ｒＥＴＲ等相关荧光参数的检测［７］。环境因子检测系统对温