調(diào)制葉綠素?zé)晒?，全稱脈沖振幅調(diào)制（Pulse-Amplitude-Modulation,PAM）葉綠素?zé)晒猓瑖鴥?nèi)一般簡稱調(diào)制葉綠素?zé)晒?，測量調(diào)制葉綠素?zé)晒獾膬x器叫調(diào)制熒光儀，或叫PAM。調(diào)制葉綠素?zé)晒猓≒AM）是研究光合作用的強大工具，與光合放氧、氣體交換并稱為光合作用測量的三大技術(shù)。由于其測量快速、簡單、可靠、且測量過程對樣品生長基本無影響，目前已成為光合作用領(lǐng)域發(fā)表文獻最多的技術(shù)。

中文名

調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x

外文名

Pulse-Amplitude-Modulation

發(fā)布時間

1983年

電子產(chǎn)品類別

科學(xué)儀器

用途

研究光合作用

開發(fā)商

WALZ公司

工作原理

調(diào)制葉綠素?zé)晒鈨x

1983年，WALZ公司首席科學(xué)家，德國烏茲堡大學(xué)教授Ulrich Schreiber博士利用調(diào)制技術(shù)和飽和脈沖技術(shù)，設(shè)計制造了全世界第一臺脈沖振幅調(diào)制（Pulse-Amplitude-Modulation，PAM）熒光儀——PAM-101/102/103。所謂調(diào)制技術(shù)，就是說用于激發(fā)熒光的測量光具有一定的調(diào)制（開/關(guān)）頻率，檢測器只記錄與測量光同頻的熒光，因此調(diào)制熒光儀允許測量所有生理狀態(tài)下的熒光，包括背景光很強時。正是由于調(diào)制技術(shù)的出現(xiàn)，才使得葉綠素?zé)晒庥蓚鹘y(tǒng)的“黑匣子”（避免環(huán)境光）測量走向了野外環(huán)境光下測量，由生理學(xué)走向了生態(tài)學(xué)。

經(jīng)過充分暗適應(yīng)后，所有電子門均處于開放態(tài)，打開測量光得到Fo，此時給出一個飽和脈沖，所有的電子門就都將該用于光合作用的能量轉(zhuǎn)化為了熒光和熱，此時得到的葉綠素?zé)晒鉃镕m。根據(jù)Fm和Fo可以計算出PS II的最大量子產(chǎn)量Fv/Fm=(Fm-Fo)/Fm，它反映了植物的潛在最大光合能力。

所謂飽和脈沖技術(shù)，就是打開一個持續(xù)時間很短（一般小于1 s）的強光關(guān)閉所有的電子門（光合作用被暫時抑制），從而使葉綠素?zé)晒膺_到最大。飽和脈沖（Saturation Pulse, SP）可被看作是光化光的一個特例。光化光越強，PS II釋放的電子越多，PQ處累積的電子越多，也就是說關(guān)閉態(tài)的電子門越多，F(xiàn)越高。當(dāng)光化光達到使所有的電子門都關(guān)閉（不能進行光合作用）的強度時，就稱之為飽和脈沖。

打開飽和脈沖時，本來處于開放態(tài)的電子門將該用于光合作用的能量轉(zhuǎn)化為了葉綠素?zé)晒夂蜔?，F(xiàn)達到最大值。

在光照下光合作用進行時，只有部分電子門處于開放態(tài)。如果給出一個飽和脈沖，本來處于開放態(tài)的電子門將該用于光合作用的能量轉(zhuǎn)化為了葉綠素?zé)晒夂蜔?，此時得到的葉綠素?zé)晒鉃镕m’。根據(jù)Fm’和F可以求出在當(dāng)前的光照狀態(tài)下PS II的實際量子產(chǎn)量Yield=ΦPSII=ΔF/Fm’=(Fm’-F)/Fm’，它反映了植物目前的實際光合效率。

光照狀態(tài)下打開飽和脈沖時，電子門被完全關(guān)閉，光合作用被暫時抑制，也就是說光化學(xué)淬滅被全部抑制，但此時熒光值還是比Fm低，也就是說還存在熒光淬滅，這些剩余的熒光淬滅即為非光化學(xué)淬滅。淬滅系數(shù)的計算公式為：qP=(Fm’-Fs)/Fv’=1-(Fs-Fo’)/(Fm’-Fo’)；qN=(Fv-Fv’)/Fv=1-(Fm’-Fo’)/(Fm-Fo)；NPQ=(Fm-Fm’)/Fm’=Fm/Fm’-1。

在光照下光合作用進行時，只有部分電子門處于關(guān)閉態(tài)，實時熒光F比Fm要低，也就是說發(fā)生了熒光淬滅（quenching）。植物吸收的光能只有3條去路：光合作用、葉綠素?zé)晒夂蜔?。根?jù)能量守恒：1=光合作用+葉綠素?zé)晒?熱。可以得出：葉綠素?zé)晒?1－光合作用－熱。也就是說，葉綠素?zé)晒猱a(chǎn)量的下降（淬滅）有可能是由光合作用的增加或熱耗散的增加引起的。由光合作用的引起的熒光淬滅稱之為光化學(xué)淬滅（photochemical quenching, qP）；由熱耗散引起的熒光淬滅稱之為非光化學(xué)淬滅（non-photochemical quenching, qN或NPQ）。光化學(xué)淬滅反映了植物光合活性的高低；非光化學(xué)淬滅反映了植物耗散過剩光能為熱的能力，也就是光保護能力。

根據(jù)PS II的實際量子產(chǎn)量ΔF/Fm’和光合有效輻射（Photosynthetically Active Radiation, PAR）還可計算出光合電子傳遞的相對速率rETR=ΔF/Fm’·PAR·0.84·0.5。其中0.84是植物的經(jīng)驗性吸光系數(shù)，0.5是假設(shè)植物吸收的光能被兩個光系統(tǒng)均分。

當(dāng)F達到穩(wěn)態(tài)后關(guān)閉光化光，同時打開遠紅光（Far-red Light, FL）（約持續(xù)3－5 s），促進PS I迅速吸收累積在電子門處的電子，使電子門在很短的時間內(nèi)回到開放態(tài)，F(xiàn)回到最小熒光Fo附近，此時得到的熒光為Fo’。由于在野外測量Fo’不方便，因此野外版的調(diào)制熒光儀（除PAM-2100和WATER-PAM）外，多數(shù)不配置遠紅光。此時可以直接利用Fo代替Fo’來計算qP和qN，盡管得到的參數(shù)值有輕微差異，但qP和qN的變化趨勢與利用Fo’計算時是一致的。由于NPQ的計算不需Fo’，近10幾年來得到了越來越廣泛的應(yīng)用。

型號

PAM-101/102/103

最經(jīng)典的型號，雖已停產(chǎn)，但在國際最著名的光合作用實驗室，仍是主打機型，原因很簡單，它老不壞啊，呵呵

PAM-2000/PAM-2100

最暢銷的便攜式機型，應(yīng)用非常廣泛

MINI-PAM

比PAM-2100便宜，功能同樣強大

DIVING-PAM

全球第一臺可水下原位測量植物生理的儀器，儀器全防水設(shè)計，在珊瑚研究領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛

IMAGING-PAM

新型熒光成像系統(tǒng)，最有意思的是一個主機可以連接多個探頭，功能超級強大，是“下一代”產(chǎn)品

DUAL-PAM-100

同步測量葉綠素?zé)晒夂蚉700，也就是同時研究PSII和PSI活性，在技術(shù)上有重大革新