光合作用仪与叶绿素荧光仪的区别
2025-12-26 17:28:29
点将科技
6
光合作用仪和叶绿素荧光仪都是研究植物光合作用的重要工具，二者是有显著区别的。那究竟哪个更适合？
如果我们把植物叶片中的叶绿体当作一个“工厂”，那么光合作用仪就是用来测量这个工厂的最终产品（葡萄糖）的产量，而叶绿素荧光仪则是用来监测工厂核心生产线（主要是PSII）的运行效率和故障预警信号。
光合作用仪：
光合作用仪是直接测量植物叶片与环境之间的气体交换。设备给出的主要参数有净光合速率（Pn）、蒸腾速率（E）、气孔导度（gs）、胞间CO2浓度（Ci）等。气体交换反映了光合作用的最终净输出结果——碳同化效率，并揭示了限制光合作用的关键因素，如气孔限制、叶肉细胞羧化能力限制、光能捕获/利用限制。光合作用仪的优势是测量的直接产物，结果直观，反映的是植物生长和物质积累的基础。劣势是需要较稳定的测量环境，测量时间相对较长；叶室可能对叶片微环境造成一定干扰；对叶片状态要求相对较高（如不能有明显损伤）；无法直接区分光合机构内部（光系统）的具体状态和损伤部位。光合作用仪通常更贵，操作更复杂，而叶绿素荧光仪相对便携便宜。叶绿素荧光仪测量的是叶绿素分子吸收光能后，重新发射出的光，是基于光合作用光反应中光能的命运分配。叶绿素吸收的光能主要用于三种途径：光化学反应（推动电子传递）、以热的形式耗散、以及发射荧光。这三种途径是此消彼长的竞争关系。当光化学反应效率下降（如PSII反应中心受损或关闭）或热耗散增强时，荧光产量通常会升高。通过特定的测量协议，如暗适应后测量最大荧光、光适应下测量稳态荧光等，可以计算出反映光系统II (PSII) 功能状态的关键参数最大光化学效率 (Fv/Fm)： 暗适应叶片的最大潜在量子产量，反映PSII反应中心健康状况（是否有光抑制损伤）。实际光化学量子效率 (Y(II) 或 ΦPSII)： 光适应下PSII反应中心开放的比例，反映光能用于光化学电子传递的实际效率。非光化学淬灭： 反映植物通过热耗散方式消耗过剩光能的保护能力。光化学淬灭： 反映PSII反应中心的开放状态和电子传递链下游的接受能力。叶绿素荧光仪测量的是光系统的效率和状态，特别是光能吸收、传递和转化环节的效率，以及植物应对光胁迫（如强光、干旱、高温、低温、污染等）时的生理响应和光保护机制。叶绿素荧光仪的优势是无损、快速、灵敏，对胁迫高度灵敏，提供光合机构内部（特别是PSII）功能状态的详细信息。劣势在于测量的是间接参数，反映的是光能利用效率，不是最终的碳同化结果，荧光参数本身不能直接告诉你净光合速率是多少。此外，对光合作用下游过程（如卡尔文循环、碳同化酶活性）的变化反映不直接。1、叶绿素荧光仪能解释气体交换测量的结果。例如，当净光合速率下降时，通过荧光参数可以判断下降的原因是气孔限制 (Ci降低，荧光参数相对正常)，叶肉细胞羧化能力限制 (Ci升高，荧光参数相对正常) ，还是光系统损伤/光抑制 (荧光参数如Fv/Fm, Y(II)显著下降)。2、气体交换提供植物“做了什么”（碳固定结果），荧光仪揭示植物“是如何做的”以及“为什么做不了”（光能捕获和转化的效率及内部状态）。3、叶绿素荧光仪是胁迫早期诊断和机制研究的利器，而气体交换则量化了胁迫对植物最终生产力的影响。因此，在现代植物生理学、生态学、农学、林学和环境科学等研究中，同时使用光合作用仪和叶绿素荧光仪是深入了解植物光合功能及其对环境响应机制的黄金标准。
