《叶绿素荧光:了解作物性能-基础和应用》

Chlorophyll Fluorescence: Understanding Crop Performance — Basics and Applications

 

作者:Mohamed H. Kalaji, Vasilij N. Goltsev, Krystyna Żuk-Gołaszewska , Marek Zivcak

出版社:‎ CRC Press

书号:Q945.11/K14/2017/Y

ISBN9781498764490

藏书地点:武大外教中心

光合作用 (Photosynthesis),即光能合成作用,是植物、藻类和某些细菌,在可见光的照射下,经过光反应和暗反应,利用光合色素,将二氧化碳(或硫化氢)和水转化为有机物,并释放出氧气(或氢气)的生化过程。光合作用是一系列复杂的代谢反应的总和,是生物界赖以生存的基础,也是地球碳氧循环的重要媒介。光合作用(Photosynthesis)是绿色植物利用叶绿素等光合色素和某些细菌(如带紫膜的嗜盐古菌)利用其细胞本身,在可见光的照射下,将二氧化碳和水(细菌为硫化氢和水)转化为有机物,并释放出氧气(细菌释放氢气)的生化过程。植物之所以

被称为食物链的生产者,是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用,食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量,效率为10%~20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说,这个过程是它们赖以生存的关键。而在地球上的碳-氧循环,(保持氧气和二氧化碳含量的相对稳定)光合作用是必不可少的。

    叶绿素(chlorophyll)是一类与光合作用(photosynthesis)有关的最重要的色素。光合作用是通过合成一些有机化合物将光能转变为化学能的过程。叶绿素实际上存在于所有能营造光合作用的生物体,包括绿色植物、原核的蓝绿藻(蓝菌)和真核的藻类。叶绿素从光中吸收能量,然后能量被用来将二氧化碳转变为碳水化合物。

叶绿素为镁卟啉化合物,包括叶绿素abcdf以及原叶绿素和细菌叶绿素等。去镁叶绿素。

叶绿素的可见光波段的吸收光谱,在蓝光和红光处各有一显著的吸收峰。吸收峰的位置和消光值的大小随叶绿素种类不同而有所不同。叶绿素a最大的吸收光的波长在420-663nm,叶绿素b 的最大吸收波长范围在460-645nm。当叶绿素分子位于叶绿体膜上时,由于叶绿素与膜蛋白的相互作用,会使光吸收的特性稍有改变。

叶绿素的酒精溶液在透射光下为翠绿色,而在反射光下为棕红色。这个红光就是叶绿素受光激发后发射的荧光。这个现象就是荧光现象。其主要原理是由于叶绿素有两个不同的吸收峰。叶绿素吸收光的能力极强,如果把叶绿素的丙酮提取液放在光源与分光镜之间,可以看到光谱中有些波长的光被吸收了。因此,在光谱上就出现了黑线或暗带,这种光谱叫吸收光谱。叶绿素吸收光谱的最强区域有两个:一个是在波长为640nm-660nm的红光部分,另一个在波长为430nm-450nm的蓝紫光部分。对其他光吸收较少,其中对绿光吸收最少,由于叶绿素吸收绿光最少,所以叶绿素的溶液呈绿色。叶绿素的丙酮提取液在透射光下是翠绿色的,而在反射光下是棕红色的。 叶绿素溶液的荧光可达吸收光的10%左右。而鲜叶的荧光程度较低,指占其吸收光的0.1%-1%左右。

荧光效应在植物生理学中有广泛的应用。用这个效应可以研究植物的抗逆生理。因为在逆境下,植物的叶绿素会发生变换,研究其荧光,可以作为植物受逆境胁迫程度的指标。另外,还有一个磷光效应。就是当荧光出现后,立即中断光源,用灵敏的光学仪器还可在短时间内看到微弱红光,这就是磷光。

《叶绿素荧光:了解作物性能-基础和应用》一书于2017 CRC Press版,作者是Mohamed H. Kalaji, Vasilij N. Goltsev, Krystyna Żuk-Gołaszewska , Marek Zivcak

Hazem M.Kalaji是一位叙利亚裔波兰植物生理学家。他在光合作用和应激生理学领域拥有30多年的经验。在阿勒颇大学(叙利亚)农业学院完成学业后,他获得了华沙农业大学(最近是华沙生命科学大学)农业学院(最近是农业和生物学院)的博士学位。不久前他作为讲师在同一所大学担任副教授(植物生理学;产量生物学和生物进展;计算机设备在植物生理学研究和农业科学中的应用;作物产量生理学;生物进展和产量生物学;气候变化下的植物生理学及其生产;不利环境条件下的光合作物生产力;能源作物:可再生能源;气候变化对植物生长和作物产量的影响)和研究人员(光合作用、叶绿素荧光、非生物和生物胁迫、营养缺乏、气候变化、作物产量)。Hazem M.Kalaji一直担任国际顾问,并与50多家知名国际研究所、实验室和公司合作,开发用于植物生理学领域的仪器。他在欧盟科学委员会担任MSCA副卡希尔。他已经出版了4本书(波兰语、意大利语和俄语)和100多篇科学论文。此外,他还担任《光合作用杂志》副主编,隶属于7个国际科学期刊的编辑委员会。他组织了许多世界性的会议,参加了150多场会议、专题讨论会和研讨会。

Vasilij Goltsev是保加利亚索非亚圣克莱门特奥赫里斯基大学的教授。18年来,他一直担任索非亚大学生物系生物物理和放射生物学系主任。戈尔采夫教授致力于研究植物的光发射,教授生物物理学、光生物学、光合作用的生物物理学和数学建模。他的出版物涉及植物胁迫反应和对不利环境、物理、化学和生物因素的适应。与他的团队一起,他一直致力于光合作用机械应激反应的生物物理方面,并开发一种发光方法,用于体内和原位条件下植物生理状态和应激反应的多参数估计。五、 戈尔采夫目前是以下期刊的编辑委员会成员:《遗传学与植物生理学》、《纳米光生物科学》、《生命系统技术》、《农业生态学与土地利用系统》杂志的评论编辑。

KrystynaŻuk Golaszewska(农学博士)是波兰奥尔什蒂恩瓦尔米亚和马祖里大学农业技术、农业生产管理和农业企业系的副教授,拥有24年的研究和教学经验。她的科学活动侧重于对农业作物(如黄花羽扇豆、蚕豆、豌豆、假三叶草、小麦、普通大麦)和药用植物(如胡芦巴、黑麦草)的生物和非生物胁迫的耐受性;古小麦有机耕作系统;精准农业(豆类);以及生物强化的农业方法(小麦)。她的研究的组成部分是确定作物生产的农业技术因素与植物生长发育的生理参数之间的关系,这些参数与光合效率、蒸腾作用、水分利用效率、LAI、叶绿素含量等测量和指标有关。她与人合著了《有机作物畜牧》一书的两章;担任《全球植物科学杂志》和《农业食品与应用科学杂志》编辑委员会成员;评论科学论文。加拿大(不列颠哥伦比亚大学,温哥华分校,客座教授)、荷兰(植物研究国际,瓦赫宁根奖学金)和以色列(火山中心,Bet Dagan,实习)都获得了国际研究经验和技能。她在母校的农学课程教学作品还伴随着在意大利(博洛尼亚大学,农业科学学院)和亚美尼亚(埃里温农业大学)大学担任客座教授的国际活动。

叶绿素a荧光是评估植物对胁迫条件反应的工具。荧光可用于植物表型和育种计划,以监测生物和非生物胁迫,包括矿物质缺乏、土壤盐度和致病性疾病。叶绿素荧光:了解作物性能-基础和应用综述了可用于记录和分析植物不同类型光信号的各种仪器,并讨论了叶绿素a荧光在植物和其他光合作用生物(如藻类和蓝藻)研究中的应用。这本书描述了叶绿素a荧光现象的特征,描述了其测量方法,并使用选定的实例证明了这些方法在研究光合装置的响应和植物对不利环境条件的耐受性方面的适用性。此外,章节涵盖了光合作用、延迟荧光分析和脉冲幅度调制(PAM)技术的一般背景。这本书面向光合作用研究领域的广泛专业人士和植物科学其他领域的科学家。

本书作为讲述叶绿素荧光的书籍,内容专业详实,语言浅显易懂,具有以下特点:

1、语言浅显易懂,图文结合,帮助读者理解

2、含有大量参考文献,帮助读者进一步理解叶绿素荧光相关知识

3、本书最后罗列大量叶绿素荧光的专业词汇

 

本书目录

1.     光合作用

2.     叶绿素a的荧光

3.     JIP检验

4.     光合作用中的延迟荧光

5.     PAM荧光测量

6.     叶绿素a的荧光在植物学研究中的应用

 

 

王昊宇 武汉大学生命科学学院 博士研究生