[发明专利]一种PSII叶绿素荧光J特征点和I特征点定位方法

说明书

本发明公开了一种PSII叶绿素荧光J特征点和I特征点定位方法，包括：1)使用叶绿素荧光仪测试OJIP曲线；2)使用函数拟合OJIP曲线，并求所拟合曲线的曲率；3)根据曲率的极值，确定PSII叶绿素荧光的J特征点和I特征点；本发明自动跟踪不同生理和实验条件下叶子的PSII叶绿素荧光的J特征点和I特征点，考虑到了植物品种和实验条件的变化，测得的特征荧光值比传统方法的测定值的分类能力更好。在不同的实验条件下，所确定的特征点出现的时间具有很强的分类能力。

技术领域

本发明涉及使用PSII叶绿素荧光的检测技术，尤其涉及一种PSII叶绿素荧光J特征点和I特征点定位方法。

背景技术

植物光合系统II在光合作用过程中所吸收的光能量有三个去处：(1)光化学反应；(2)以热能的形式释放；(3)以叶绿素荧光形式耗散。由于叶绿素荧光的耗散与其他两种能量耗散途径是竞争的关系，因此几乎所有的光合作用变化都可以通过叶绿素荧光来反映。测量叶绿素荧光是研究影响光合作用的植物生理和环境因素的可靠方法。另外，叶绿素荧光是检测光合作用变化的快速、无损、简单和直接的方式。

当施加阶跃光照时，来自暗适应叶子的光系统II的叶绿素荧光强度随着时间的推移呈现出众所周知的OJIP独特模式，这被称为OJIP曲线。OJIP曲线包含丰富的光合作用信息：光能的吸收和转换、能量的转移和分配、反应中心的状态、光合系统II供体和受体的活性、质体醌(PQ)池大小、多余的光能及其耗散、光合作用的光抑制和光损伤等。在文献中叶绿素荧光OJIP曲线已被广泛用于分析植物光合作用和生理状态。

OJIP曲线中有四个很重要的特征点，分别是O特征点、J特征点、I特征点和P特征点。O特征点反映了暗适应后叶片暴露于光下的初始荧光。J特征点表示质体醌A(Q_A-)的积累，其与PQ池的异质性有关。P特征点表示荧光的最大值。F_j和F_i分别表示叶绿素荧光动力学的J特征点和I特征点的叶绿素荧光强度。这些特征点发生的时刻取决于光化学反应动力学，这意味着植物生理和实验条件的差异可能导致这些特征点发生的时刻变化。J特征点和I特征点通常分别被认为叶绿素荧光诱导曲线上的第一个和第二个拐点或中间峰，图1是一个典型的OJIP诱导曲线，具体如图1所示。不同的植物种类、光照强度、温度、盐度和干旱都可能会影响植物的生理状况，从而影响这些特征点发生的时刻。

叶绿素荧光诱导参数包括F_o、F_j、F_i和F_m。其他很多叶绿素荧光参数也可以根据这四个参数演算出来。F_o被定义为初始荧光，因此可以在光激发开始后较短的固定时间里测量。F_m表示最后阶段的最大荧光，因此F_m测量的精确时间并不是问题。J和I是O和P之间的短暂阶段，它们可能产生的时间取决于植物种类、光照和生长环境等。目前，所有商业叶绿素荧光仪都是在固定的预定义时刻确定F_j和F_i。这种方法存在着几个明显的缺点：(1)它忽略了特征点可能产生时刻的差异，而这些时刻信息本身可能是表征植物状况和环境因素的有用信息，因为这些点发生时刻反映了反应速率；(2)这个固定的时刻可能导致定位的F_j和F_i值存在误差，因为固定时间并不适合所有的植物品种和实验条件。这可能会限制叶绿素荧光的实用性，甚至导致叶绿素荧光动力学解释存在差异与错误。

因此研究一种方法，使得能够自适应定位PSII叶绿素荧光的J特征点和I特征点具有重要的价值。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提出了一种PSII叶绿素荧光J特征点和I特征点定位方法。具体涉及如何自适应跟踪定位OJIP曲线上的J特征点和I特征点，以及使用获取的J特征点和I特征点发生的时刻进行植物生理信息和环境因素的感知。

本发明的技术方案如下：