葉綠素熒光動力學的基本原理

    將綠色植物含葉綠素的部分組織，如葉片、芽、嫩枝條、莖或單細胞藻類懸液放在暗處適應片刻，或用近紅外光預照射，然后在可見光下激發，并用熒光計檢測，結果就會發現植物綠色組織會發出一種微弱的暗紅色強度隨時間不斷變化的熒光信號，這種熒光信號絕大部分是來自葉綠體光系統II的天線色素蛋白復合體中的葉綠素a分子，這過程即為葉綠素熒光動力學。經暗適應的綠色植物樣品突然受到可見光照射時，其體內葉綠素分子可在納秒級時間內發出一定強度的熒光，此時的熒光稱為固定熒光，然后熒光強度增加的速度減慢，因而在固定熒光處形成拐點，接著以毫秒級速度形成一個緩臺階，數秒后熒光強度可達最高點，稱為“P”峰。若所用激發光強度達到或超過被測樣品光反應的光飽和點時，P峰即趨于或等于最大熒光產量(Fm)，Fm可反映通過 PSII的電子傳遞情況。熒光強度超過Fo那一部分的熒光稱為可變熒光(Fv)。在P峰之后，植物熒光通常經1次～2次阻尼振蕩，才降到接近Fo的穩定的水平。熒光強度下降的過程現稱為熒光淬滅。葉綠素熒光動力學有兩個特點: 一是它可將植物發出的熒光區分為性質上*不同的兩個部分固定熒光部分和可變熒光部分。固定熒光代表不參與PSII光化學反應的光能輻射部分，也稱初始熒光或基礎熒光，是光系統II反應中心處于*開放時的熒光產量，它與葉片葉綠素濃度有關；可變熒光代表可參與PSII光化學反應的光能輻射部分。根據可變熒光在總的最大熒光中所占的比例，即可簡便地得出植物PSII原初光能轉換效率。

光合作用機理

    光合作用的是能量及物質的轉化過程，首先由葉綠素將光能轉化成電能，經電子傳遞產生ATP和NADPH形式的不穩定化學能，zui終轉化成穩定的化學能儲存在糖類化合物中。
    光反應：吸收光能，合成一些如ATP、NADPH等高能物質，用以維持細胞生長；
    暗反應：利用ATP、NADPH固定二氧化碳，生成一些列碳水化合物 葉綠素熒光動力學包含著光合作用過程的重要信息，如光能的吸收和轉化。能量的傳遞與分配、反應中心的狀態，過剩能量的耗散以及反映光合作用的光抑制和光破壞。應用葉綠素熒光可以對植物材料進行原位、無損傷的檢測，且操作步驟簡單。所以葉綠素熒光越來越受到人們的青睞，在光合生理和逆境生理等研究領域有著廣泛的應用。葉綠素熒光技術廣泛應用于植物光合作用效率、植物逆境脅迫、育種篩選和植物健康評價等方面的研究，被稱為植物光合作用研究無損傷的探針。水陸兩用自動熒光測量系統由澳大利亞悉尼大學的Runcie博士帶領團隊設計；采用*的“快門”式熒光技術，在測量時系統按照預設程序自動的旋轉熒光探頭到葉片表面，而在測量間期探頭自動旋轉到葉片側面，從而既避免了人為干擾，又保證了測量葉片始終處于自然狀態。系統既可以在陸地使用，也可以在各種水體中使用；既可以連接多達8個熒光探頭實現多點長期無人值守的連續測量，又可以拆分為單探頭的便攜式熒光儀從而實現調查式測量

葉綠素熒光產生的原理

    葉片是進行光合作用的主要器官，葉綠體是進行光合作用的主要細胞器。葉綠體是由葉綠體膜包裹起來的組織，膜內主要含有基質、基粒、類囊體。葉綠體的光合色素主要集中在基粒之中，光能轉換為化學能的主要過程是在基粒中進行的。 
    在高等植物體內含有光合色素包括葉綠素和類胡蘿卜素兩種，一般情況下以3:1的比例存在于類囊體的膜中。葉綠素分為葉綠素a和葉綠素b,類胡蘿卜素分為胡蘿卜素和葉黃素。
    葉綠素不溶于水，而溶于有機溶劑。從化學性質講，葉綠素是葉綠酸的產物，葉綠酸的兩個羥基分別被甲醇和葉綠醇酯化而得到的，對光、熱、酸敏感，能發生皂化反應，性質不穩定。
    光合作用是高等植物從外界環境獲取能量的重要途徑，是高等植物進行生命活動的基礎。由綠色植物發射的葉綠素熒光以一種復雜的方式表達光合作用活性和行為。當光子照射綠色植物的葉片時，光能在葉片的分配有反射、透射和吸收等三種主要的去激途徑。葉綠素分子吸收的光能除了大部分進行光化學反應外，少部分會以熱耗散和熒光的方式釋放出來。

葉綠素熒光動力學在植物抗逆性研究中的應用

    光抑制也是一種光保護過程，經常用Fv/Fm來檢測光抑制。當植物受到光抑制時，常伴隨Fv/Fm的降低和非輻射能量耗散的增加。熱耗散在防御光破壞過程中起重要作用，與熱耗散密切相關的調節機制是植物體內葉黃素循環。葉黃素循環存在于所有高等植物、蕨類、苔蘚和一些藻類的類囊體膜上。其過程是在抗壞血酸和NADPH2的參與下，紫黃質在幾分鐘內通過環氧玉米黃質轉化為玉米黃質，提高了玉米黃質水平。而玉米黃質的含量與熱耗散有密切的關系。自然條件下，隨著光強的增加，玉米黃質的含量提高；當光強下降時，玉米黃質向紫黃質轉變。如果通過葉黃素循環的非輻射能量耗散仍不能*消耗過量的過剩的光能時，剩余的這部分能量有可能形成單線態氧，從而對光合機構造成危害。