JIP-test和主成分分析(PCA)在植物光合作用研究中的应用-1

1.快速叶绿素荧光诱导动力学分析(JIP-test)

近二十年来，基于“生物膜能量通量理论”的活体快速叶绿素 a 荧光诱导动力学OJIP曲线和JIP-test分析，由于其无损、精确、快速等特性，已被广泛而成功地用做研究植物生理状态的有力工具(Strasser et al.,1995, 2004)。植物快速叶绿素荧光诱导曲线（OJIP曲线）中包含着大量关于PSⅡ反应中心原初光化学反应的信息，植物在不同胁迫处理后OJIP曲线会发生特异性变化(Strasser et al., 2004)。
OJIP曲线对不同的环境变化极为敏感，例如光胁迫、化学物质影响、热胁迫、低温或冻害、干旱胁迫、重金属或盐胁迫、营养不良、大气CO₂或臭氧升高和病害。通过对曲线荧光参数的分析，可以知道在环境因子影响下植物光合机构的变化。

表1.JIP-test在各种植物胁迫研究中的举例

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从动力学曲线上可以得到大量的原始数据，为了能更好地反映动力学曲线和被测样品的关系，Strasser RJ(1995)以生物膜能量流动为基础，通过计算能量流和能量比率来衡量在给定物理状态下样品材料内部变化，建立了高度简化的能量流动模型图。

图1. 高度简化的能量在光合器官中的流动模型图(Strasser BJ, Strasser RJ, 1995)

依照能量流动模型，天线色素(Chl)吸收的能量(Absorption, ABS)的一部分以热能和荧光(F)的形式耗散掉，另一部分则被反应中心(Reaction Centre, RC，在JIP-test中RC指有活性的反应中心)所捕获(Trapping, TR)，在反应中心激发能被转化为还原能，将Q_A还原为Q_A^-，后者又可以被重新氧化，从而产生电子传递(electron transport,ET)，把传递的电子用于固定CO₂或其它途径。

在此基础上发展起来的数据处理称为“JIP-test”(Strasser etal. 1995; Krüger et al. 1997; Strasser et al. 2000, 2004)。JIP-test为我们提供了被测样品的大量信息，如光合器官在不同环境条件下的结构和功能的变化(Strivastava & Strasser1996; Jiang et al. 2003; Hermans et al. 2003; van Heerden et al. 2003, 2004)。