葉綠素螢光研究的全球趨勢及未來十年的預測

2021-03-01 葉綠素螢光遙感前沿

葉綠素螢光（Chlorophyll Fluorescence）是探測植物光合作用和脅迫的最廣泛使用的技術。脈衝振幅調製（PAM，Pulse-Amplitude-Modulation）國內一般簡稱調製葉綠素螢光，測量調製葉綠素螢光的儀器叫調製螢光儀，或叫PAM。PAM是研究光合作用的強大工具，與光合放氧、氣體交換並稱為光合作用測量的三大技術。由於其測量快速、簡單、可靠、且測量過程對樣品生長基本無影響，已成為光合作用領域發表文獻最多的技術。將暗適應的綠色植物或含有葉綠素的部分組織突然暴露在可見光下之後就會觀察到，植物綠色組織發出一種強度不斷變化的暗紅色螢光，螢光隨時間變化的曲線稱為葉綠素螢光誘導動力學曲線。這一現象最早是由Kautsky發現的，因此也稱為 Kautsky效應。植物發出的螢光強度隨時間而變化，在從暗適應到暴露在光下時，螢光強度先上升，然後下降。一般情況下，剛暴露在光下時的最低螢光定義為O點，螢光的最高峰定義為P點，快速葉綠素螢光誘導動力學曲線指的就是從O點到 P點的螢光變化過程，主要反映了PSⅡ的原初光化學反應及光合機構的結構和狀態等的變化，而下降的階段主要反映了光合碳代謝的變化，隨著光合碳代謝速率的上升，螢光強度逐漸下降。快速重複螢光測量技術（FRR，fast repetition rate fluorometry）快速重複螢光測量技術是短時間內進行高頻率激發光獲得瞬時螢光值，激發間隔時間達到毫秒級。目前應用主要集中在研究浮遊植物的生理狀態。日光誘導葉綠素螢光（SIF，Solar-Induced chlorophyll Fluorescence）最近十來年，由於日光誘導葉綠素螢光可以實現全球尺度的觀測，受到廣泛關注。

本文比較了這幾個平臺的優勢和基礎理論，並提出了關於哪種方法最準確和最有用的許多論據。迄今為止，尚無數據評估每種方法的確切流行程度和影響力。因此本研究採用了過去十年中（2009-2019）四個平臺中的文獻計量學，使用各種指標評估了四個常規平臺的影響力和受歡迎程度

總體而言，儘管PAM是目前最流行和最具影響力的平臺，但SIF越來越重要，在未來十年內，它的普及度和影響力都可能超過PAM。OJIP目前是第二受歡迎的平臺，但主要在發展中國家使用。最後，FRR的觀察趨勢表明該平臺可能仍然是一個利基研究平臺。

註：CHI指中國，DEV指其他發展中國家，InD指其他發達國家

論文連結：

https://spj.sciencemag.org/journals/plantphenomics/2020/6293145/

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