搭載多波長(zhǎng)激發(fā)光源，調(diào)制模式具備完整的PAM功能，可測(cè)量PSⅡ功能性捕光截面Sigma(Ⅱ)
非調(diào)制泵浦探針技術(shù)，可監(jiān)測(cè)OEC狀態(tài)與衰減，周期-4-震蕩，類胡蘿卜素三重態(tài)能量弛豫
重要升級(jí)：
? 一臺(tái)儀器兩種功能：非調(diào)制超快閃光動(dòng)力學(xué)分析和多激發(fā)波長(zhǎng)調(diào)制(PAM)應(yīng)用。新款MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ是一款緊湊型儀器，同時(shí)包含兩種截然不同的技術(shù)：單翻轉(zhuǎn)閃光動(dòng)力學(xué)(STK)和PAM技術(shù)。
? 超快時(shí)間分辨率：一套完整的快速測(cè)量組合(時(shí)間分辨率低至0.3μs)，可以探測(cè)PSⅡ供體側(cè)放氧復(fù)合體Period-4震蕩和類胡蘿卜素三重態(tài)(Car-trip)的生成與能量弛豫，
? 多激發(fā)波長(zhǎng)調(diào)制(PAM) 測(cè)量應(yīng)用，可以探測(cè)PSⅡ受體側(cè)、電子傳遞鏈和光合作用光化學(xué)活性。
? 兩種技術(shù)組合使用：例如使用3 μs飽和閃光，通過PAM測(cè)量光監(jiān)測(cè)誘導(dǎo)熒光信號(hào)的衰減動(dòng)力學(xué)。測(cè)量光頻率按對(duì)數(shù)遞減。
全新功能：
? 高時(shí)間分辨率：新的STK探測(cè)器提供0.3 μs的時(shí)間分辨率。
? 時(shí)間分辨閃光響應(yīng)：MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ是第一款市售儀器，可以測(cè)量飽和 μs 閃光期間的熒光產(chǎn)量，并可以區(qū)分類胡蘿卜素三重態(tài)淬滅(TQ)和供體側(cè)依賴性淬滅(DQ)。
? 高精度：為了詳細(xì)分析閃光響應(yīng)，它們的時(shí)間非常精確且可重現(xiàn)，閃光的形狀接近矩形，LED需要大約0.5μs才能達(dá)到完全強(qiáng)度。為閃光配置文件校正提供了一個(gè)特殊的例程。
? 極強(qiáng)的閃光：使用EDST發(fā)射器檢測(cè)器單元可以實(shí)現(xiàn)超過1000000 μmol 440 nm m-2 s-1的閃光強(qiáng)度(每μs產(chǎn)生超過1個(gè)激發(fā))。
? 泵浦探針：具有可變暗間隔 ?t(從1μs到10ms)的雙閃實(shí)驗(yàn)，允許對(duì)各種形式的淬滅進(jìn)行高度靈活的弛豫測(cè)量。
? 周期4振蕩：高達(dá)100Hz(10ms間隔)的閃光頻率可用于閃光序列，以探測(cè)放氧復(fù)合物的S狀態(tài)。
? 葉片測(cè)量：雖然該儀器最初是為懸浮液測(cè)量而設(shè)計(jì)的，但EDST發(fā)射器檢測(cè)器(STK-flashlamp)裝置也可以單獨(dú)用于測(cè)量植物葉片。此外，即將推出一種配置，其中兩個(gè)發(fā)射器相對(duì)于多波長(zhǎng)發(fā)射器呈45° 角放置，這允許對(duì)葉片發(fā)出的熒光進(jìn)行兩種波長(zhǎng)的檢測(cè)。
? PAM記錄中嵌入的STK：由于在快速非調(diào)制和PAM測(cè)量之間快速切換[8-10μs切換時(shí)間]，ST可以放置在傳統(tǒng)測(cè)量中的任何位置，例如O-I1-I 2-P或慢速動(dòng)力學(xué)記錄，所得STK揭示了閃光時(shí)刻PS Ⅱ 狀態(tài)的詳細(xì)信息。所有這些結(jié)合在一起，使MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ成為一款非常全面的熒光計(jì)，允許用戶以多種不同的方式探測(cè)和監(jiān)測(cè)PS Ⅱ和光合電子傳遞鏈。
重要升級(jí)
? 在多激發(fā)波長(zhǎng)(PAM)配置中，用戶可以測(cè)量與激發(fā)波長(zhǎng)相關(guān)的有效PSⅡ天線尺寸信息：Sigma(Ⅱ)、PS Ⅱ受體側(cè)的反應(yīng)(QA-再氧化)和沿電子傳遞鏈的電子流(O-I1-I2-P/OJIP瞬變)，還可以進(jìn)行飽和脈沖淬滅分析、誘導(dǎo)曲線和暗弛豫曲線， 以及光響應(yīng)曲線，所有這些都適用于5種不同的激發(fā)和測(cè)量光波長(zhǎng)(440、480、540、590、625 nm)以及可以任意組合應(yīng)用的白光。這樣做的好處是，例如，使用硅藻作為研究對(duì)象的人可以在綠色中激發(fā)這些生物，在藍(lán)藻的情況下，可以選擇625 nm來激發(fā)藻膽體或440 nm來激發(fā)核心天線的葉綠素。
? MULTI-COLOR-PAM-Ⅱ的高靈敏度允許使對(duì)薄的樣品進(jìn)行測(cè)量，即在沒有光質(zhì)和光強(qiáng)梯度的情況下測(cè)量樣品，在很大程度上避免了波長(zhǎng)依賴性的熒光重吸收。
? 使用濾光片自由選擇檢測(cè)波長(zhǎng)，例如，能夠檢測(cè)熒光λ>700 nm，富含PSI熒光F(I)和λ< 710 nm，富含PSⅡ熒光F(Ⅱ)，可以在相同條件下同時(shí)測(cè)量。
? 通過比較PAM和閃光動(dòng)力學(xué)(STK)測(cè)量來表征給定樣品的相同狀態(tài)。
? 創(chuàng)建Trigger和Script文件可以進(jìn)行自定義實(shí)驗(yàn)程序測(cè)量，充分發(fā)揮用戶自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)的創(chuàng)造力。
應(yīng)用概述：
配置選項(xiàng)：
1. 多激發(fā)波長(zhǎng)配置：多波長(zhǎng)激發(fā)單元(MCP-Ⅱ-E)及其檢測(cè)單元(MCP-Ⅱ-D1或MCP-Ⅱ-D2ST)
2. 雙波長(zhǎng)檢測(cè)(PAM)配置(懸浮液)：需兩個(gè)檢測(cè)器(MCP-Ⅱ-D1和 MCP-Ⅱ-D2ST)得以允許同時(shí)檢測(cè)λ<710 nm(主要是PSⅡ)和λ>700 nm(PS Ⅱ+PS I)的熒光。允許兩個(gè)波長(zhǎng)檢測(cè)的葉夾將在不久后推出。
3. 完整配置：STK閃光燈(最大閃光強(qiáng)度> 1.0 mol m-2 s-1)和組合檢測(cè)器(MCP-Ⅱ-EDST+MCP-Ⅱ-D2ST)，允許檢測(cè)低至約100 ns的信號(hào)，添加到多波長(zhǎng)(PAM)配置中。這允許訪問PSⅡ供體副反應(yīng)。
4. 用于懸浮液測(cè)量的單翻轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)(STK)配置：STK閃光燈(MCP-Ⅱ-EDST)與組合檢測(cè)器(MCP-Ⅱ-D2ST)組合。
5. 用于葉片測(cè)量的單周轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)(STK)配置：STK閃光燈作為獨(dú)立應(yīng)用：STK閃光燈包含一個(gè)用于從樣品表面進(jìn)行熒光測(cè)量的檢測(cè)器，這使其成為測(cè)量樹葉的理想選擇。
PamWin-4 軟件
基本功能和圖形用戶界面：PamWin-4是控制MULTI-COLOR-PAM(-II)和PAM-2500的軟件，由PamWin-3發(fā)展而來，可以處理 MULTI-COLOR-PAM-II的所有新功能。該軟件可在Windows 10（32位和64位）和11操作系統(tǒng)的個(gè)人電腦上運(yùn)行。軟件由3部分組成： SP分析、用于PAM應(yīng)用的快速采集（前3個(gè)標(biāo)簽）和用于非調(diào)制閃光分析的單周轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué) (STK)測(cè)量（后2個(gè)標(biāo)簽）。
廣泛的應(yīng)用組合也意味著可以在選項(xiàng)卡上定義大量特定應(yīng)用的部分設(shè)置。在新的“ST設(shè)置”選項(xiàng)卡上，不僅可以定義單次、兩次或多次閃光實(shí)驗(yàn)（如下圖第一個(gè)示例），還可以定義用于確定周期-4 振蕩的閃光序列（帶或不帶預(yù)閃），如下圖第二個(gè)示例所示。
簡(jiǎn)單設(shè)置即可定義帶或不帶預(yù)閃的閃光實(shí)驗(yàn)和閃光序列。
用戶可以通過一個(gè)簡(jiǎn)單的菜單定義單閃或雙閃（或多閃）實(shí)驗(yàn)。后者對(duì)于配置泵浦探針測(cè)量尤為重要。通過脈沖系列菜單，可以定義閃光燈組。
將“目標(biāo)編號(hào)”設(shè)為14，將應(yīng)用14次閃光（在此情況下，間隔為200ms）。
通過兩次預(yù)閃光（此處間隔100ms），可以誘導(dǎo)S3狀態(tài)。通過改變預(yù)閃光和閃光組之間的延遲時(shí)間（此處為1秒），可以監(jiān)測(cè)S3狀態(tài)的衰減。
分析周期-4振蕩的工具是軟件的一部分（見應(yīng)用）。
對(duì)于快速采集數(shù)據(jù)，軟件提供兩種支持。一方面是Trigger文件和Script形式的測(cè)量協(xié)議，另一方面是用于分析O-I1瞬變的擬合例程，以確定捕光天線橫截面Sigma(Ⅱ)、單周轉(zhuǎn)閃光后或照明一段時(shí)間后的指數(shù)熒光衰減。
軟件附帶的Script和Trigger文件也可用作示例，在此基礎(chǔ)上開發(fā)其他腳本和觸發(fā)器文件。
300 ms多相上升的Trigger文件，1ms后有一次單周轉(zhuǎn)閃光。
在Trigger運(yùn)行的情況下，Trigger文件中定義的實(shí)驗(yàn)協(xié)議將根據(jù)常規(guī)設(shè)置頁面中的設(shè)置執(zhí)行。
在Script文件的情況下，一個(gè)或多個(gè)觸發(fā)文件被嵌入時(shí)間軸，同時(shí)定義實(shí)驗(yàn)不同部分的時(shí)間。在腳本中，用戶還可以定義所用不同光源的強(qiáng)度和/或波長(zhǎng)；這些設(shè)置可以根據(jù)腳本時(shí)間軸的進(jìn)程進(jìn)行更改。下面是一個(gè)Sigma(Ⅱ)測(cè)定的腳本文件示例，例如可以一次性測(cè)量五個(gè)不同激發(fā)波長(zhǎng)的捕光天線截面。
應(yīng)用實(shí)例
來自三個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域的示例實(shí)驗(yàn)
該軟件將MULTI-COLOR-PAM-II的應(yīng)用程序分為3個(gè)部分：
1. 光合活性相關(guān)的應(yīng)用，如誘導(dǎo)曲線，誘導(dǎo)+暗弛豫曲線和光曲線自動(dòng)程序，或手動(dòng)測(cè)量。
2. 基于腳本的應(yīng)用，如O-I1-I2-P/OJIP瞬變、單周轉(zhuǎn)閃光后QA-的再氧化動(dòng)力學(xué)、Sigma(II)測(cè)定。
3. 基于ST閃光的實(shí)驗(yàn)，如周期4振蕩、類胡蘿卜素三重態(tài)誘導(dǎo)和衰減動(dòng)力學(xué)，P680+
前兩部分代表PAM應(yīng)用，最后一部分代表單周轉(zhuǎn)動(dòng)力學(xué)(STK)應(yīng)用。
光曲線/淬滅分析
上圖是測(cè)量PS II互補(bǔ)量子產(chǎn)率Y(II)+Y(NPQ)+Y(NO)=1的光曲線示例。由于記憶效應(yīng)，光強(qiáng)減弱時(shí)誘導(dǎo)的動(dòng)力學(xué)可能與光強(qiáng)增強(qiáng)時(shí)不同。這種現(xiàn)象被稱為滯后。這里觀察到的光誘導(dǎo)Y(II)降低和Y(NPQ)升高的完全可逆性是生理健康樣品的特征。
測(cè)量快速動(dòng)力學(xué)(PAM)
通過兩個(gè)不同波長(zhǎng)測(cè)量的O-I1-I2-P瞬變
PAM快相應(yīng)用的一個(gè)例子是同時(shí)測(cè)量?jī)蓚€(gè)不同波長(zhǎng)的O-I1-I2-P瞬變：在波長(zhǎng)<710 nm處測(cè)得的熒光主要是PSⅡ熒光，而>700 n處的熒光則是PSⅡ和PSI熒光的混合熒光。該結(jié)果是由Klughammer等人(2024年)對(duì)小球藻細(xì)胞稀釋懸浮液(440nm ML和MT)的測(cè)量首次發(fā)現(xiàn)的。
兩種波長(zhǎng)的O-I1上升(曲線歸一化為I1)相同。I2和P之間存在差異：與F<710nm相比，在 F>700nm時(shí)，I2-P上升更明顯。
下圖是使用雙波長(zhǎng)葉片配置（請(qǐng)參閱“配置”），通過440 nm測(cè)量光和光化光測(cè)量大麥葉片的結(jié)果。
這兩項(xiàng)測(cè)量結(jié)果再次歸一化為I1(所有QA均已還原)。同樣，與F<710nm相比，F>700nm處的I2-P上升更為明顯。O-I1的上升動(dòng)力學(xué)稍慢，這反映出 F<710nm波長(zhǎng)處的自吸收比F>700nm波長(zhǎng)處高，因此F>700nm波長(zhǎng)處來自葉片相對(duì)較深的層，那里的有效輻射光強(qiáng)度較低。
功能性捕光截面Sigma(Ⅱ) 測(cè)量
參數(shù)Sigma(II)反映了PSⅡ捕光天線的有效截面。Sigma(Ⅱ)的測(cè)定（及其波長(zhǎng)依賴性）是另一種PAM快速動(dòng)力學(xué)測(cè)量的應(yīng)用。有三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可以用來判斷用于 Sigma(Ⅱ)測(cè)定的O-I1擬合是否良好：1. 擬合應(yīng)能很好地描述熒光的上升；2. 得到的擬合參數(shù)應(yīng)與生理相關(guān)；3. 獲得的Sigma(Ⅱ)值應(yīng)與光照強(qiáng)度無關(guān)。在這里，觀察到Sigma(Ⅱ)值隨著所用培養(yǎng)物的階段而增加。
在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中，連通性參數(shù)J被固定為1.2，這是Anne和Pierre Joliot在1964年獲得的值。該數(shù)據(jù)集顯示了近乎完美的擬合、合理的參數(shù)值，本質(zhì)上是高光強(qiáng)度下光強(qiáng)度的獨(dú)立性，產(chǎn)生了定義明確的 O-I1 動(dòng)力學(xué)。
單周轉(zhuǎn)閃動(dòng)力學(xué)STK應(yīng)用
類胡蘿卜素三重態(tài)衰減
下圖顯示了一組測(cè)量值，根據(jù)這些測(cè)量值可以確定類胡蘿卜素三重態(tài)衰變動(dòng)力學(xué)。該數(shù)據(jù)集說明了閃光時(shí)間的精度，以及閃光燈提供兩次相隔1μs的相同強(qiáng)度閃光的能力。
閃光長(zhǎng)度和熒光誘導(dǎo)
另一個(gè)案例是雙閃實(shí)驗(yàn)，其中第一次閃光的長(zhǎng)度是變化的，第二次閃光是在第一次閃光40微秒后進(jìn)行的。
閃光序列和閃光模式可以告訴我們一些有關(guān)S態(tài)的信息，即供體側(cè)錳簇的氧化還原態(tài)。它們還能告訴我們不同強(qiáng)度的遠(yuǎn)紅外光的影響。
周期-4 振蕩
軟件可自動(dòng)得出 Fo、Fm 或 Fv水平的周期-4 振蕩(圖摘自Klughammer等人，2024年)。
在咖啡葉片中，FR1照明已導(dǎo)致可變熒光中的周期-4 振蕩受到強(qiáng)烈抑制。在這種情況下，MULTI-COLOR-PAM-II可以將有效的FR強(qiáng)度進(jìn)一步降低到FR1的10%，這就大大降低了對(duì)咖啡葉S態(tài)的影響。
STK和 PAM組合測(cè)量
下一個(gè)案例展示了如何通過STK和PAM測(cè)量光的組合，將精確、高強(qiáng)度和短時(shí)間的STK和PAM測(cè)量光結(jié)合起來，以監(jiān)測(cè)黑暗中的熒光衰減。
在PAM測(cè)量中，對(duì)受DCMU抑制(藍(lán)色)或未受抑制(紅色)的稀釋小球藻樣本施加3 μs STK閃光。從閃光后100 μs開始，ML頻率從100 kHz對(duì)數(shù)下降到10 kHz（圖摘自Klughammer等人，2024年）。
產(chǎn)地：德國(guó)WALZ
參考文獻(xiàn)(MULTI-COLOR-PAM-II)
1. Klughammer, C., Schlosser, F. & Schreiber, U. Flash-kinetics as a complementary analytical tool in PAM fluorimetry. Photosynth Res 161, 151–176 (2024). https://doi.org/10.1007/s11120-024-01101-w
以下為MULTI-COLOR-PAM參考文獻(xiàn)
1. Bell, J. J., et al. (2024). "Marine heatwave-driven mass mortality and microbial community reorganisation in an ecologically important temperate sponge." Global change biology 30(8): e17417.
2. Fukunaga, T., et al. (2024). "Phylogenetic Profiling Analysis of the Phycobilisome Revealed a Novel State-Transition Regulator Gene in Synechocystis sp. PCC 6803." Plant and Cell Physiology.
3. Gr?sholt, C., et al. (2024). "Zeaxanthin Epoxidase 3 Knockout Mutants of the Model Diatom Phaeodactylum tricornutum Enable Commercial Production of the Bioactive Carotenoid Diatoxanthin."
4. Kato, H., et al. (2024). "Thermal responses of Tetradesmus obliquus for industrial outdoor cultivation." Bioresource Technology Reports: 101909.
5. Magyar, M., et al. (2024). "Effects of lipids on the rate-limiting steps in the dark-to-light transition of Photosystem II core complex of Thermostichus vulcanus." Frontiers in Plant Science 15: 1381040.
6. Nigishi, M., et al. (2024). "Low-CO2-inducible bestrophins outside the pyrenoid sustain high photosynthetic efficacy in diatoms." Plant Physiology.
7. Sand?y, M. A. (2024). Phaeodactylum tricornutum tolerance to cadmium and copper, NTNU.
8. Sun, J.-Z., et al. (2024). "Ocean deoxygenation dampens resistance of diatoms to ocean acidification in darkness." Frontiers in Marine Science 11.
9. Volpe, C., et al. (2024). "Skeletonema marinoi ecotypes show specific habitat-related responses to fluctuating light supporting high potential for growth under photobioreactor light regime." New Phytologist n/a(n/a).
10. Zakharchenko, N. S., et al. (2024). "Effect of Photoluminophore Light-Correcting Coatings and Bacterization by Associative Microorganisms on the Growth and Productivity of Brassica juncea L. Plants." Microbiology Research 15(4): 1957-1972.
11. Zav?el, T., et al. (2024). "A Comprehensive Study of Light Quality Acclimation in Synechocystis Sp. PCC 6803." Plant and Cell Physiology.
12. Zhi, X., et al. (2024). "Comparative metabolomics analysis of tolerant and sensitive genotypes of rapeseed (Brassica napus L.) seedlings under drought stress." Agricultural Water Management 296: 108797.
13. Zou, C., et al. (2024). "Correlation of methane production with physiological traits in Trichodesmium IMS 101 grown with methylphosphonate at different temperatures." Frontiers in microbiology 15.
