熱釋光(Thermoluminescence，縮寫TL)是晶體受到輻射照射后，產(chǎn)生了自由電子。這些電子被晶格缺陷俘獲而積攢起來，在加熱過程中以光形式釋放出來。葉綠素?zé)後尮鈩t是由于活化能壘在生理溫度下限制了諸如電子再結(jié)合等暗反應(yīng)，因此光化學(xué)反應(yīng)中分離的電子對(duì)穩(wěn)定存在于電子載體中。在熱刺激下， S2QA-，S2QB- 和 S3QB-電子對(duì)的再結(jié)合，使PSII中激發(fā)的單線態(tài)葉綠素分子發(fā)出熱釋光。然后，逐漸升高溫度會(huì)增加再結(jié)合的比率，從而激發(fā)不同類型的電子對(duì)形成TL譜帶。葉綠素?zé)後尮饽軌蚪沂竟夂戏叛鯊?fù)合物（OEC）穩(wěn)定性及PSII總體完整性、QB受體損傷及葉綠體內(nèi)腔 pH值變化等光系統(tǒng) II的深層運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)理。

    TL6000植物熱釋光測(cè)量系統(tǒng)是目前商用化的葉綠素?zé)後尮鉁y(cè)量?jī)x器，針對(duì)研究PSII能量水平結(jié)構(gòu)進(jìn)行了專門設(shè)計(jì)。PSII反應(yīng)中心光誘導(dǎo)電荷分離導(dǎo)致儲(chǔ)存了吸收光能的激發(fā)電子對(duì)的累積。加熱誘導(dǎo)這些激發(fā)電子對(duì)的重組，從而引發(fā)光釋放，并在一定溫度范圍內(nèi)形成特異性熱釋光曲線。TL6000植物熱釋光測(cè)量系統(tǒng)根據(jù)不同釋光曲線的形狀、峰位和峰值，可以研究分析關(guān)于特定激發(fā)電子對(duì)的能量穩(wěn)定性及PSII反應(yīng)中心功能等。TL6000為這一系統(tǒng)的新型號(hào)，大測(cè)量范圍為-100°C到+200°C，使用范圍更寬，可以對(duì)低溫、高溫段熱釋光進(jìn)行研究。

應(yīng)用領(lǐng)域

無損傷測(cè)量PSII電子傳遞
PSII對(duì)生物/非生物脅迫與結(jié)構(gòu)修飾的適應(yīng)和應(yīng)答
脅迫條件下葉綠體內(nèi)能量不平衡的敏感性檢測(cè)
類囊體膜PSII氧化還原反應(yīng)
基于峰值溫度轉(zhuǎn)換，對(duì)供體側(cè)與受體側(cè)的氧化還原電位變化進(jìn)行解釋
通過測(cè)量熱釋光震蕩模式，指示S狀態(tài)轉(zhuǎn)換和放氧復(fù)合體狀態(tài)

典型樣品

植物碎片

各種微藻

葉綠體懸浮液

類囊體懸浮液

工作原理

    熱釋光(Thermoluminescence，縮寫TL)是晶體受到輻射照射后，會(huì)產(chǎn)生自由電子，這些電子被晶格缺陷俘獲而積攢起來，在加熱過程中以光形式釋放出來。其基本的實(shí)驗(yàn)過程是將葉片快速冷凍到某一溫度，之后給葉片一個(gè)足夠強(qiáng)，但時(shí)間盡量短（一般<5µs）的單反轉(zhuǎn)光（single turn-over ?ash），用于誘導(dǎo)每個(gè)PSII反應(yīng)中心發(fā)生僅一次的電荷分離；然后逐漸升溫，同時(shí)測(cè)量葉片放出的熱釋光，繪制TL譜帶。

    TL植物光合熱釋光測(cè)量系統(tǒng)使用能量足夠強(qiáng)的LED光源，所釋放5-10µs的方波脈沖能夠飽和所有的PSII反應(yīng)中心，其溫度控制單元可以在降溫后，再使樣品的溫度以0.1℃/sec到1.5℃/sec的速率線性增加。不同的閃光序列及樣品處理能夠使樣品處于不同的能量狀態(tài)，不同的溫度下釋放的光能源自光合機(jī)構(gòu)的不同結(jié)構(gòu)。分析釋光曲線的形狀、峰位和峰值，可以研究分析關(guān)于特定激發(fā)電子對(duì)的能量穩(wěn)定性及PSII反應(yīng)中心功能等。

熱釋光（TL）譜帶的來源及意義

不同型號(hào)的控溫方式與范圍

系統(tǒng)組成

    TL系列植物光合熱釋光測(cè)量系統(tǒng)由3部分組成：主控制分析單元、外部制冷單元、測(cè)量室。

    主控制分析單元：根據(jù)用戶定義方案或軟件內(nèi)置的實(shí)驗(yàn)程序來執(zhí)行實(shí)驗(yàn)過程并采集數(shù)據(jù)。彩色顯示屏可實(shí)時(shí)顯示測(cè)量曲線。

外部制冷單元：

    水冷單元（TL 6000/ST標(biāo)準(zhǔn)版配備）：包含一個(gè)電子控制的抽水泵和內(nèi)部?jī)?chǔ)水的制冷器，用于測(cè)量室降溫。

    液氮制冷單元（TL 6000/ET溫度擴(kuò)展版配備）：將液氮罐通過管路連接到測(cè)量室，通過電子控制的低溫輸出閥可以將測(cè)量室溫度控制到低-100℃。同時(shí)也用于測(cè)量結(jié)束后給測(cè)量室降溫。

    測(cè)量室：包括四個(gè)關(guān)鍵組成部分：光源、光電倍增管傳感器、溫度控制器、樣品盤。

技術(shù)參數(shù)

· 溫度范圍：

TL 6000/ST標(biāo)準(zhǔn)版：-25℃到+70℃

TL 6000/ET溫度擴(kuò)展版：-100℃到+200℃

· 控溫模式：線性升溫

· 大線性升溫速度：TL 6000/ST標(biāo)準(zhǔn)版1.5ºC/sec，TL 6000/ET溫度擴(kuò)展版1.8ºC/sec

· 溫度調(diào)控方式：TL 6000/ST標(biāo)準(zhǔn)版：Peltier控溫器+水冷單元；TL 6000/ET溫度擴(kuò)展版：電阻加熱器+液氮制冷單元

· 小采樣周期：100ms

· 過熱保護(hù)：提供

· 環(huán)境光保護(hù)：提供

· 控制模式：手動(dòng)（恒溫）；程序設(shè)定溫度曲線

· 樣品盤：鍍金銅盤，TL 6000/ST標(biāo)準(zhǔn)版直徑14mm，TL 6000/ET溫度擴(kuò)展版直徑22mm

· 測(cè)量樣品：藻類、藍(lán)藻、葉綠體懸浮液，葉片等

· 單反轉(zhuǎn)飽和脈沖：波長(zhǎng)lmax=627nm，大光強(qiáng)250000µmol(photons).m-2.s-1

· 光化光：波長(zhǎng)lmax=627nm，大光強(qiáng)2000µmol(photons). m-2.s-1

· 探測(cè)傳感器：通過軟件靈敏控制的光電倍增管

· 光譜響應(yīng)：300nm-900nm

· 接通延遲：100ms

· 控制：用戶可通過編程語(yǔ)言自定義程序控制儀器測(cè)量過程

· 通訊：RS232串口/USB

· 軟件：FluorWin 3.7

· 電源：90V-240V

操作軟件與實(shí)驗(yàn)結(jié)果

典型應(yīng)用

    中科院植物所盧從明研究員是國(guó)內(nèi)早將TL熱釋光技術(shù)用于植物光合研究的科學(xué)家之一，其的團(tuán)隊(duì)也一直位于這一研究的前沿。上圖即為2016年發(fā)表的文獻(xiàn)，通過測(cè)量施加DCMU和不同光照條件的葉綠素?zé)後尮馇€，評(píng)估谷胱甘肽還原酶2對(duì)擬南芥PSII維持功能的作用（Ding，2016）。

產(chǎn)地：歐洲

參考文獻(xiàn)：

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Antimycin A inhibits cytochrome b559-mediated cyclic electron flow within photosystem II, D Takagi, et al, 2019. Photosynthesis Research 139(1–3), 487–498

'Birth defects' of photosystem II make it highly susceptible to photodamage during chloroplast biogenesis, D Shevela, et al, 2019. Physiologia Plantarum 166, 165–180

High light acclimation of Chromera velia points to photoprotective NPQ, E Belgio, et al, 2018. Photosynthesis Research 135(1–3), 263–274

Comparison of photosynthetic performances of marine picocyanobacteria with different configurations of the oxygen-evolving complex, F Partensky, et al, 2018. Photosynthesis Research 138(1), 57–71

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Glutathione reductase 2 maintains the function of photosystem II in Arabidopsis under excess light, S Ding, et al, 2016. Biochimica et BiophysicaActa (BBA) – Bioenergetics1857(6), 665–677

Titanium dioxide nanoparticles (100–1000 mg/l) can affect vitamin E response in Arabidopsis thaliana, R Szymańska, et al, 2016. Environmental Pollution 213, 957–965

The N-terminal sequence of the extrinsic PsbP protein modulates the redox potential of Cyt b559 in photosystem II, T Nishimura, et al, 2016.Sci Rep. 6, 21490.

The PsbY protein of Arabidopsis Photosystem II is important for the redox control of Cytochrome b 559, L von Sydow, et al, 2016. Biochimica et BiophysicaActa (BBA) – Bioenergetics1857 (9),1524–1533