熱釋光(Thermoluminescence，縮寫TL)是晶體受到輻射照射后，產生了自由電子。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。葉綠素熱釋光則是由于活化能壘在生理溫度下限制了諸如電子再結合等暗反應，因此光化學反應中分離的電子對穩定存在于電子載體中。在熱刺激下， S2QA-，S2QB- 和 S3QB-電子對的再結合，使PSII中激發的單線態葉綠素分子發出熱釋光。然后，逐漸升高溫度會增加再結合的比率，從而激發不同類型的電子對形成TL譜帶。葉綠素熱釋光能夠揭示光合放氧復合物（OEC）穩定性及PSII總體完整性、QB受體損傷及葉綠體內腔 pH值變化等光系統 II的深層運轉機理。

    TL6000植物熱釋光測量系統是目前商用化的葉綠素熱釋光測量儀器，針對研究PSII能量水平結構進行了專門設計。PSII反應中心光誘導電荷分離導致儲存了吸收光能的激發電子對的累積。加熱誘導這些激發電子對的重組，從而引發光釋放，并在一定溫度范圍內形成特異性熱釋光曲線。TL6000植物熱釋光測量系統根據不同釋光曲線的形狀、峰位和峰值，可以研究分析關于特定激發電子對的能量穩定性及PSII反應中心功能等。TL6000為這一系統的新型號，大測量范圍為-100°C到+200°C，使用范圍更寬，可以對低溫、高溫段熱釋光進行研究。

應用領域

無損傷測量PSII電子傳遞
PSII對生物/非生物脅迫與結構修飾的適應和應答
脅迫條件下葉綠體內能量不平衡的敏感性檢測
類囊體膜PSII氧化還原反應
基于峰值溫度轉換，對供體側與受體側的氧化還原電位變化進行解釋
通過測量熱釋光震蕩模式，指示S狀態轉換和放氧復合體狀態

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，會產生自由電子，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。其基本的實驗過程是將葉片快速冷凍到某一溫度，之后給葉片一個足夠強，但時間盡量短（一般<5µs）的單反轉光（single turn-over ?ash），用于誘導每個PSII反應中心發生僅一次的電荷分離；然后逐漸升溫，同時測量葉片放出的熱釋光，繪制TL譜帶。

    TL植物光合熱釋光測量系統使用能量足夠強的LED光源，所釋放5-10µs的方波脈沖能夠飽和所有的PSII反應中心，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，不同的溫度下釋放的光能源自光合機構的不同結構。分析釋光曲線的形狀、峰位和峰值，可以研究分析關于特定激發電子對的能量穩定性及PSII反應中心功能等。

熱釋光（TL）譜帶的來源及意義

不同型號的控溫方式與范圍

系統組成

    TL系列植物光合熱釋光測量系統由3部分組成：主控制分析單元、外部制冷單元、測量室。

    主控制分析單元：根據用戶定義方案或軟件內置的實驗程序來執行實驗過程并采集數據。彩色顯示屏可實時顯示測量曲線。

外部制冷單元：

    水冷單元（TL 6000/ST標準版配備）：包含一個電子控制的抽水泵和內部儲水的制冷器，用于測量室降溫。

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

    測量室：包括四個關鍵組成部分：光源、光電倍增管傳感器、溫度控制器、樣品盤。

技術參數

· 溫度范圍：

TL 6000/ST標準版：-25℃到+70℃

TL 6000/ET溫度擴展版：-100℃到+200℃

· 控溫模式：線性升溫

· 大線性升溫速度：TL 6000/ST標準版1.5ºC/sec，TL 6000/ET溫度擴展版1.8ºC/sec

· 溫度調控方式：TL 6000/ST標準版：Peltier控溫器+水冷單元；TL 6000/ET溫度擴展版：電阻加熱器+液氮制冷單元

· 小采樣周期：100ms

· 過熱保護：提供

· 環境光保護：提供

· 控制模式：手動（恒溫）；程序設定溫度曲線

· 樣品盤：鍍金銅盤，TL 6000/ST標準版直徑14mm，TL 6000/ET溫度擴展版直徑22mm

· 測量樣品：藻類、藍藻、葉綠體懸浮液，葉片等

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

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

· 探測傳感器：通過軟件靈敏控制的光電倍增管

· 光譜響應：300nm-900nm

· 接通延遲：100ms

· 控制：用戶可通過編程語言自定義程序控制儀器測量過程

· 通訊：RS232串口/USB

· 軟件：FluorWin 3.7

· 電源：90V-240V

操作軟件與實驗結果

典型應用

    中科院植物所盧從明研究員是國內早將TL熱釋光技術用于植物光合研究的科學家之一，其的團隊也一直位于這一研究的前沿。上圖即為2016年發表的文獻，通過測量施加DCMU和不同光照條件的葉綠素熱釋光曲線，評估谷胱甘肽還原酶2對擬南芥PSII維持功能的作用（Ding，2016）。

產地：歐洲

參考文獻：

OHP1, OHP2, and HCF244 form a transient functional complex with the photosystem II reaction center, Y Li, et al, 2019. Plant Physiology 179, 195–208

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

Diel regulation of photosynthetic activity in the oceanic unicellular diazotrophic cyanobacterium Crocosphaera watsonii WH8501, T Masuda, et al, 2018. Environmental Microbiology 20(2), 546–560

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