Steady state and Lifetime Measurements of Primary Fluorescence from Phytoplanktons

식물플랑크톤 색소의 형광 특성과 lifetime 측정

The steady state and decay characteristics of primary fluorescenece of phytoplanktons including Cyanophyceae and Cryptophyceae were investigated in vivo. At 580-640 nm region, fluorescence emission spectra were obtained from all algae examined. The observed fluorescence emission maxima were similiar$(\pm3\;nm)$ except Synechocorcus sp. (SYN). Considered $\lambda_{max}$ of emission spectra of phycobiliproteins and the excitation spectra with $\lambda_{max}=540-560nm$, it seems to be originated from biliproteins. Fluorescence lifetimes $(\tau)$ and decay curves were compared with standard solution of candidate organic compounds, b-phycoerythrin. The $\tau$ values obtained for phytoplankton with $\lambda_{max}=580nm$ were different depending upon the species of algae. The observed $\tau$ values were ranged from 1.39 ns to 1.95 ns. These are considerably shorter than $\tau(3.23\;us)$ for standard solution of b-phycoerythrin. The reduction of $\tau$ for phycoerythrin in vivo seems to be originated from effective energy transfer system between Chl. a and phycobiliprotein in intact cell. There are subtantial differences in fluorsecence spectra and lifetimes at the class level. At the species level, differences seems to be much smaller. The result of experiment suggests that measurement of fluorescence lifetimes may be helpful in the rapid characterization of algae. Direct application will likely be found in combination with the measurement of other luminescence parameters.

남조류와 crytomonads를 포함한 식물플랑크톤의 일차적 형광특성을 in vivo 상태에서 조사하였다. 형광과 exciatation 스펙트럼을 측정한 견과, 약 580-640 nm 영역에 걸친 형광 스펙트럼이, 조사된 모든 식물플랑크톤으로부터 얻어졌다. 관찰된 형광 스펙트럼의 $\lambda_{max}$ 값은, Synechofoccus sp.(SYN)을 제외하고 모두 유사한 것으로 나타났다 $(\pm3nm)$. 관찰된 형광 스펙트럼의 형광소(fluorophore)를 밝히기 위하여, 식물플랑크톤의 형광 스펙트럼의 세기와 모양, $\lambda_{max}$를 식물플랑크톤에 존재하는 유기화합물의 표준용액의 것과 비교하였다. 식물플랑크톤의 fluorescence $lifetime(\lambda)$과 fluorescence decay curve를 식물플랑크톤에 존재하는 유기화합물의 표준용액의 $\lambda$값과 비교하였다. 580 nm의 형광 파장을 사용하여 얻은 식물플랑크톤의 fluorescence decay는 menoex-ponential과 biexponential decay를 보였으며, 식물플랑크톤의 $\lambda(1.39-1.95ns)$ b-phycoerythrin의 표준용액의 $\lambda(3.23ns)$값보다 현저히 작게 나타났다. 이는 이미 알려진 광합성 능력을 가진 intact cell 내부에서 엽록소 a와 biliprotein간의 효율적인 에너지 전달 체계에 의한 $\lambda$값의 단축으로 여겨지며, 580nm의 형광특성이 biliprotein에 의한 것임을 보여준다.