如何让珊瑚颜色更多彩，第三部分——新资讯：荧光红：红色荧光蛋白类【转帖】

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如何让珊瑚颜色更多彩，第三部分——新资讯：荧光红：红色荧光蛋白类【转帖】

目  录

1. 红色荧光蛋白色素

2. 红色荧光蛋白色素突变

3. 颜色转变时间表

4. 酸碱度对红色荧光蛋白的荧光性及表现色的影响

5. 金属对红色荧光蛋白荧光性的荧光淬火效果

6. 增加红色荧光蛋白荧光性的金属

7. 对红色荧光蛋白荧光性无影响的金属

8. 颜色混合

9. 红色荧光蛋白——红色荧光色素583

10. 红色荧光色素561

11. 红色荧光色素572

12. 其他蔷薇珊瑚的色素

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结论

光的强度和光谱范围对珊瑚的显色起着十分重要的作用。当然这不是唯一条件，只有在水质等其它参数都很稳定适合的情况下，才成为决定性的因素。


D'Angelo 和她的小组使用的光强度分级方法明显与自然珊瑚吸收性有关。令人惊讶的是，当我进行水族箱内实际光线测量并分类时，竟然惊人的一致。见图17.以下是我的分类：



非常: 15-100 μmol·m2·sec

低: 101-200 μmol·m2·sec

中等: 201-400 μmol·m2·sec

高: 401-700 μmol·m2·sec


注意，中高等的灯光一般来自于光照强度高灯泡直接照射小区域。因此在摆放很有青色荧光色素的珊瑚时，最好使用测光表先测量一下。这里有关于光强的转化的文章 (www.advancedaquarist.com/2008/2/review) 这里有相关的廉价测光产品 (www.advancedaquarist.com/2005/7/review).


要搜集11年来收集的光照数据需要很长时间，但我要在这个系列文章结束前整理好。


大多数青色荧光色素显色最佳光照强度在400 μmol·m2·sec左右，(Acropora millepora例外，CFP497在100 μmol·m2·sec到达峰值)。


当我们检验光谱对色素的效应时，几乎所有的例子中，蓝光激发荧光的效果最有效。绿光次之，尽管绿色滤镜会通过一些蓝光。红色滤镜滤光效果最好，最精确，但红光在刺激色素细胞方面效率最低。灯光的光谱信息还有待进一步检验。


总而言之，能够刺激珊瑚显色的光线强度不难达到，尽管显色的临界值范围比较狭小。更重要的是，要激发和保持珊瑚青色颜色，光谱范围其实并不那么敏感，(尤其是红光)，还有些色素将会在其他文章中讨论。目测水族箱内的珊瑚就知道，它们支持这个结论，青色在人造光线下比较容易合成和显色。


红光的负面影响在长时间照射情况下，尤其是超过30天或更长时会比较明显。本文中，红色光线明显不能像蓝、绿光一样刺激珊瑚显色。我们在2008年12月份中已经讨论过红光对珊瑚的生长的作用，这是文章链接www.advancedaquarist.com/2008/12/aafeature1


将珊瑚色素进行分支归类也是一个很重要的步骤。之前我们常用激发光分类色素，尤其是根据荧光。 当时我们还不能说这个分类中的色素会和其他分类中的色素在相同条件下有什么反应。我们开始归纳，现在，可以通过分支系统这个重要更具理解荧光色素的产生和保持。


我正在研究一种低成本的珊瑚色素分类方法，如果成功，我会在将来的文章中发表。


那么本期的荧光色素就谈到这儿，下个月，我们着重谈绿色荧光色素以及光线强度和光谱范围是如何刺激和抑制色素的。将来的文章会着重谈橙色和红色荧光蛋白，本系列文章会以在许多珊瑚中发现的色素蛋白问题结束。下面有相关的全部参考文献。


如果您有疑问？有任何评论？请发到我的电子邮箱 RiddleLabs@aol.com.

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图片20 双激发峰值，要观察从一个激发峰值到另一个。(499 纳米到522 纳米,也就是从青色到绿色。

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图片19 分支A中的一个色素，光谱使其发生变色是可能的。

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图片18 光线(尤其是蓝光) 包含了一个荧光转变，从青色(484 nm)到绿色( 515 nm)

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变色，褪色（白化）和颜色混合

珊瑚通常具有多种荧光色素。( Favia 的一种被发现有十余种色素)各种色素作用混合在一起形成了我们所看到的珊瑚的颜色，我们把这种效果叫做颜色混合。色素颜色增加(荧光效果增强或转化), 变化 (变色) 或消退(褪色白化或荧光效果减弱)对于珊瑚的外表颜色有着甚远的影响。图18说明了根据光线强度描绘了这种可能性。想象我们使用某种特殊的波段的光线照射珊瑚并观察它们的荧光表现，你可能猜不出结果，但这只是个简单的例子。









图18。曲线表示CFP484 和CFP 497在光线强度增强时荧光效果减弱。然而色素512 和色素605的荧光效果却在增加。在光线强度在80 μmol·m2·sec的条件下，珊瑚会呈现蓝绿色，即青色偏绿，直到绿色和红色色素在700 μmol·m2·sec光线强度下占据主导。这是变色的一种情况吗？光线强度的变化使得色素内部化学结构发生变化从而转换荧光颜色吗？还是一个色素褪色褪色的过程(CFP484 和CFP 497)，光线强度诱导荧光(色素 512 和 605)，或者两者兼而有之？


青色荧光色素变色的记载很少。其中两个属于分支A(Condylactis gigantean 496 纳米转变成一种未识别波长，Anemonia sculata 499 纳米转变成522 纳米以及 Acropora secale's 青色素从484纳米转化为绿色515纳米。图片18-20有更多的信息。

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图17。水族箱内珊瑚周围光线强度的测试。


正如我们看到的，家庭水族箱内光线强度达到80 μmol·m2·sec或100 μmol·m2·sec是非常容易的。 然而，要达到400 μmol·m2·sec 绝非易事，因为只有不到13%的接受测试者达到或超过了这个值。只有不到1%的接受测试者达到了D'Angelo试验中的700 μmol·m2·sec高强度值。当参考以下信息时，你应该了解上述统计的数据。


同样，我们还要回顾一下试验中使用的光谱范围。回顾时，我们发现并不知道确切使用的是什么灯光，(只知道是偏蓝的金卤灯)。总比光谱中包含全部蓝、绿红滤镜要好，因为我们不使用滤镜。


大多数青色荧光色素在400 μmol·m2·sec 光线下，荧光效果最强烈。（要知道，实验中使用的灯泡有将近50%的光谱是蓝光范围，建议使用kelvin灯泡），遗憾的是关于灯泡品牌的调查没有音讯。这些色素包括CFP483 (from Acropora pulchra), CFP484 (from Acropora millepora), CFP486 (from Montipora digitata), and CFP492 (from Hydnophora grandis)。


来自Acropora millepora青色荧光色素CFP 497具有不同的特性，当暴露在100 μmol·m2·sec强度的光线下，荧光效果最强烈，而暴露于700 μmol·m2·sec强度的光线下，完全没有了荧光。


在每个例子中，红色光谱能够提升色素细胞的最低数量，然而，但激发光线在200 μmol·m2·sec 条件下，荧光表现明显不同。例如，Montipora digitata 的青色荧光色素 CFP486在红色光线下，是在蓝光条件下发现数量的50%。相似的情况，Hydnophora grandis 的CFP492在红光下发现的数量仅为在蓝光下的40%。在所有的实验中，色素在红光条件下展现出来的数量大约是在蓝光条件下数量的10-15%。

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图16。不同颜色的激发光对CFP497产生荧光效果影响的比较。光密度均为200 μmol·m2·sec


讨论

在开始讨论各种青色荧光色素对光强度和光谱范围的反应之前，我们需要把D'Angelo 及她的工作小组使用灯光的强度给大家一个概念性的认识。


会议一下刚才提到的灯光强度分类：非常低(80 μmol·m2·sec), 低(100 μmol·m2·sec)中等 (400 μmol·m2·sec)和高(700 μmol·m2·sec)，光照时间12小时。应为光照周期为12个小时或接近这个数值是广大鱼友普遍的选择，因此，我们不必为此多虑了。倒是光的强度，要仔细审视一下。如果光的强度非常重要，我们不禁要问：


一般的灯光强度应该是多少，400 μmol·m2·sec 在水族箱条件下可以吗?


为了回答这个问题，我参与了全国范围的水族光线强度测量调查。包括使用的各种光线系统 (如金卤灯，荧光灯，PC等等或组合形式)。测量是在水族箱内接近珊瑚处进行的，于是我们对于水族箱内的光线强度有了明确的认识。见图17。

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图15。光强度对色素CFP497形成的影响。

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图14 光强度在200 μmol·m2·sec 条件下，各种不同颜色的光对CFP492荧光反应的影响。


青色荧光色素 497，CFP497


CFP497与其它色素不同，它对光强度和光谱范围都很敏感。Acropora millepora 中的CFP497在100 μmol·m2·sec 的光线强度照射下产生速度最快，在光线强度达到400 μmol·m2·sec才开始出现缓慢的减少。有趣的是，它的荧光反应在光线强度低于80 μmol·m2·sec 或高于700 μmol·m2·sec时几乎微弱到没有，见图15。


尽管红色光线能稍稍提升色素的产生速度，绿光和蓝光却更能提高该珊瑚的色彩。见图16。

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图片13 光强度对CFP492荧光反应的影响。

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图片12 Hydnophora specimen上发出的绿色荧光 Photo by the author

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图11。不同光谱对CFP486发射荧光的影响。光线强度均为 200 μmol·m2·sec


青色荧光色素 492，CFP492


硬骨珊瑚Hydnophora grandis 含有这种色素，见图片12.在低光密度80 and 100 μmol·m2·sec的条件下，荧光反应就能增强到最大值400 μmol·m2·sec，当激发光强度达到700 μmol·m2·sec时，荧光开始减弱，见图13。 当分别检验其对蓝、绿和红光的反应时，红光下尽管也能发出大量荧光，但比起蓝色和绿色的激发效率，还要稍逊一筹，见图片14。

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图10。光强度对CFP486产生的影响。

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图9。不同颜色激发光下青色荧光色素484的表达效果。光强度均为200 μmol·m2·sec


青色荧光色素 486，CFP486


众所周知，Montipora digitata 的各个种类颜色非常多，还有多色的品种。图10及图11分别说明了色素产生于光线强度和光谱范围的关系。

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图8。金卤灯照射下，光线强度对青色荧光色素484的影响效果。

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图7。Acropora millepora.的青色荧光色素，在红光下拍摄。 Photo by the author.


D'Angelo 及她的团队发现，这种特殊的色素在光线强度从80 μmol·m2·sec 升高到100 μmol·m2·sec 再到 finally 400 μmol·m2·sec过程中不断增加。当光线强度增加到700 μmol·m2·sec时，荧光效果开始减弱 (见图8)。 红光在产生色素的过程中效率较低(见图9)。

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图6。不同颜色激发光下青色荧光色素483的表达效果。光强度均为200 μmol·m2·sec


青色荧光色素，CFP484


这个色素还是发现于Acropora species体内 (尤其是 A. millepora – 见图片7)反应与 CFP-483 有所不同。

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图5。金卤灯照射下，光线强度对青色荧光色素483的影响效果。