實(shí)驗(yàn)二 植物的光合速率測(cè)定

1、實(shí)驗(yàn)二 植物的光合速率測(cè)定改良半葉法一、植物的光合速率測(cè)定改良半葉法光合作用是綠色植物特有的生理功能，是綠色植物吸收光能將CO和H0合成為22有機(jī)物質(zhì)并釋放02的過(guò)程。光合作用及其有關(guān)過(guò)程的測(cè)定是植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)的 重要組成部分。2光合作用是由原初反應(yīng)、同化力形成和二氧化碳同化3個(gè)主要階段組成。原 初反應(yīng)包括光合色素對(duì)光能的吸收、光能的傳遞和光化學(xué)反應(yīng)，主要與葉綠素和 其它光合色素有關(guān)；而同化力（ATP和NADPH ）的形成主要與膜的特性有關(guān)，二氧2化碳同化除受同化力供應(yīng)影響外，還受與暗反應(yīng)有關(guān)酶活性的影響。光合作用強(qiáng) 弱與環(huán)境條件變化密切相關(guān)。光合速率是植物生理性狀的一個(gè)重要指標(biāo)，也是估測(cè)植株

2、光合生產(chǎn)能力的主 要依據(jù)之一。光合速率可根據(jù)植物對(duì)C02的吸收量，02的釋放量或干物質(zhì)（有機(jī)物 質(zhì)）的積累量來(lái)進(jìn)行測(cè)定。隨著光合作用研究的深入:光合作用測(cè)定技術(shù)的水平 也在不斷提高，方法和手段也越來(lái)越多。本次實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)光合速率測(cè)定最經(jīng)典的方 法之一改良半葉法。原理植物葉片的主脈兩側(cè)對(duì)稱(chēng)部分葉面積基本相等，其形態(tài)和生理功能也基本一致。 用物理或化學(xué)方法處理葉柄或莖的韌皮部，保留木質(zhì)部，以阻斷葉片光合產(chǎn)物的 外運(yùn)，同時(shí)保證正常水分供應(yīng)。然后，將對(duì)稱(chēng)葉片的一側(cè)取下置于暗中，另一側(cè) 留在植株上保持光照，繼續(xù)光合作用。一定時(shí)間后，測(cè)定光下和暗中葉片的十重 差，即為光合作用的積累的十物質(zhì)量。通過(guò)公式計(jì)算出光

3、合速率。乘以系數(shù)后還 可計(jì)算出C02的同化量。材料、儀器、藥品1 .材料：任選戶(hù)外一種植物。儀器及用品：（1）剪刀；（2）4塊濕紗布；（3）帶蓋磁盤(pán)；（4）30個(gè)小 紙牌，去戶(hù)外之前用鉛筆編號(hào)（115； 115）； （5）鑷子；（6）打孔器；（7） 鉛筆；（8）記號(hào)筆；（9） 12個(gè)稱(chēng)量瓶；（10）烘箱；（11）分析天平；（12）十 燥器。藥品：5%三氯乙酸。方法1 .取樣：在戶(hù)外選擇較綠和較黃的同種植物葉片各15片，要注意葉齡、葉 色、著生節(jié)位、葉脈兩側(cè)和受光條件的一致性。綠葉和黃葉分別用紙牌編號(hào)（例 如綠葉為1、2、315，黃葉為1、2、315）。增加葉片的數(shù)目可提高測(cè)定 的精確度。處理葉

4、柄：為阻止葉片光合作用產(chǎn)物的外運(yùn)，可選用以下方法破壞韌皮 部。 環(huán)割法：用刀片將葉柄的外層（韌皮部）環(huán)割0.5cm左右。為防止葉片折斷或 改變方向，可用錫紙或塑料套管包起來(lái)保持葉柄原來(lái)的狀態(tài)。（2）燙傷法：用棉花球或紗布條在90C以上的開(kāi)水中浸一浸，然后在葉柄基部 燙半分鐘左右，出現(xiàn)明顯的水浸狀就表示燙傷完全。若無(wú)水浸狀出現(xiàn)可重復(fù)做一 次。對(duì)于韌皮部較厚的果樹(shù)葉柄，可用融熔的熱蠟燙傷一圈。（3）抑制法：用棉花球蘸取5%三氯乙酸或0.3mol/L的丙二酸涂抹葉柄一周。 本實(shí)驗(yàn)統(tǒng)一使用三氯乙酸。注意勿使抑制液流到植株上。選用何種方法處理葉柄，視植物材料而定。一般雙子葉植物韌皮部和木質(zhì)部容易 分開(kāi)宜

5、采用環(huán)割法；單子葉植物如小麥和水稻韌皮部和木質(zhì)部難以分開(kāi)，宜使用 燙傷法；而葉柄木質(zhì)化程度低，易被折斷葉片采用抑制法可得到較好的效果。剪取樣品：葉柄處理完畢后即可剪取樣品，并開(kāi)始記錄時(shí)間，進(jìn)行光合 作用的測(cè)定。首先按編號(hào)次序（綠葉和黃葉交替進(jìn)行）剪下葉片對(duì)稱(chēng)的一半（主 脈留下），并按順序夾在濕潤(rùn)的紗布中（綠葉與黃葉分開(kāi)保存），放入磁盤(pán)中， 帶回室內(nèi)存于暗處。23h后，再按原來(lái)的順序依次剪下葉片的另一半。按順序 夾在濕潤(rùn)的紗布中（綠葉與黃葉分開(kāi)保存）。注意兩次剪葉速度應(yīng)盡量保持一致， 使各葉片經(jīng)歷相同的光照時(shí)間。稱(chēng)干重：取12個(gè)稱(chēng)量瓶分別標(biāo)上綠葉光照1、2、3,綠葉黑暗1、2、3, 黃葉光照1、

6、2、3，黃葉黑暗1、2、3,將各同號(hào)葉片照光與暗中的兩半葉疊在 一起，用打孔器打取葉圓片，分別放入相應(yīng)編號(hào)的稱(chēng)量瓶中（即光下和暗中的葉 圓片分開(kāi)）。每5個(gè)葉片打下的葉圓片放入一個(gè)稱(chēng)量瓶中，做為一個(gè)重復(fù)。記 錄每個(gè)稱(chēng)量瓶中的小圓片數(shù)量。打孔器直徑根據(jù)葉片面積大小進(jìn)行選擇，盡可能 多的打取葉圓片。注意不要忘記用卡尺量打孔器的直徑。將稱(chēng)量瓶中疊在一起的 葉圓片分散，開(kāi)蓋置于105C烘箱中烘10min以快速殺死細(xì)胞，然后將溫度降到 7080C，烘干至恒重（24h左右）。取后取出加蓋于干燥器中冷卻全室溫，用分 析天平稱(chēng)重。5 .結(jié)果計(jì)算：W2-W1光合速率（mgDWm-2 s-1） =AXt式中W2：照

7、光半葉的葉圓片十重（mg）； W:暗中半葉的葉圓片十重（mg）； A： 葉圓片面積（m2）； t：照光時(shí)間（S）。1若將十物質(zhì)重乘以系數(shù)1.5，便可得CO2的同化量，以mgC02m -2S-1表示。實(shí)驗(yàn)記錄1 .實(shí)驗(yàn)材料：植物名稱(chēng)：種植地點(diǎn)：發(fā)育時(shí)期：試驗(yàn)處理：植物的生長(zhǎng)狀況：取樣部位及數(shù)量：2.實(shí)驗(yàn)時(shí)間：年 月 日 時(shí) 分至?xí)r分3 .實(shí)驗(yàn)條件記錄項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)平均值時(shí)間溫度光強(qiáng)風(fēng)速二氧化碳濃度4 .測(cè)定數(shù)據(jù)記錄重復(fù)葉圓片數(shù) 量葉圓片總面 積m2暗中半葉十重mgW1照光半葉十 重mgW2光合速率 mgDWm-2 S-1綠葉123平均值標(biāo)準(zhǔn)差黃葉123平均值標(biāo)準(zhǔn)差其它問(wèn)題記載: 實(shí)驗(yàn)前

8、思考題（1）通過(guò)光合作用測(cè)定你能夠解決什么理論和實(shí)踐問(wèn)題？（2）說(shuō)明光合作用的生理意義及其測(cè)定光合作用的重要性。（3）根據(jù)光合作用的反應(yīng)方程式，光合作用涉及到二氧化碳、水、氧氣、有機(jī) 物質(zhì)和光能的吸收，哪些因子可作為光合作用測(cè)定的指標(biāo)？為什么？請(qǐng)簡(jiǎn)述各種 光合作用測(cè)定方法的基本原理？比較各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)？（4）為什么選擇葉齡、葉色、著生部位和受光一致，以及主脈兩側(cè)對(duì)稱(chēng)的葉片？（5）為什么將待測(cè)葉片編號(hào)？（6）在改良半葉法中為什么要?dú)⑺理g皮部？（7）三氯乙酸在本實(shí)驗(yàn)中起什么作用？為什么？（8）有三種殺死韌皮部的方法，各適用何種試材？（9）在取樣稱(chēng)重時(shí)，為什么將同號(hào)葉片的兩個(gè)半葉疊在一起用打孔器打取葉圓 片？（10）烘干時(shí)為什么樣品放入稱(chēng)量瓶，在烘箱中不加蓋，而從烘箱取出時(shí)需要加 蓋，并放入干燥器中？（11）如果將先取回的半片立即打孔取樣烘干，對(duì)最后的測(cè)定數(shù)據(jù)將會(huì)產(chǎn)生什么 樣的影響？為什么？（12）在烘干過(guò)程中，為什么需要用105C的高溫10min殺死細(xì)胞？如若不然， 將對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生什么樣的影響？（13）測(cè)定時(shí)間過(guò)短對(duì)所測(cè)定的光合作用速率會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響？為什么？測(cè) 定時(shí)間過(guò)長(zhǎng)又會(huì)產(chǎn)生什么樣的影響？為什么？（14）為使不同時(shí)