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裝訂線實(shí)驗(yàn)報(bào)告裝訂線課程名稱:植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)(乙)指導(dǎo)老師:成績(jī):__(dá)_______(dá)____(dá)_____(dá)實(shí)驗(yàn)名稱:葉綠體色素的提取、分離、理化性質(zhì)和葉綠素含量的測(cè)定實(shí)驗(yàn)類型:實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮鸵?guī)定了解改良半葉法、氧電極法測(cè)定光合作用和呼吸作用的基本原理,掌握紅外線CO2分析儀法測(cè)定光合作用和呼吸作用,蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度測(cè)定的基本原理;掌握用LI-6400測(cè)定光合作用、呼吸作用、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度的方法,測(cè)定光-光合響應(yīng)曲線的方法.實(shí)驗(yàn)基本原理(一)改良半葉法測(cè)定光合作用(二)熟悉儀器基本結(jié)構(gòu),及按裝調(diào)試。以榕樹(shù)和蠶豆等植物為材料,用LI-6400portablephotosynthesissystem測(cè)定它們的光合作用、呼吸作用、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度及光-光合響應(yīng)曲線,通過(guò)比較分析其屬于什么光合類型植物。Principlesformeasuringphotosynthesisandrespiration6CO2+6H2O6(CH2O)+6O2測(cè)干重——改良半葉法:同面積光暗葉片重量差。使用三氯乙酸(TCA)涂抹在葉片葉柄處,阻斷葉片在進(jìn)行光合作用的時(shí)候向外輸出營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。測(cè)定的為總光合作用量。測(cè)放O2
——氧電極法。氣相和液相。氧電極的原理:氧電極是由嵌在有機(jī)玻璃上的鉑和銀所構(gòu)成,以0.5mol/L
KCl為電解質(zhì),電極頭外覆蓋一層聚乙烯或聚四氟乙烯薄膜,其厚度在15~25μm之間,用“〇”形套膜環(huán)固定,使電極與被測(cè)溶液隔離,而溶解在溶液中的氧仍能透過(guò)薄膜,進(jìn)入電極內(nèi)。較薄的膜易透過(guò)氧,因而對(duì)氧濃度變化的響應(yīng)時(shí)間短.紅外線CO2分析儀法:CO2吸取4260nm紅外線,有封閉式:單位時(shí)間內(nèi)CO2下降量和開(kāi)放式:參比室和葉室CO2差值
本實(shí)驗(yàn)將采用開(kāi)放式測(cè)得。三、實(shí)驗(yàn)材料與試劑實(shí)驗(yàn)試劑:三氯乙酸(TCA)實(shí)驗(yàn)材料:樹(shù)葉、菜豆實(shí)驗(yàn)器材與儀器天平、濕毛巾、烘箱、打孔器、游標(biāo)卡尺、剪刀、LI-6400portablephotosynthesissystem實(shí)驗(yàn)操作方法和環(huán)節(jié)(一)改良半葉法:光照不少于1.5h,注意測(cè)定打孔器內(nèi)徑(計(jì)算面積)。放入鋁盒中,開(kāi)蓋放進(jìn)烘箱后,下周實(shí)驗(yàn)時(shí)測(cè)定重量(如回潮,需再烘干)。(二)CO2紅外分析法(LI-6400便攜式光合作用測(cè)定系統(tǒng))測(cè)定瞬時(shí)光合速率、光響應(yīng)曲線等。打開(kāi)葉室?jiàn)A好葉片,關(guān)緊葉室,按1,F5(Mat(yī)ch)
→
F5(IAGR
Match),F1(exit)→開(kāi)燈,按2,F5(Lamp
off)選Quantum
flux<enter>,
輸入光強(qiáng)值(500-1500
)<enter>
→按1,F1(Open
Logfile),命名文獻(xiàn)名XXX及附加標(biāo)記(植物,解決,組號(hào)等)
<enter>
→觀測(cè)
Photo穩(wěn)定期,按采樣鍵F1(LOG)或測(cè)定器黑鈕5次(一般同一葉片應(yīng)測(cè)5次值)。
在完畢采樣(LOG)后,按5,按F1(AUTOPROG),找Light
curve,
名命及做標(biāo)記<enter>,按Y(使測(cè)量數(shù)據(jù)緊隨上述數(shù)據(jù)后)。設(shè)立光強(qiáng)(從高到低,光強(qiáng)間用1空格隔開(kāi)。高光強(qiáng)下點(diǎn)間隔大,低光強(qiáng)下點(diǎn)間隔小,常用2023
1500
1000
600
300
200
100
50
30
10
0,光強(qiáng)為0時(shí)為呼吸速率),設(shè)立測(cè)定裝訂線時(shí)間間隔的最小值和最大值,設(shè)立葉室和參比室間應(yīng)進(jìn)行自動(dòng)匹配的CO2濃度,按Y開(kāi)始自動(dòng)測(cè)量。
數(shù)據(jù)保存和取出。采樣完后按1,Close
file,按F5,end進(jìn)入SLEEP(同一班只需一個(gè)file,不同的組可以用<add
mark>區(qū)分)。與電腦連接,解除SLEEP,進(jìn)入F5(Utility
Manu)選擇File
exchange
mode。打開(kāi)電腦winPX
for
6400,在LI-6400/User下把自己要的測(cè)定文獻(xiàn)拖入專設(shè)目錄。在EXCEL下選擇所有文獻(xiàn)在文本導(dǎo)向下,選擇“,”打開(kāi)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄和解決:半葉法光照下葉片重量黑暗中葉片重量光照時(shí)數(shù)打孔器內(nèi)徑0.396g0.338g1.5h1.180cm1.160cm1.092cm干重增長(zhǎng)總數(shù)(mg)干重增長(zhǎng)總數(shù)m=58mg切取葉面總和S=1.028×10-2dm2干重增長(zhǎng)總數(shù)(mg)=3761.35mg/(dm2?=3761.35mg/(dm2?h)光合作用強(qiáng)度=切取葉面總和(dm2)×光照時(shí)數(shù)(h))CO2紅外分析法表1、飽和光下不同植物光合、呼吸和蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度及水分運(yùn)用效率(平均值±標(biāo)準(zhǔn)差)PlantsPn(μmol.m-2s-1)R(μmol.m-2s-1)Tr(mmol.m-2s-1)SC(molH2Om-2s-1)WUE菜豆(本組)10.28800761.3.055740940.3.10.423118570.3.0.3.10.476517261.3.0.3.4197696910.489726940.3.065763570.3.10.535576631.3.0.162627143.平均值10.44258940.3.0.3.標(biāo)準(zhǔn)誤差0.0.0.0.0.玉米(1/2號(hào))16.148824270.2.0.7.16.337081040.2.0.7.5831530816.359440330.2.0.7.16.381501090.2.0.7.16.430421120.2.0.7.平均值16.331453570.791969522.0.7.標(biāo)準(zhǔn)誤差0.0.0.7.5361E-050.表一Pl(wèi)antsPn(μmol.m-2s-1)R(μmol.m-2s-1)Tr(mmol.m-2s-1)SC(molH2Om-2s-1)WUE菜豆10.4425894+0.0.+0.3.+0.0.+0.3.+0.0257936玉米16.33145357+0.0.79196952+0.2.+0.0.+7.5361E-057.+0.0454408表二菜豆光強(qiáng)uml2500202315001000600400光合速率μmol.m-2s-1)11.1936716411.1959610311.2035531811.2290318610.695931219.光強(qiáng)uml2001005030100光合速率μmol.m-2s-1)7.4.2.1.-0.-0.玉米光強(qiáng)uml202316001200800500300光合速率μmol.m-2s-1)18.3124479217.5903741216.9427496715.1896291212.847971429.光強(qiáng)uml20010050302010光合速率μmol.m-2s-1)7.3.2.1.0.-0.光強(qiáng)uml50光合速率μmol.m-2s-1)-0.53801448-0.77390527七、實(shí)驗(yàn)結(jié)果和分析1、比較兩種植物光光合響應(yīng)曲線的差異,求出它們的光補(bǔ)償點(diǎn)、飽和點(diǎn)和量子效率,根據(jù)上述差異分兩種植物光適應(yīng)種類。從前兩幅圖顯示:在30~300光強(qiáng)下菜豆的光合速率大于玉米,其他光強(qiáng)下玉米的光合速率都大于菜豆。在無(wú)光照下菜豆的呼吸速率大于玉米。并且從圖中可以得出:
菜豆光補(bǔ)償點(diǎn)=4.063μmol
CO2
m-2
s-1;
光飽和點(diǎn)=1000μmol
CO2
m-2
s-1左右;
量子效率=
0.0411玉米光補(bǔ)償點(diǎn)=7.713μmol
CO2
m-2
s-1;
光飽和點(diǎn)=
2023以上μmol
CO2
m-2
s-1;量子效率=
0.0400
從圖中的光合飽和點(diǎn)和光合補(bǔ)充點(diǎn)得出:玉米是C4植物,而菜豆是C3植物;由于C4植物的PEP羧激酶活性比C3強(qiáng),C4植物能更好的運(yùn)用二氧化碳,因此,C4植物的光合速率比C3快許多,特別是在二氧化碳濃度低時(shí),C4能更有效地應(yīng)用二氧化碳。所以:玉米適于在充足的光強(qiáng)下種植,而菜豆增強(qiáng)光強(qiáng)卻不增長(zhǎng)光合速率,可以在適宜的光強(qiáng)下種植,兩種都是陽(yáng)生植物,但是所需最大光強(qiáng)不同。2、分析光對(duì)蒸騰速率、氣孔導(dǎo)度和水分運(yùn)用效率的影響。
光是影響蒸騰作用的重要外界條件,它不僅可以提高大氣的溫度,同時(shí)也可以提高葉溫,大氣溫度的升高增強(qiáng)水分蒸發(fā)速率,葉面溫度大于大氣溫度,使葉外的蒸汽壓差增大,蒸騰速率更快。此外,光照促進(jìn)氣孔的開(kāi)放,減少內(nèi)部阻力,從而增強(qiáng)蒸騰作用。
光照是調(diào)節(jié)氣孔運(yùn)動(dòng)的重要信號(hào)。保衛(wèi)細(xì)胞葉綠體在光下形成的蔗糖,累積在液泡中,滲透勢(shì)減少,于是吸取水膨脹,氣孔張開(kāi)。光也可促進(jìn)保衛(wèi)細(xì)胞內(nèi)蘋果酸的形成和K+、Cl-的積累。一般情況下,光可促進(jìn)水勢(shì)減少,氣孔張開(kāi)。通常認(rèn)為,紅光是通過(guò)間接效應(yīng),而藍(lán)光也會(huì)刺激氣孔張開(kāi)。藍(lán)光可是保衛(wèi)細(xì)胞膜上的質(zhì)子泵ATP酶活化,質(zhì)子泵排出質(zhì)子到膜外,使得質(zhì)膜內(nèi)側(cè)的電勢(shì)更負(fù),于是通過(guò)各種途徑吸取各種離子和積累有機(jī)質(zhì)于液泡,氣孔就張開(kāi)。
水分運(yùn)用效率是光合速率與蒸騰速率的比值,所以水分運(yùn)用率隨著光合速率的升高而升高,隨蒸騰速率的升高而減少,在一定的光強(qiáng)范圍內(nèi),光合速率隨著光強(qiáng)的增長(zhǎng)而增長(zhǎng),但蒸騰速率也在增長(zhǎng),但總體是水分運(yùn)用效率增長(zhǎng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)光合飽和點(diǎn)時(shí),隨著光強(qiáng)的再上升,光合速率不變,但是蒸騰卻將比較分析改良半葉法和LI-6400兩種方法的優(yōu)缺陷。半葉法優(yōu)點(diǎn)::不需復(fù)雜的儀器設(shè)備,簡(jiǎn)便易行。一般科研單位均可應(yīng)用。測(cè)定結(jié)果可反映葉片在自然條件下進(jìn)行光合作用的情況,接近田間實(shí)際情況。缺陷::①破壞被測(cè)材料.不能連續(xù)測(cè)量;②測(cè)定期間長(zhǎng),環(huán)境條件不易控制,不同時(shí)間的測(cè)定數(shù)據(jù)由于環(huán)境條件的不同而沒(méi)有嚴(yán)格的可比性;③不能測(cè)出短時(shí)間光臺(tái)速率的變化:④測(cè)定效率低、誤差較大,不宣在研究工作中大量使用。LI-6400優(yōu)點(diǎn)::①原理可靠,測(cè)量較準(zhǔn)確:②靈敏度高,可測(cè)1.0mg/kg、0.Smg/kg的C02;③反映速度快、響應(yīng)時(shí)間短,可快速跟隨c02濃度的變化測(cè)出c02瞬時(shí)變化;④不破壞植株材料;⑤易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化.缺陷:紅外氣體分析器的精密度和準(zhǔn)確度仍是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題;紅外氣體分析器的滿量程的標(biāo)定中周邊溫度變化會(huì)對(duì)摩爾濃度導(dǎo)致影響。在使用光合作用測(cè)定系統(tǒng)在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中進(jìn)行光合速率對(duì)比觀測(cè)時(shí)存在著一系統(tǒng)的觀測(cè)誤差,導(dǎo)致誤差的因素也許來(lái)源于氣源的穩(wěn)定性、樣本地段的選擇、樣株選擇、葉片選擇等所謂的取樣誤差:也也許來(lái)源于對(duì)儀器使用不妥而出現(xiàn)的操作誤差;還也許來(lái)源于觀測(cè)時(shí)間不同或觀測(cè)連續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)而出現(xiàn)的觀測(cè)時(shí)間誤差。討論、心得菜豆:蠶豆只需要適當(dāng)?shù)墓庹?在適當(dāng)?shù)臈l件下,合理施肥灌溉。也可以在條件允許的情況下改善二氧化碳、水分、光照的條件。玉米:適宜在足夠大的光強(qiáng)下生長(zhǎng),充足提高玉米的光合速率。
要充足光照
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