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1、植物的光合速率测定-改良半叶法光合作用是绿色植物特有的生理功能，是绿色植物吸收光能将CO2和H20合成为有机物质并释放O2的过程。光合作用及其有关过程的测定是植物生理学实验的重要组成部分。 光合作用是由原初反应、同化力形成和二氧化碳同化3个主要阶段组成。原初反应包括光合色素对光能的吸收、光能的传递和光化学反应，主要与叶绿素和其它光合色素有关；而同化力(ATP和NADPH2)的形成主要与膜的特性有关，二氧化碳同化除受同化力供应影响外，还受与暗反应有关酶活性的影响。光合作用强弱与环境条件变化密切相关。 光合速率是植物生理性状的一个重要指标，也是估测植株光合生产能力的主要依据之一。光合速率可根据植物
2、对CO2的吸收量，O2的释放量或干物质(有机物质)的积累量来进行测定。随着光合作用研究的深入，光合作用测定技术的水平也在不断提高，方法和手段也越来越多。本次实验学习光合速率测定最经典的方法之一-改良半叶法。原理植物叶片的主脉两侧对称部分叶面积基本相等，其形态和生理功能也基本一致。用物理或化学方法处理叶柄或茎的韧皮部，保留木质部，以阻断叶片光合产物的外运，同时保证正常水分供应。然后，将对称叶片的一侧取下置于暗中，另一侧留在植株上保持光照，继续光合作用。一定时间后，测定光下和暗中叶片的干重差，即为光合作用的积累的干物质量。通过公式计算出光合速率。乘以系数后还可计算出C02的同化量。 材料、仪器、药
3、品 1材料：任选户外一种植物。 2仪器及用品：(1) 剪刀；(2) 4块湿纱布；（3）带盖磁盘；(4) 30个小纸牌，去户外之前用铅笔编号（115；115）；(5) 镊子；(6) 打孔器；（7）铅笔；（8）记号笔；(9) 12个称量瓶；(10) 烘箱；(11) 分析天平；（12）干燥器。 3药品：5三氯乙酸。 方法 1取样：在户外选择较绿和较黄的同种植物叶片各15片，要注意叶龄、叶色、着生节位、叶脉两侧和受光条件的一致性。绿叶和黄叶分别用纸牌编号（例如绿叶为1、2、315，黄叶为1、2、315）。增加叶片的数目可提高测定的精确度。 2处理叶柄：为阻止叶片光合作用产物的外运，可选用以下方法破坏韧
4、皮部。(1) 环割法：用刀片将叶柄的外层(韧皮部)环割0.5cm左右。为防止叶片折断或改变方向，可用锡纸或塑料套管包起来保持叶柄原来的状态。(2) 烫伤法：用棉花球或纱布条在90以上的开水中浸一浸，然后在叶柄基部烫半分钟左右，出现明显的水浸状就表示烫伤完全。若无水浸状出现可重复做一次。对于韧皮部较厚的果树叶柄，可用融熔的热蜡烫伤一圈。（3）抑制法：用棉花球蘸取5三氯乙酸或0.3mol/L的丙二酸涂抹叶柄一周。本实验统一使用三氯乙酸。注意勿使抑制液流到植株上。选用何种方法处理叶柄，视植物材料而定。一般双子叶植物韧皮部和木质部容易分开宜采用环割法；单子叶植物如小麦和水稻韧皮部和木质部难以分开，宜使
5、用烫伤法；而叶柄木质化程度低，易被折断叶片采用抑制法可得到较好的效果。 3剪取样品：叶柄处理完毕后即可剪取样品，并开始记录时间，进行光合作用的测定。首先按编号次序（绿叶和黄叶交替进行）剪下叶片对称的一半(主脉留下)，并按顺序夹在湿润的纱布中（绿叶与黄叶分开保存），放入磁盘中，带回室内存于暗处。23h后，再按原来的顺序依次剪下叶片的另一半。按顺序夹在湿润的纱布中（绿叶与黄叶分开保存）。注意两次剪叶速度应尽量保持一致，使各叶片经历相同的光照时间。 4称干重：取12个称量瓶分别标上绿叶光照1、2、3，绿叶黑暗1、2、3，黄叶光照1、2、3，黄叶黑暗1、2、3，将各同号叶片照光与暗中的两半叶叠在一起，
6、用打孔器打取叶圆片，分别放入相应编号的称量瓶中（即光下和暗中的叶圆片分开）。每5 个叶片打下的叶圆片放入一个称量瓶中，做为一个重复。记录每个称量瓶中的小圆片数量。打孔器直径根据叶片面积大小进行选择，尽可能多的打取叶圆片。注意不要忘记用卡尺量打孔器的直径。将称量瓶中叠在一起的叶圆片分散，开盖置于105烘箱中烘10min以快速杀死细胞，然后将温度降到7080，烘干至恒重(24h左右)。取后取出加盖于干燥器中冷却至室温，用分析天平称重。5结果计算： W2-W1光合速率(mgDWm-2 s-1)=-At式中 W2：照光半叶的叶圆片干重(mg)；W1：暗中半叶的叶圆片干重(mg)；A：叶圆片面积(m2)
7、；t：照光时间(S)。 若将干物质重乘以系数1.5，便可得CO2的同化量，以mgC02m -2S-1表示。实验记录1实验材料：植物名称：种植地点：发育时期：试验处理：植物的生长状况：取样部位及数量：2实验时间： 年 月 日 时 分至 时 分3实验条件记录项目实验开始时实验结束时平均值时间温度光强风速二氧化碳浓度4测定数据记录重复叶圆片数量叶圆片总面积m2暗中半叶干重mgW1照光半叶干重mgW2光合速率mgDWm-2 S-1绿叶123平均值标准差黄叶123平均值标准差5其它问题记载：实验前思考题（1）通过光合作用测定你能够解决什么理论和实践问题？（2）说明光合作用的生理意义及其测定光合作用的重要
8、性。（3）根据光合作用的反应方程式，光合作用涉及到二氧化碳、水、氧气、有机物质和光能的吸收，哪些因子可作为光合作用测定的指标？为什么？请简述各种光合作用测定方法的基本原理？比较各种方法的优缺点？（4）为什么选择叶龄、叶色、着生部位和受光一致，以及主脉两侧对称的叶片？（5） 为什么将待测叶片编号？（6）在改良半叶法中为什么要杀死韧皮部？（7）三氯乙酸在本实验中起什么作用？为什么？（8）有三种杀死韧皮部的方法，各适用何种试材？（9）在取样称重时，为什么将同号叶片的两个半叶叠在一起用打孔器打取叶圆片？（10）烘干时为什么样品放入称量瓶，在烘箱中不加盖，而从烘箱取出时需要加盖，并放入干燥器中？（11）如果将先取回的半片立即打孔取样烘干，对最后的测定数据将会产生什么样的影响？为什么？（12）在烘干过程中，为什么需要用105的高温10min杀死细胞？如若不然，将对实验数据产生什么样的影响？（13）测定时间过短对所测定的光合作用速率会产生什么样的影响？为什么？测定时间过长又会产生什么样的影响？为什么？（14）为使不同时间测定的数据具有可比性，你认为需要控制什么环境条件？为什么？（15）写出实验时间安排和操作流程图。
