光合作用研究范文

導語：如何才能寫好一篇光合作用研究，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

摘 要：當今社會面臨著日益嚴重的能源危機，隨著社會的發展和能源的不斷消耗，地球儲存的能源已日趨枯竭；大量使用化石能源已經帶來了嚴重的環境與氣候問題，CO2濃度的持續升高，將會給人類社會帶來災難性的后果。發展可再生的新型清潔能源是增加能源供給、保護生態環境、促進可持續發展的重要措施，也是解決上述問題的最根本途徑，具有重要的戰略意義。在眾多的可再生能源中，太陽能是最重要的基本能源，人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽能。對太陽能加以利用將會為目前能源短缺和非再生能源消耗所引起的環境問題提供一個絕佳的解決途徑。光合作用是自然界中固定太陽能最有效的過程，對光合作用進行模擬將成為利用太陽能生產清潔能源的一個重要方向。光合作用中的色素蛋白復合體的色素、蛋白和其他因子的協同作用與動態調節是實現光合作用高效傳能、轉能的前提。對這些相關蛋白的結構研究有助于我們深入理解光合作用機理，并為在體外模擬光合作用過程提供理論依據。基于光合作用原理的太陽能光伏技術可以提高光電轉換效率，降低太陽能電池的制造成本及減少生產過程的污染，使太陽能電池成為真正高效、清潔的能源。另外利用太陽能和CO2生產生物能源的微生物是人類開發可持續、可再生能源的另一個熱點。通過基因工程方法改造藍細菌，使之能夠高效定向合成優質生物液體燃料脂肪烴，實現在單一生物體內直接利用太陽能和CO2高效制備新型優質生物液體燃料的目標。此外，整合非光合產油菌與光合細菌，獲得高效率的光合產油菌，將為最終提高太陽能轉化效率，建立可持續的太陽能燃料人工轉換系統開辟一條可能的途徑。綜上所述，闡明光合作用能量吸收、傳遞和轉化的分子機理，模擬光合作用，探索太陽能利用的不同技術方法，開發最清潔、簡便、高效的光合作用模擬器，具有重大的科學意義和潛在的應用前景，符合國家重大戰略需求。

關鍵詞：清潔能源 光合作用 膜蛋白 太陽能電池 產油藍細菌

Abstract： Along with the rapid development of society， continually increasing demand of energy source， the energy will be used up and we are facing serious energy crisis now. Meanwhile， the use of fossil fuel results in environmental pollution and climate change owing to the increasing of the CO2 concentration that can have disastrous consequences for human society. As conventional energy sources shortages and the problems of environmental pollution are becoming more and more severe， renewable energy technology， such as clean solar energy， is attracting enormous attentions nowadays. Developing the technology of utilizing solar power is an important move which will contribute to improving the energy structure， reducing environment pollution and protecting the environment. Solar energy is the most important basic energy form of all sorts of renewable ones. Photosynthesis is the most efficient biochemical processes in converting solar energy on Earth. Simulation of photosynthesis is becoming a major trend to produce clean energy resources. The synergistic operation and dynamic adjustment among membrane proteins， photosynthetic pigments and other factors in chlorophyll-protein complexes is prerequisite of efficient transmission and transformation of available energy. The structural data of the key photosynthetic complexes will not only provide key information for studying the mechanism of photosynthesis， but also promote the studies on simulating photosynthesis in vitro. Photovoltaic technology based on photosynthesis was proposed to enhance the photovoltaic conversion efficiency of solar cell， cost less and reduce pollution in production. It has become a hot point of exploitation of biological energy to use microbes which produce fuel by using solar energy and CO2. We can now genetically engineer these microorganisms for the simple and direct conversion of photo energy to biofuels. In conclusion， the research is focusing on elaboration the mechanism of photosynthesis and then exploring photosynthetic simulation， which has significant scientific meaning and the application will be promising in the coming future.

Key Words： Clean renewable energy； Photosynthesis； Membrane protein； Solar cell； Oil-producing cyanobacteria

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篇2

摘 要：自然界的光照條件隨著季節和一天中的不同時段會不斷地發生變化，光的強度和光線的光譜特征都會發生劇烈變化。對于像植物和藻類這些放氧光合生物來說，它們進化出了一系列的有效機制，用以應對光照環境的變化，一方面保護自身不受過強光線照射所造成的光損傷；另一方面又能夠在弱光條件下達到最為優化的光合作用效率。狀態轉換是這一些巧妙調節機制中的一種，通過這一機制，放氧光合生物得以響應光質條件的變化而調節光能在兩個光系統之間的平衡分配。狀態轉換過程中涉及一對關鍵的激酶和磷酸酶，即Stt7/STN7激酶和PPH1/TAP38磷酸酶。它們是狀態轉換所必需的一對蛋白，并且與捕光蛋白LHCII的磷酸化和去磷酸化密切相關。該課題以植物狀態轉換機制為主題，開展Stt7/STN7激酶和PPH1/TAP38磷酸酶的結構與功能研究，目標是在高分辨率三維結構分析基礎上結合生物化學研究方法深入探討光合作用狀態轉換的分子機理。對于光合作用狀態轉換中所形成的捕光蛋白LHCII與兩個光系統（PSII或PSI）所形成的超級復合物樣品進行分離純化制備，通過嘗試三維結晶或應用電子顯微鏡分析其三維結構，以獲得較為精確的關于捕光蛋白LHCII與PSII或pLHCII與PSI相互作用的結構信息。

關鍵詞：光合作用 狀態轉換 膜蛋白 捕光復合物

Abstract： The lighting conditions in nature are constantly changing on daily or seasonal bases. The intensity and spectroscopic features of the light are subject to drastic changes. For oxygenic photosynthetic organisms， like plants and algae， they have evolved a series of effective mechanisms in order to adapt to the fluctuation of lighting conditions. On one hand， these mechanisms will protect them from photodamage caused by excess energy intensity， while one the other hand， they can achieve optimal photosynthesis efficiency under dim light conditions. State transition is one of these sophisticated regulatory mechanisms through which the oxygenic photosynthesis organisms are able to respond to the change of light quality and regulate energy distribution balance between the two photosystems. A pair of vital kinase and phosphatase， namely Stt7/STN7 kinases and PPH1/TAP38 phosphatases， are involved in the state transition. They are essential for the operation of state transition， and closely related to the phosphorylation and dephosphorylation of light-harvesting complex II （LHCII）. This project centers on the mechanistic studies of plant state transition process. Structural and functional studies of Stt7/STN7 kinases and PPH1/TAP38 phosphatases are being carried out. The aim is to investigate the molecular mechanism of photosynthetic state transition by combining the analysis of high-resolution structures and biochemical studies. The supercomplexes between LHCII and the two photosystems （PSII or PSI） formed during state transition will be isolated and purified. Three-dimensional crystallization and electron microscopic analysis will be attempted in order to characterize the three-dimensional structures of these supercomplexes and obtain the precise information about the interactions between LHCII and PSII or pLHCII and PSI.

Key Words： Photosynthesis； State transition； Membrane protein； Light-harvesting complexes

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篇3

【關鍵詞】 原發性閉角型青光眼；激光周邊虹膜成形術；選擇性激光小梁成形術；視力；眼壓

原發性閉角型青光眼（primary angle-cloure glaucoma， PACG）是由于周邊虹膜堵塞小梁網， 或與小梁網發生永久性粘連， 房水外流受阻， 引起眼壓升高的一類青光眼[1]。其發病率大約可占青光眼總數的 60%～80%， 是致盲的主要眼病之一， 治療多以降低眼壓為原則。以往常用LPI治療PACG， 但是其部分患者的術后眼壓降低并不明顯， 且往往合并小梁網不同程度和類型的病變[2]。本研究應用LPI聯合SLT治療PACG， 意在觀察術后患者眼壓降低情況， 為今后的臨床治療提供依據， 現報告如下。

1 資料與方法

1. 1 一般資料 選擇2011年1月～2013年12月來本院接受治療的PACG患者66例（92眼）， 所有的患者均為首診接受治療， 將其隨機分為觀察組和對照組， 其中觀察組33例（48眼）， 其中男19例， 女14例， 年齡59～77歲， 平均年齡（66.89±7.43）歲；對照組33例（44眼）， 其中男17例， 女16例， 年齡55～75歲， 平均年齡（65.91±6.83）歲。排除眼壓超過35 mm Hg （1 mm Hg=0.133 kPa）患者、角膜透明度不良患者及合并明顯角結膜及虹膜炎癥患者， 兩組患者的性別、年齡等一般情況比較， 差異無統計學意義（P>0.05）， 具有可比性。

1. 2 方法 所有患者術前均常規眼科各項檢查， 確定無手術禁忌后接受手術治療。對照組施以LPI術， 常規縮瞳、麻醉后安放激光虹膜鏡， 激光波長為532 nm， 功率300～500 mW， 光斑直徑500 μm， 曝光時間為0.3 s， 按照順序光凝鼻側、顳側、下方、上方的周邊虹膜共24～30個點， 以虹膜發生明顯收縮而不發生爆炸的最高能量為宜。觀察組施以LPI術后予以SLT術， 安放房角鏡， 激光波長調整532 nm， 脈沖時間3 ns， 光斑直徑400 μm， 對患眼前房角開放的小梁網處進行180°照射， 能量從0.4 mJ逐步增高， 直到有明顯氣泡生成為止， 照射點數為70～80點， 光斑避免重疊。術后7 d內應用常規藥物降眼內壓治療。

1. 3 觀察指標 觀察兩組患者術前、術后7 d及3個月的視力水平、眼壓情況及術后并發癥發生情況。

1. 4 統計學方法 采用SPSS19.0軟件進行處理， 計量資料以均數±標準差（ x-±s）表示， 比較采用t檢驗， 組間計數資料采用χ2檢驗， P

2 結果

2. 1 手術前后兩組患者的視力情況 兩組患者術后7 d及3個月視力均較術前有所好轉， 與術前比較差異具有統計學意義（P

2. 2 手術前后兩組患者的眼壓情況 兩組患者術后7 d及3個月視力均較術前有所好轉， 與術前比較差異均具有統計學意義（P

2. 3 并發癥情況 術后對照組并發癥發生率為63.67%， 觀察組為27.08%， 比較差異具有統計學意義（P

3 討論

原發性閉角型青光眼患者多數為老年人， 發病后可導致嚴重的視力下降， 給老年患者的生活帶來嚴重不便。年齡大的PACG患者多合并不同程度的小梁網纖維化， 內皮細胞減少及色素沉著以及Schlemm管壓縮或閉塞[3]， 這些病理改變是SLT手術治療的理論基礎。

PACG患者的治療存在一定難度， 直接施行SLT手術的難度更大。本研究在患者實施LPI治療后再予以SLT術治療， 有效的緩解了患者的眼壓， 減少了并發癥的發生。先對患者實施LPI治療， 可以開放前房角， 以便清楚地觀察小梁網， 為SLT手術提供了先決條件。觀察組患者術后的平均眼壓明顯下降， 說明SLT聯合LPI可以有效降低眼壓， 改善房水循環。目前學術界對于SLT手術激光能量的選擇尚無定論[4]。本研究治療的患者中， 其小梁網的色素粘連均較為嚴重， 吸收了部分激光能量， 導致有限的能量可以進入小梁網內部， 且大部分的患者前房角狹窄， 不能充分暴露小梁網， 激光束照射角度傾斜， 使得光斑密度明顯下降， 所以本研究應用激光的能量較其他研究高， 選擇的照射點數也較多， 以至于術后少數患者出眼前節炎癥， 屬于較為輕微， 大量的巨噬細胞可以吞噬并清除小梁網中的碎屑， 利于房水循環， 有利于眼壓的下降， 所以并未給予抗炎藥物。

綜上所述， LPI術聯合SLT術治療原發性閉角型青光眼， 可以有效的降低眼壓， 減少并發癥的發生， 可以考慮在臨床適用推廣。

參考文獻

[1] 葛堅， 郭彥， 劉突， 等.超聲乳化白內障吸除術治療閉角型青光眼的初步臨床觀察.中華眼科雜志， 2011， 37（5）：355-358.

[2] 陳翔宇， 才瑜.原發性閉角型青光眼的流行病學研究及分類現狀.中華眼科雜志， 2011， 47（10）： 949-952.

[3] 周煒， 黃煥光， 鄭潔， 等.激光周邊虹膜成形術治療閉角青光眼的中遠期結果.中國實用眼科雜志， 2009， 27（11）： 1283.

篇4

關鍵詞：化感作用；假臭草；水提液；海南；廣東

中圖分類號：Q948．1 文獻標志碼：A 文章編號：0439－8114（2012）14－3000-04

Different Allelopathy of Eupatorium catarium Veldkamp in Hainan and

Guangdong Regions

LIU Zhen－di1，LI Guang－yi2，LI Qin－fen2，LIU Qiang1

（1． College of Life Science，Hainan Normal University， Haikou 571158，China；

2． Environment and Plant Protection Institute / Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences， Hainan Key Laboratory for Monitoring and Control of Tropical Agricultural Pests， Danzhou 571737， Hainan， China）

Abstract： Use of biological test methods to determine the plant allelopathy differences of Eupatorium catarium Veldkamp from several different areas in Hainan and Guangdong regions， the results of the study showed that， the water extraction liquid of E． catarium from different regions showed significant differences in allelopathy in germination of seeds and seedling growth； and E． catarium in Hainan areas had stronger allelopathy than in Guangdong areas． In Guangdong， allelopathy of E． catarium from different areas could be ordered as Heshan＞Yangjiang＞Xuwen． In Hainan， allelopathy of E． catarium from different areas could be ordered as Qiongzhong＞Qionghai＞Danzhou＞Sanya＞Haikou． The different allelopathy of E． catarium with different areas maight be as the result of the different habitats．

Key words： allelopathy； Eupatorium catarium Veldkamp； water extraction liquid； Hainan； Guangdong

假臭草（Eupatorium catarium Veldkamp）原產南美洲，主要分布于阿根廷、巴西以及其他一些南美國家。目前假臭草在我國廣東、福建、澳門、香港、臺灣［1］、海南［2］等地廣泛分布， 分布之處種群發展迅速，吸肥力強，與果樹及農作物爭肥水，對土壤肥力破壞極大，嚴重影響果樹及農作物的生長［4］。在我國已被定為惡性雜草［3］。假臭草早已被證實具有強烈的化感作用［5］，對某些作物及其他雜草的生長具有抑制排擠作用［6］。目前對其化感作用的研究多集中于單一特定區域，而對不同地區的假臭草的化感作用比較研究鮮見報道。本研究利用生物檢測法對海南和廣東幾個不同區域的假臭草的化感作用進行研究，為探究不同生境中同種入侵植物的化感作用提供科學依據。

1 材料與方法

1．1 試驗材料

受試種子為小白菜和蘿卜種子；濾紙；培養皿。

1．2 研究方法

1．2．1 采樣 假臭草在海南和廣東選擇不同的區域進行采樣，海南選擇海口、儋州、瓊海、瓊中、三亞5個采樣區，廣東選擇鶴山、陽江、徐聞3個采樣區。每個采樣區各挖取不同生境（林緣，林中和荒地）中的假臭草9株，帶回實驗室風干待用。

1．2．2 水提液制備 將風干的假臭草樣品剪成長約2 cm小段，分別以干樣∶蒸餾水＝1.0（g）∶10（mL）、干樣∶蒸餾水＝1.0（g）∶20（mL）兩個濃度進行浸提，36 h后過濾，濾液置于4 ℃冰箱保存。

篇5

在光合作用過程的教學中，由于內容較抽象，因此可借助于多媒體課件演示全過程，化抽象為直觀，引導學生主動探索，合作學習，提高學生的生物科學的素養。

【教學目標】

1.知識目標

說明光合作用以及對它的認識過程。

2.能力目標

在教學中，培養學生自主性學習、合作學習的能力，培養學生語言表達能力。

3.情感太度價值觀

在“光合作用探索歷程”的學習中讓學生領悟在科學研究時需具有勇于探索、鍥而不舍、不斷創新和合作的精神；在“光合作用的過程”學習中，借助光合作用的全過程分析，培養學生認識普遍聯系、運動變化、內因與外因等辯證唯物主義的能力。

【教學方法】教師提問、談話與在教師的引導下，學生分小組交流，自主探究相結合。

【教學手段】利用圖片展示科學史的探索歷程，利用動畫展示光合作用的過程。

【教學重點】

1.光合作用的探索歷程；

2.光合作用的過程、光反應與暗反應的區別聯系。

【教學難點】光合作用的過程、光反應與暗反應的區別聯系

【教學過程】

一、復習鞏固

師：上一節課我們學習了捕獲光能的色素以及捕獲光能的結構——葉綠體，其功能是什么？

生：葉綠體是光合作用的場所。

二、導入新課

師：我們在初中時已經簡單學習過光合作用，請大家討論你們對光合作用有哪些了解？我們在學習細胞器時書上關于葉綠體功能的描述是什么？

生：光合作用要水和二氧化碳，要光照……

生：葉綠體是“養料制造車間”和“能量轉換站”。

師：為什么說葉綠體是“養料制造車間”和“能量轉換站”？為解決這個問題科學家經歷了漫長的探索歷程，現在就讓我們追尋這個過程，來領悟他們這些偉人的科學精神。

教學意圖：用問題引起學生的學習興趣。

三、教師講述及學生討論

師：普利斯特利實驗結論是什么？為什么有人重復他的實驗卻得到相反地結果？

生：他的實驗結論是植物可以更新空氣。有些人得到相反地結論是由于在沒有光的條件下做的次實驗。

師：英格豪斯實驗結論是什么？與前人相比有何改進？

生：他的實驗結論是植物更新空氣時離不開光。

生：他的實驗優點是做了對照實驗和重復實驗，增加了實驗的說服力。

師：科學家明確了光合作用吸收二氧化碳釋放氧氣需要什么科學知識支持？

生：拉瓦錫通過研究發現空氣的成分。

師：梅耶認為光合作用光能轉化為化學能的理論依據是什么？

生：依據是能量守恒定律。

師：那么化學能究竟儲存在什么物質中了？由誰來研究的？他的實驗有什么優點？

生：通過薩克斯將葉片先饑餓處理，防止原有淀粉對實驗結果的干擾，然后將葉片一半曝光一半遮光形成一對照的實驗，說明光合作用產物除了氧氣還有淀粉。

師：前人已經知道了光合作用的產物，魯賓和卡門接下來就要著手研究一些原子的轉移問題，他們用的是什么科學方法？說明什么？

生：用同位素標記法得知光合作用釋放的氧氣全部來自于參與反應的水。

師：那么光合作用產生的有機物（如淀粉）中的碳是不是來自于二氧化碳呢？有誰來完成的？

生：卡爾文通過同位素標記法得出結論：光合作用中產生的有機物中的碳來自反應物中的二氧化碳。

師：從光合作用的探索歷程我們發現，科學的發現是需科學家艱辛的探索，同時自然科學是一個緊密聯系的整體。（總結）

師：我們了解了光合作用探索歷程后接下來我們來學習光合作用具體過程。（引入下一教學目標）

教學意圖：1.讓學生領悟在科學研究時需具有勇于探索、鍥而不舍、不斷創新和合作的精神；2.培養學生自主性學習、合作學習的能力，培養學生語言表達能力。

師：光合作用的原料、產物、場所、條件是什么？你能用一個反應式概括嗎？

生：光合作用原料是二氧化碳和水，產物是糖類等有機物和氧氣，場所是葉綠體，需要光、色素和酶等。反應式概括是：

師：光合作用根據有無光的參與分為兩個過程：光反應和暗反應。

光反應：具體部位、條件、物質變化、能量變化；

暗反應：具體部位、條件、物質變化、能量變化。

（學生結合圖5-15閱讀課本后，學生代表討論回答）

四、學生板書

光反應和暗反應的比較：

教學意圖：通過完成表格鞏固新知識也培養學生對比分析問題的能力。

五、總結

通過這節課大家的積極配合學習，我們追尋了科學家探索光合作用的歷程，從中領悟到科學探索的艱辛，在以后你的學習中我們要具有鍥而不舍的精神。我們學習了光合作用的過程，對比分析了光反應和暗反應，也是我們這個課時的重難點知識，通過大家的表現發現大家掌握的非常好，同時希望同學們能及時的課后鞏固。

教學意圖：肯定學生在課堂上的表現，給學生學習的興趣。

【板書設計】

第四節 能量之源——光與光合作用（第二課時）

一、光合作用的探索歷程

二、光合作用的過程

1.光合作用的概念及反應式

2.光合作用的過程

3.光反應和暗反應的比較

【課堂練習】

1.關于光合作用的敘述，下列說法正確的是（ ）

A.光反應不需要酶，暗反應需要多種酶

B.光反應消耗水，暗反應消耗ATP

C光反應固定二氧化碳，暗反應還原二氧化碳

D.光反應儲存能量，暗反應釋放能量

2.夏季晴朗的中午綠色植物光合作用強度會出現短暫下降的原因是什么？

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關鍵詞：光合作用；檢測；高中生物；方法

高中生物中關于植物光合作用的知識點主要分布在普通高中課程標準試驗教科書《生物》必修一第五章“能源之源――光與光合作用”對光合作用的探究歷程做了大致的介紹，并具體介紹了幾種驗證光合作用產物的方法。然而筆者總結了歷年的高考試題以后發現，關于檢測植物光合作用的方法考查方法，筆者經過整理以后將幾種常用的定性和定量的驗證光合作用的方法匯集在一起進行了總結。

一、“半葉法”

“半葉法”在高中教材《生物》必修一第五章“能源之源――光與光合作用”中就有提到。這個方法最早出現在初中生物教材中，用于定性地檢測光合作用的產物。高中階段對檢測植物光合作用的相關知識點進行了進一步的考查，并對該實驗進行了改進，具體改進方法是：（1）方法上直接用碘蒸氣處理葉片，觀察葉片顏色的變化；（2）用銀邊天竺葵代替天竺葵，進行如上實驗，主要探究植物進行光合作用的條件――光合色素和光照。（3）該實驗設計中對照組和實驗組的判斷：曝光部分為對照組，遮光部分為實驗組。由此進行植物光合作用及相關條件的檢測。

二、“同位素標記法”

20世紀30年代美國科學家魯賓卡門采用同位素標記法研究了光合作用。第一組相植物提供H218O和CO2，釋放的是18O2；第二組提供H2O和C18O，釋放的是O2。光合作用釋放的氧全部來自來水。這種方法在高中教材中用途頗廣，例如，探究分泌蛋白的合成及分泌過程、探究噬菌體的遺傳物質、探究DNA半保留復制的方式等。此法的關鍵之處是用具有放射性的同位素替代原物質中的某種元素，通過對放射性物質的檢測大致推測該物質的行徑。

卡爾文正是利用該方法驗證了光合作用中各種物質轉化規律。高中階段所考查的內容比較簡單，經常考查的知識點大概有以下幾個：（1）探究光合作用中O2的來源。該探究過程中需設計兩組實驗：第一組用18O標記H2O，CO2用正常的16O；第二組用18O標記CO2，H2O則用正常的16O。通過收集到的O2是否具有放射性初步推測其來源。通過該方法驗證了光合作用產生的O2來源于H2O。（2）探究光合作用中CO2的去向。該實驗用14C標記CO2，通過對放射性物質的檢測，探明了CO2中C的轉化途徑：CO2C3（CH2O）。

高中階段常用的放射性元素及其標記的物質除了上述兩種外，還有用32P標記DNA和35S標記蛋白質驗證遺傳物質、用3H標記氨基酸探究蛋白質的合成及分泌過程、15N標記DNA驗證半保留復制等。

三、“黑白瓶法”

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可是有的東西對別人是毒藥，對我們卻是香膏。動物，包括我們人類，須臾都離不開氧氣，倘若沒有光合作用，地球上也就不會有高級生命。對一種于我們如此攸關的生命活動，花點時間考察一下光合作用之前的世界總不為過吧。

誰在幫助錳氧化？

光合作用是用光和電子來產生能量，從而為有機體提供動力的。就現代的光合作用而言，電子來自水分子，氧氣是這一過程的副產品。但這并不是說，光合作用一開始出現就如此的。比如說，光合作用大約是在34億年前出現在地球上的，但并沒有跡象表明，那個時候就已經有氧氣產生了。所以有些科學家猜測，最早的光合作用很可能是靠分解別的物質，譬如說二氧化硫，而不是水，來獲得電子的。

但到了大約24億年前，這一情況發生了變化。這一時期地質層中沉積的大量氧化物礦物告訴我們，此時氧氣開始在大氣中積聚起來，所以，光合作用直到這個時候才進化出現代的形式，即靠分解水來獲得電子。

那么這一過程是如何實現的？換句話說，早期的光合作用是如何找到水這一替代物的？

為了搞清楚這一問題，美國地質學家伍德沃德·費歇爾和他的同事考察了南非的一些巖石。這些巖石形成于大約24億年前，形成的時間正好處于地球環境大轉折——以分解水、釋放氧氣為特征的現代光合作用出現的前夕。研究表明，盡管這些巖石是在無氧的環境下形成的，但令人匪夷所思的是，巖石里的錳元素卻都以氧化物的形式存在。

從化學中了解到，在大氣中缺少氧氣的情況下，金屬錳需要一些催化劑才能形成氧化物，換句話說，沒有一點別人的幫助，這個反應就不可能發生。那么幫助錳氧化的是誰呢？

光合作用也在進化

費歇爾提出一個大膽的猜想：這個幫手就是無氧呼吸同時又進行光合作用的有機生命！但這種生命的光合作用有點奇怪，電子“采自”金屬錳。錳失去電子之后變成離子，而錳離子是不穩定的，很快會跟周圍的水反應生成錳的氧化物。這樣，在大氣缺氧的情況下，通過這種方式也可以形成錳的氧化物。

這個猜想可謂石破天驚，因為現代的光合作用是從水中獲得電子的，而猜想中提到的光合作用卻是從錳那兒獲得電子的。水和錳是多么不一樣的東西啊！可是，偏偏有很多證據表明這一猜測很可能是對的。

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解讀一:光合作用過程圖

光合作用過程可分為光反應階段和暗反應階段。從反應場所看，光反應在類囊體薄膜上進行，暗反應在葉綠體基質中進行。從物質角度看，光反應階段生成了\[H\]、O2和ATP，暗反應階段生成了有機物、ADP和Pi。從元素行蹤看，O2中的O來自于H2O中的O；有機物中的C來自于CO2中的C，有機物中的O來自于CO2中的O。從能量角度看，光反應階段將光能轉化為ATP中活躍的化學能；暗反應階段將活躍的化學能轉化為穩定的化學能貯存在有機物中。

注意，光反應和暗反應不總是同時進行。如剛剛進入黑暗時，暗反應還是可以進行短暫時間的。再如，在人為實驗條件下，打破葉綠體，可以單獨完成光反應或暗反應。

解讀二:光照強度與光合作用強度的關系

圖中A點，植物只進行呼吸作用（也表示呼吸強度）；B點光合作用強度等于呼吸作用強度（光補償點）；C點為光合作用強度達到最大時的最小光照強度（光飽和點）。

圖中線段AB（不包括A、B兩點）：呼吸作用強度＞光合作用強度；線段BC（不包括B點）：光合作用強度＞呼吸作用強度。

A、B、C的數值不是固定不變的，會隨著植物種類、環境因素變化而發生移動。

若圖中代表的是陽生植物，則陰生植物的A點上移，B點左移，C點左移。

若溫度降低或CO2濃度提高，則A點上移，B點左移，C點左移。

若土壤或培養液缺乏Mg，由于Mg是合成葉綠素所必需的，所以缺Mg導致葉綠素含量下降，光能吸收減弱，因此必須在更強的光強下才能保證光合作用強度等于呼吸作用強度，B點向右移。

解讀三:CO2與光合作用強度的關系

圖中b點光合作用強度等于呼吸作用強度（CO2的補償點）；c點為光合作用強度達到最大時的最小CO2濃度（CO2飽和點）。

圖中a～b：CO2濃度太低，農作物消耗光合產物；b～c：隨CO2濃度增加，光合作用強度增大；c～d：CO2濃度再增加，光合作用強度保持不變；d～e：CO2濃度超過一定限度，將引起原生質體中毒或氣孔關閉，抑制光合作用。

CO2補償點和CO2飽和點也不是固定不變的，也會隨著植物種類、環境因素變化而發生移動。

與C3植物相比，C4植物由于“CO2泵”的存在，CO2的補償點和CO2飽和點均低于C3植物，所以b、c點均左移。

假設呼吸作用強度不變，若光照強度增大，通過降低CO2濃度維持光合作用強度與呼吸作用強度相等，b點左移，但由于光反應產生的\[H\]和ATP促進了暗反應的進行，所以吸收的CO2增多，b點右移。

解讀四：溫度與光合作用強度的關系

A點為光合作用所需酶的最適溫度。低于A點溫度時，酶活性隨溫度升高而逐漸增大，高于A點溫度時，隨著溫度升高，酶活性下降，甚至喪失。不同植物最適溫度不同。

解讀五：總光合速率和凈光合速率的關系

從圖中可以看出，凈（表觀）光合速率＝總（真正）光合速率－呼吸速率。

用CO2表示：植物吸收的＝植物利用（同化）的－呼吸作用產生的。

用O2表示：植物釋放的＝植物產生的－呼吸作用消耗的。

這里還可以用下圖來進一步說明，箭頭①③代表線粒體釋放CO2，箭頭②④代表線粒體吸收O2；箭頭④⑤代表葉綠體釋放O2，箭頭③⑥代表葉綠體吸收CO2。

當凈光合速率＞0時，凈光合速率用CO2表示為圖中的⑥，用O2表示為圖中的⑤。

當凈光合速率＝0時，圖中只存在箭頭③和④；當凈光合速率＜0（仍存在光合作用）時，圖中存在箭頭①②③④。

典型例題

例1.科學家研究小麥20℃時光合作用強度與光照強度的關系，得到如下圖曲線。下列有關敘述不正確的是（ ）

A.隨著環境溫度的升高，cd段位置不斷上移

B.a點時葉肉細胞產生ATP的細胞器只有線粒體

C.其他條件適宜，當植物少量缺Mg時，b點將向右移動

D.外界條件均適宜時，c點之后小麥光合作用強度不再增加可能與葉綠體中酶的數量有關

解析：因為a點時葉肉細胞只進行細胞呼吸，所以產生ATP的細胞器只有線粒體。c點之后，限制小麥光合作用強度增加的有外因和內因。內因包括葉綠體中酶的數量、色素含量等。在一定范圍內，升高溫度，光合作用強度增大，cd段位置上移，但超過一定溫度，cd段位置會下移。

答案：A

例2.將某植物的葉肉細胞放在含低濃度的NaHCO3的培養液中，并用石蠟油覆蓋液面。先照光一段時間，然后在相同光照強度下不同時間測定葉肉細胞的光合作用強度。下列示意圖中能正確反映測定時間與光合作用強度關系的是（ ）

解析：由于是密封的裝置，隨著植物光合作用的進行，溶液中的CO2越來越少，所以光合作用強度下降。

答案：C

例3.下圖甲表示A、B兩種植物光合作用強度隨光照強度改變的變化曲線；圖乙表示將A植物放在不同濃度CO2環境條件下，A植物光合作用強度受光照強度影響的變化曲線。請分析回答：

圖甲 圖乙

（1）在較長時間連續陰雨的環境中，生長受到顯著影響的植物是。

（2）圖中的a點表示 。

（3）在c點時，葉綠體中ADP的移動方向是。

（4）e點與d點相比較，e點時葉肉細胞中C3的含量；e點與f點相比較，e點時葉肉細胞中C3的含量。（填“高”、“低”、“基本一致”）

解析：（1）根據圖甲可以確定A代表陽生植物，B代表陰生植物。（2）圖中的a點表示植物的呼吸強度，即單位時間內A植物細胞呼吸釋放的CO2的量。（3）c點時，光合作用強度最大，此時大量合成ATP。又ATP是光反應的產物，ADP是暗反應的產物，所以葉綠體中ADP的移動方向是從葉綠體基質向類囊體薄膜方向移動。（4）e點與d點相比較，光照強度增大，生成的ATP和\[H\]較多，還原的C3多，所以e點時葉肉細胞中C3的含量低。e點與f點對應的光照強度適宜，但e點的CO2濃度比f點高，固定生成的C3多，所以C3的含量高。

答案：（1）A

（2）單位時間內A植物細胞呼吸釋放的CO2的量

（3）從葉綠體基質向類囊體薄膜方向移動

（4）低 高

例4.下圖中甲表示在光照充足、CO2濃度適宜的條件下，溫度對某植物的真正光合作用速率和呼吸作用速率的影響。請據圖回答：

（1）分析圖甲可知，其中的（“實線”或“虛線”)表示真正光合作用速率，比較兩曲線可看出，與有關的酶對高溫更為敏感。

（2）該植物生長的最適溫度約是；在溫度為55℃的條件下，該植物葉肉細胞中產生ATP的場所有。

（3）根據圖甲，在圖乙的坐標上畫出植物在15～60℃范圍內的凈光合作用速率的變化曲線。

解析：（1）真正光合速率＝凈光合速率＋呼吸速率。圖中實線代表的數據大于虛線的，所以實線表示真正光合作用速率，虛線表示呼吸速率。光合作用的最適溫度大約是30℃，呼吸速率的最適溫度約為40℃，所以與光合作用有關的酶對高溫更敏感。（2）30℃時，凈光合速率最大，植物積累的有機物最多，最適宜生長。觀察圖知，55℃時，與光合作用有關的酶失活，但細胞呼吸仍在進行。所以葉肉細胞中產生ATP的過程只有細胞呼吸，場所是細胞質基質、線粒體。（3）根據凈光合速率＝真正光合速率（實線）－呼吸速率（虛線），進行計算得出每個溫度下的數值，然后描點、連線。

答案：（1）實線 光合作用

（2）30℃ 細胞質基質、線粒體

（3）見下圖

例5.為探究影響光合作用強度的因素，將同一品種玉米苗置于25℃條件下培養，實驗結果如下圖所示。請回答：

（1）與D點相比，B點條件下限制玉米CO2吸收量的因素是。C點條件下限制玉米CO2吸收量的主要因素是。

（2）實驗結果表明，在的條件下施肥效果明顯。從增加光合面積的角度考慮，采取措施提高玉米的光能利用率。

解析：（1）B點與D點相比，唯一的差異是光照強度；C點與D點相比，唯一的差異是含水量。（2）由圖可看出，土壤含水量在40%～60%時，施肥組的光合作用強度明顯高于未施肥組。在農業生產上，增加光合面積的措施一般是合理密植。

答案：（1）光照強度 水分

（2）土壤含水量在40%～60% 合理密植

跟蹤訓練

1.科學家研究CO2 濃度、光照強度和溫度對同一植物光合作用強度的影響，得到實驗結果如下圖。請據圖判斷下列敘述不正確的是（ ）

A.光照強度為a時，造成曲線Ⅱ和Ⅲ光合作用強度差異的原因是CO2濃度不同

B.光照強度為 b 時，造成曲線Ⅰ和Ⅱ光合作用強度差異的原因是溫度不同

C.光照強度為a～b，曲線Ⅰ、Ⅱ光合作用強度隨光照強度升高而升高

D.光照強度為a～c，曲線Ⅰ、Ⅲ光合作用強度隨光照強度升高而升高

2.右圖所示中甲、乙兩曲線分別表示一種C3植物和一種C4植物的光合作用速率與環境中CO2濃度的關系（其他條件相同）。下列相關敘述中不正確的是（ ）

A.乙植物在較低CO2濃度時比甲植物具有生長優勢

B.甲植物的光合作用速率將隨CO2濃度的升高而不斷提高

C.CO2濃度為n時，甲、乙兩植物光合速率相等

D.若能改善光照條件，兩種植物m點的光合速率還可提高

3.將一植物放在密閉的玻璃罩內，置于室外進行培養，假定玻璃罩內植物的生理狀態與自然環境中相同。用CO2濃度測定儀測得了該玻璃罩內一天中CO2濃度的變化情況，繪制成如下圖的曲線。下列有關說法正確的是（ ）

A.植物光合作用從D點開始，H點時光合作用最強

B.BC段較AB段CO2濃度增加減慢，是因為低溫使植物呼吸作用減弱

C.FG段CO2濃度下降不明顯，是因為光照強度減弱，光合作用減弱

D.在這樣的條件下放置一天，植物的有機物質量下降

4.下圖中的甲、乙為―晝夜中某作物植株對CO2的吸收和釋放狀況的示意圖。甲圖是在春季的某一晴天，乙圖是在盛夏的某一晴天，請據圖回答問題：

（1）根據甲圖推測該植物接受光照的時間是曲線中的段，其中光合作用強度最高的是點，植株積累有機物最多的是點。

（2）乙圖中FG段CO2吸收量逐漸減少是因為，以致光反應產生的和逐漸減少，從而影響了暗反應強度，影響了CO2固定。

（3）乙圖曲線中間E處光合作用強度暫時降低，可能是因為 。

5.某科研小組的科研人員利用不同的植物分別做了有關光合作用的兩組實驗，請結合實驗過程和結果分析回答問題：

實驗一：選用兩批相同的番茄幼苗，在最適溫度下分別在A、B兩個植物生長箱中培養，A生長箱內的CO2濃度維持在0.40%，B生長箱內的CO2濃度維持在0.03%，再分別用不同光照強度的光照射，并比較兩個生長箱中番茄幼苗的光合速率，結果如下圖：

實驗二：選品種優良的玉米和花生，分別單獨種植和間行種植，生長相同且適宜時間后，分別測植株的光合速率，結果如下圖：

（1）實驗一的自變量是，當光照強度為5個單位時，限制光合速率提高的因素是。

（2）氣體X會影響番茄幼苗的光合速率。根據實驗一的結果，某同學要設計實驗來驗證氣體X對番茄幼苗光合作用的影響是促進還是抑制時，他除了要在生長箱中置入不同濃度的氣體X外，還需要在1.5個單位的光照強度、0.40%的二氧化碳濃度下來進行實驗最適當，理由是 。

（3）根據實驗二結果，當光照強度為1個單位時，玉米單獨種植時單位時間單位葉面積上積累的有機物量（“＞”、“＜”或“＝”）間行種植，花生單獨種植時單位時間單位葉面積上積累的有機物量（“＞”、“＜”或“＝”）間行種植。

（4）間行種植與單獨種植相比，玉米達到最大光合速率所需的光照強度，花生達到最大光合速率所需的光照強度。

6.下圖表示三種植物葉片光合作用速率的日變化。請據圖回答：

（1）光合作用速率與呼吸作用速率相等的時刻，a植物葉片出現在，c植物葉片出現在。

（2）在6：00~8：00之間，單位時間內吸收CO2最多的是植物葉片。

（3）b植物葉片在晴天中午光照強烈時，光合作用速率出現了低谷，這一現象被稱為光合作用的“午休現象”。產生這一現象的主要原因有 。

（4）c植物葉片一天內光合作用速率變化的特點是 。

（5）從圖中結果推測，三種植物一天內有機物積累量多少的順序是>>。

7.下圖甲是某植物細胞代謝過程示意圖（圖中數字代表物質，a、b、c代表細胞器），圖乙是該植物置于密閉容器內1小時CO2的變化曲線圖（標準狀況）。根據圖中所給信息回答：

（1）圖甲中細胞器a是，物質④是。

（2）圖甲中細胞器b、c增大膜面積的方式分別是、。

（3）根據圖乙分析，在15℃、1klx光照條件下，該植物5小時內光合作用固定CO2 mL；A點總光合作用強度B點（填“大于”、“小于”或“等于”）；P點為曲線在縱軸上的交點，它上下移動的主要影響因素是。

（4）在條件不變的情況下，若以O2吸收量為觀測指標，在圖丙中畫出該植物在密閉容器內15℃條件下1小時O2的變化曲線圖。

參考答案

1.D 提示：從圖中可以看出a點時曲線Ⅱ和Ⅲ的外界條件只有一個不同，那就是CO2濃度，所以A項正確；同理B項也正確；在光照強度為a～b時，圖中曲線的趨勢是上升的，所以C項正確；光照強度為a～c，曲線Ⅰ光合作用強度隨光照強度升高而升高，而曲線Ⅲ是基本不變的。

2.B 提示：植物的光合速率只能在一定范圍內隨CO2濃度的升高而增強，當超過一定濃度后就不再隨CO2濃度的升高而增強了。

3.B 提示：圖中D點時，光合作用速率等于呼吸作用速率；H點時光照已經減弱，此時CO2濃度低是因為一天的光合作用吸收的結果。FG段CO2濃度下降不明顯，是因為中午溫度過高，植物蒸騰作用過強，為了減少水分散失，部分氣孔關閉，導致光合作用利用的CO2減少。在這樣的條件下經過一天，植物的有機物質量將增加，因為最后的CO2濃度低于初始濃度。

4.（1）B~F D E

（2）光照強度逐步減弱 ATP \[H\]

（3）溫度高，蒸騰作用過強，部分氣孔關閉，影響CO2原料的供應

5.（1）光照強度和二氧化碳濃度 二氧化碳濃度

（2）在此條件下，最容易測定氣體X對光合速率的影響

（3）＜ ＜

（4）強 弱

6.（1）19：00、5：00 10：00、15：00

（2）b

（3）中午光照強烈，為減少體內水分散失，氣孔關閉，通過氣孔進入的CO2量減少

（4）在10：00～15：00之間，光合作用速率為負值，其余時間為正值

（5）a b c

7.（1）液泡 丙酮酸

（2）細胞器b通過類囊體堆疊而成的基粒增大膜面積 細胞器c通過內膜向內腔折疊形成嵴的方式增大膜面積

篇9

關鍵詞：辣椒；光合日變化；影響因子

光合作用被稱為“地球上最重要的化學反應”和“生命界最重大的頂極創造之一”[1]，植物干物質生產的95%來自于光合作用[2]。因此，研究作物光合作用的遺傳，有助于選育出強光合作用的品種，達到提高農作物產量的目的[3]。

多年來，國內外學者對辣椒光合作用的研究非常重視[4]，鄒學校等[3]指出，光合作用的強弱不僅受植株葉位、生育期、環境因子、栽培條件的影響，而且不同品種的凈光合速率差異很大。頡建明等[2]研究了隴椒系列辣椒的光合特性指出，隴椒系列辣椒具有較高的葉綠素含量和凈光合速率，利用弱光的能力較強。徐小蓉等[5]研究兩種長勢一致的不同辣椒品種（Onza和Cajamarca）的光合特性，表明兩個長勢相同的辣椒品種的光合速率存在差異。貴州辣椒品種資源豐富、特色突出，栽培歷史悠久[6]，全省已建立8個不同生態區，10個區域試驗點，已審（認）定貴州地方特色辣椒品種42個，雜交品種10個，并形成了黔辣、黔椒、貴椒、遵辣4個系列新品種[7]。然而，關于貴州地方辣椒資源光合特性評價方面的研究還未見報道。所以，本研究以4個貴州地方辣椒品種為材料，探討不同品種之間的光合日變化及其影響因子，為地方辣椒品種高產及種質資源的篩選、育種和栽培提供理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

辣椒種子由貴州省辣椒研究所提供，有羅甸白辣椒（果實向上、乳白色、指形），黃平1號（果實向下、綠色、細線形），獨山2號（果實向下、綠色、果皮微皺、長線形）和獨山3號（果實向下、綠色、果皮微皺、長線形）。

1.2 試驗方法

①辣椒育苗 采用漂浮育苗技術，每穴播2粒種子，待幼苗長出真葉時施入少量復合肥，當幼苗4葉1心時定植于田間。

②整地與施肥 每667 m2施入復合肥（黃金營養元素）20 kg、過磷酸鈣50 kg作底肥，開廂種植，廂面寬80 cm，廂距40 cm，廂面上雙排種植，株距40 cm。

③光合日變化的測定 待辣椒生長到初花期時，選擇晴朗的一天，從7：00～19：00，以2 h為一個測量間隔，利用美國LI-COM公司生產的Li-6400XT便攜式光合作用測定儀，采用開放式氣路，測定辣椒的光合日變化，測定的參數包括凈光合速率（Pn，μmol CO2?m-2?s-1）、蒸騰速率（Tr，mmol H2O?m-2?s-1）、胞間CO2濃度（Ci，μmol CO2?mol-1）和氣孔導度（Gs，mol H2O?m-2?s-1）、光合有效輻射（PAR，μmol?m-2?s-1）、氣溫（Ta，℃）、葉溫（Tl，℃）、大氣CO2濃度（Ca，μmol CO2?mol-1）和空氣濕度（RH，%）。測定時，選擇生長健壯、著生方位一致的成熟葉片，每個品種辣椒測量5株，取平均值。

1.3 數據分析

采用Microsoft Office 2003和DPS進行數據整理與分析。

2 結果與分析

2.1 環境因子的平均日變化

光合有效輻射（PAR）、氣溫（Ta）、葉溫（Tl）、大氣CO2濃度（Ca）和空氣濕度（RH）的平均日變化詳見表1。從表1中可以看出，PAR日變化為先升后降，7：00最低，之后逐漸升高，到13：00時達到最大值，之后又開始下降。Ta、Tl與PAR的變化相似，也是先升后降，在7：00～19：00的測定時間內，最高氣溫與最低氣溫相差10.36℃，最高葉溫與最低葉溫相差11.55℃，在7：00、11：00、17：00和19：00，Ta>Tl，而在9：00、13：00和15：00，Tl>Ta，這可能是測量時葉室封閉的環境導致。Ca的變化不明顯，以7：00的Ca最高，達到411.70 μmol CO2?mol-1，之后開始下降，13：00后又逐步升高，這可能與植物光合作用下降有關。RH的變化不明顯，以7：00時最高，之后一直下降，最高空氣濕度與最低空氣濕度相差14.83%。

2.2 辣椒凈光合速率（Pn）日變化

凈光合速率又稱表觀光合作用，是指真正光合作用所同化的CO2量減去因呼吸作用而釋放的CO2量，其大小除受自身生物學特點（氣孔構造、葉面內部的面積大小等）的制約外，還受光合有效輻射、大氣溫度、CO2濃度、空氣相對濕度等多種生態因子的影響[8]。

從圖1可以看出，4個辣椒品種的凈光合速率日變化均成雙峰曲線，但各品種峰值變化不完全相同。獨山3號和獨山2號的變化較為相似，峰值分別出現在11：00和15：00，不同的是7：00～9：00獨山3號的Pn上升速度慢于獨山2號，而在9：00～11：00，獨山3號比獨山2號上升得快；羅甸白辣椒與黃平1號的第一個峰值均出現在9：00，之后Pn開始下降，但黃平1號在13：00時出現另一個峰值，而羅甸白辣椒繼續下降，到15：00才出現第二個峰值；到17：00以后，各品種Pn均快速下降。

2.3 辣椒胞間CO2濃度（Ci）日變化

從圖1與圖2中可以看出，4個辣椒品種的胞間CO2濃度日變化曲線與凈光合速率變化曲線相反，呈倒雙峰曲線，但各品種的峰值點出現不一致。

羅甸白辣椒、黃平1號和獨山2號在9：00時出現第一個低谷，而獨山3號在11：00才出現第一個低谷。羅甸白辣椒與獨山3號在15：00時出現第二個低谷，獨山2號則在17：00時出現第二個低谷，而黃平1號則在13：00時出現第二個低谷。

2.4 辣椒氣孔導度（Gs）日變化

從圖3中可以看出，羅甸白辣椒與獨山2號的氣孔導度日變化呈雙峰曲線，峰值分別出現在11：00和15：00，而黃平1號和獨山3號的氣孔導度日變化呈單峰曲線變化，但峰值出現的時間不同，黃平1號出現在13：00，獨山3號出現在15：00。

11：00以前，隨著氣溫的升高、光線的增強，各品種的氣孔導度均快速升高，15：00以后，隨著氣溫的降低和光線的減弱，氣孔導度又開始快速下降。中午時，由于溫度最高，光線最強，為了保護自身器官免受傷害，植物會關閉氣孔或減小氣孔的開度。

2.5 辣椒蒸騰速率（Tr）日變化

從圖4中可以看出，品種不同，其蒸騰速率日變化不完全相同，但差異主要體現在11：00～15：00之間，其他時間變化較為一致。

從7：00～11：00，各品種的蒸騰速率快速升高，而15：00之后開始快速下降，以17：00～19：00下降最快。羅甸白辣椒在在11：00后開始下降，13：00后又開始升高，呈現雙峰變化；黃平1號在11：00后繼續升高，到13：00后開始下降，呈現單峰曲線變化；獨山3號在11：00后繼續升高，一直到15：00之后才開始下降，也呈單峰曲線變化；獨山2號11：00～15：00變化不明顯。

2.6 辣椒凈光合速率與其他參數的相關性

作物光合作用日變化受諸多因素影響，如植物的種類、環境條件的變化等等。以4種辣椒的凈光合速率（ Pn）、氣孔導度（Gs）、胞間CO2濃度（Ci）、蒸騰速率（Tr）、空氣溫度（Ta）、葉片溫度（ Tl）、空氣CO2濃度（Ca）、空氣相對濕度（RH）和光合有效輻射（PAR）作為相關變量進行多元相關分析，相關分析結果詳見表2。從表2中可以看出，羅甸白辣椒的Pn與Gs、Tr、Tl和PAR呈極顯著正相關（p

另外，不論是哪一個品種，其Pn與Ca、Ci都呈極顯著負相關，但我們不能因此就說Ca或Ci越低，其Pn就高。結合表1可以看出，早晨空氣中的CO2濃度較高，而光線較弱，此時的Pn較低，隨著光線的增強，植物光合作用也升高，從而降低了環境中的CO2濃度；而Ci值的大小由葉片周圍的CO2濃度、氣孔導度及葉肉細胞光合活性3個因素決定，當葉肉細胞的光合活性隨光強增高而逐步增大時，必將引發Ci進一步降低。所以，Ca與Ci的變化只是植株光合作用變化的一種結果，而不是其原因。

3 結論與討論

光合作用是綠色植物特有的生理功能，是生態生理因子共同作用的過程，參與光合作用的生態生理因子大多表現出明顯的日變化，因此光合作用也呈明顯的日變化，研究其變化特征，對分析作物光合生產力和產量形成有一定的理論和實踐意義[9]。徐小蓉等[5]對Onza和Cajamarca的研究指出，兩組辣椒的凈光合速率在11：30出現最大值，之后一直下降；曹振木等[10]對不同耐熱辣椒葉片的光合特性研究指出，4個辣椒品系的凈光合速率與蒸騰速率日變化均呈典型的雙峰曲線，即存在光合“午休”現象，第一個峰值出現在9：00～10：00，第二個峰值出現在15：00以后，而氣孔導度日變化不完全相同。

本文研究指出，4個辣椒品種凈光合速率均呈雙峰曲線變化，胞間CO2濃度呈“倒雙峰”曲線變化，而氣孔導度與蒸騰速率的日變化因品種而異，有單峰，也有雙峰，但峰值的大小及峰值出現時間因品種不同而表現出一定差異。在所考察的8個影響因子中，氣孔導度、蒸騰速率、葉片溫度和光合有效輻射與凈光合速率呈極顯著正相關，胞間CO2濃度和空氣CO2濃度與凈光合速率極顯著負相關。

光合作用是綠色植物物質生產的基礎，植物葉片光合性能與其生產能力呈正相關[11]，但植物光合作用的大小受諸多因素的影響，如品種、葉綠素含量及比例、氣孔大小及數量、光呼吸、暗呼吸、光照強度、光照角度、空氣CO2濃度、空氣溫度等等。本文僅僅簡述了4個辣椒品種光合日變化及其影響因子，有關品種之間表現出來的差異及環境因子如何影響辣椒光合進程還有待今后進一步深入分析。

參考文獻

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篇10

關鍵詞 山杜英；植物生長調節劑；光合作用

中圖分類號 S725.7 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2015）15-0151-03

山杜英（Elacocarpus sylvestris）是常綠樹種，落葉時葉片變為紅色，其樹形美觀，樹干通直，生長較快，具有優良的材質，其適應性強，適合溫暖濕潤的氣候，是較好的裝飾用材、板材、菌菇原料、生態造林和綠化觀賞樹種[1]。

植物生長調節劑是一種人工合成的微量化合物，它與植物內部分泌的激素有相似的作用，但是人們可根據自己的意愿對植物進行更加有效的調控[2]。隨著社會的發展和科學技術水平的提高，農業、林業及園藝作物越來越廣泛地使用植物生長調節劑，并獲得了顯著效果[3]。植物生長調節劑逐漸成為實現農業現代化的先進手段，逐步向著高效低毒、生物活性高、價廉、全方位應用方向發展[4]。通過對山杜英光合作用生理指標的數據進行統計分析，來探究不同濃度不同種類的植物生長調節劑對其生長的影響，得出對光合作用影響最大的植物生長調節劑及其濃度，為山杜英苗木的移栽提供相應的理論基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于廣州市華南農業大學農學院苗圃的溫室（北緯23°8′，東經113°17′37″），該地處于南亞熱帶季風氣候區，年平均氣溫21.9 ℃，最熱月為7月，平均氣溫28.7 ℃，最高氣溫38.7 ℃，最冷月為1月，平均氣溫13.5 ℃，絕對最低氣溫-2.6 ℃。年降雨量平均為1 600.0 mm，主要集中于4―10月。

1.2 試驗材料

本研究所選樹種為山杜英，苗木高為120～130 cm，三年生袋苗，苗木來源于廣東省中山市樹木園的苗圃。苗木于2014年8月移栽，各處理間生長條件與管理均一致。ABT-3生根粉由北京艾比蒂生物科技有限公司提供，NAA和IAA（純度為99.5%）由廣州市林國化肥有限公司提供。

1.3 試驗設計

苗木換袋之后分別用ABT-3、NAA、IAA等3種不同的植物生長調節劑溶液處理，每種植物生長調節劑分別配制成50、100、150 mg/L 3個不同的濃度，另設清水對照（CK）處理，共10個處理，每個處理重復10株。2個月之后測定數據。

1.4 試驗方法

本研究指標采用Lico-6400便攜式光合儀測定，測定時間為9：00―11：00，測定時使用LI-6400-2B紅藍光源，設定光照強度為1 000 μmol/（m2?s），葉溫為30～35 ℃，大氣CO2濃度400 μmol/（m2?s）。測定待測葉片的凈光合速率[Pn， mol/（m2?s）]、氣孔導度[Cond，mol/（m2?s）]、胞間CO2濃度[Ci，mol/（m2?s）]、蒸騰速率[Tr，mol/（m2?s）]和胞間CO2濃度與空氣CO2濃度之比（Ci/Ca）等相關指標。本研究數據采用Excel 2003、SPSS19.0軟件進行方差分析和主成分分析。

2 結果與分析

2.1 植物生長調節劑對山杜英光合作用生理指標的影響

光合作用對植物的生長發育非常重要，是衡量植物生命力的重要指標[5]，一般將光合作用生理指標作為測定植物生命活力的依據[6]。由圖1可知，不同植物生長調節劑不同濃度處理的山杜英的凈光合速率Pn值與CK相比具有顯著差異，其中Pn值較高的是濃度為50 mg/L和100 mg/L的NAA。

CO2是植物進行光合作用的重要原料，同時又是呼吸作用的產物，CO2濃度變化必然影響到有關植物生長的生理過程[7]。由圖2可知，不同植物生長調節劑處理的山杜英所測得的Cond值與CK相比差異明顯，其中Cond的最大值是濃度為100 mg/L的ABT-3[0.11 mol/（m2?s）]。

由圖3可知，不同植物生長調節劑處理下的山杜英所測得的Ci值大致高于CK組，只有濃度為50 mg/L的NAA處理的山杜英Ci值低于CK組，且是所有處理中最低的。

由圖4可知，不同植物生長調節劑處理的山杜英所測得的蒸騰速率與CK組差異明顯，其中Tr的最大值是濃度為100 mg/L的ABT-3。

由圖5可知，除100 mg/L的NAA處理山杜英的Ci/Ca值低于CK組，且是所有處理類型中最低的，不同植物生長調節劑處理的山杜英所測得的Ci/Ca值均高于CK組。

2.2 植物生長調節劑對山杜英光合作用的綜合評價

利用SPSS19.0對在不同植物生長調節劑處理下的光合5個生理指標因子進行主成分分析。在保持原有數據的基礎上，主成分分析法將多個相關的指標轉化成獨立的新的綜合指標。具體來說，就是用線性組合的方法表示原始指標，使主成分既能盡可能地反映原有指標的信息，又使各個主成分之間又相互獨立[8]。由于主成分之間相互獨立且有著不同的貢獻率，因此每個主成分得分就是其加權值，其中權重就是主成分對應的貢獻率。

本研究的計算過程：將山杜英的生理指標值分別與各主成分中的生理指標的特征值相乘后，按植物生長調節劑累加各生理指標得分，再分別與各主成分的權重相乘，求和計算出主成分的綜合得分，得分高的植物生長調節劑對山杜英的光合作用影響最大。

由表1可知，前2個主成分的特征值大于1，方差貢獻率分別為64.89%、34.04%，累積貢獻率達98.93%，基本上涵蓋了5個測定指標的絕大部分信息，因此前2個主成分可作為植物生長調節劑對光合作用影響的綜合分析指標。

表2為2個主成分因子不同生理指標的特征向量，可知決定第1主成分大小的主要有Cond、Ci、Tr和Ci/Ca等4個特征分量，它能夠反映原始數據信息量的64.89%，這5個特征分量分別從不同方面反映了植物生長調節劑對山杜英光合作用的影響。決定第2主成分大小的主要是Pn、Cond和Tr等3個特征分量，它能夠反映原始數據信息量的34.04%。

利用SPSS19.0軟件計算出前2個主成分中各個指標對應的系數，并與標準化后的數據相乘，得到主成分表達式F1和F2；再根據每個主成分的特征值計算出主成分綜合得分模型F，如下：

F1=0.10X1+0.49X2+0.48X3+0.53X4+0.49X5

F2=0.75X1+0.35X2-0.37X3+0.21X4-0.36X5

F=0.66F1+0.34F2

根據主成分綜合得分模型以及標準化后的數據，將植物生長調節劑對光合作用的影響進行綜合評價。由表3可知，濃度為150 mg/L的ABT-3綜合評分最高。因此，在這9種植物生長調節劑中濃度為150 mg/L的ABT-3對山杜英的光合作用影響最明顯。

3 結論與討論

本研究表明，不同調節劑不同濃度對山杜英的光合作用影響不同；采用主成分分析得到不同處理對山杜英光合作用影響的大小順序為100 mg/L ABT-3>50 mg/L IAA>150 mg/L NAA>50 mg/L NAA>100 mg/L IAA>50 mg/L ABT-3>100 mg/L NAA>150 mg/L ABT-3>150 mg/L IAA。各個濃度的3種植物生長調節劑均可促進山杜英的光合作用，其中濃度為100 mg/L的ABT-3的影響最為明顯。

4 參考文獻

[1] 周家駿，高林.優良闊葉樹種造林技術[M].杭州：浙江科學技術出版社，1985.

[2] 李合生.現代植物生理學[M].北京：高等教育出版社，2002：231-277.

[3] 楊秀榮，劉亦學，劉水芳，等.植物生長調節劑及其研究和應用[J].天津農業科學，2007，13（1）：23-35.

[4] 潘朝陽.植物生長調節劑的發展前景[J].安徽科技，1997（4）：24-26.

[5] 劉存宏.18個葡萄品種的光合特性比較[J].中國農學通報，2006（7）：404-406.

[6] 牛燕燕，李冰，李秀啟，等.4個甜瓜品種的光合特性比較[J].安徽農學通報（下半月刊），2012（18）：63-64.