光合作用的基础试验操作系列二：植物叶片光合速率的测定(改良半叶法）

　　光合速率测定是植物生理学的基本研究方法之一，在作物丰产生理、作物生态、新品种选育、以及光合作用基本理论研究方面都有着广泛的用途。

　　根据光合作用的总反应式

　　C022H2O→ (CH2O)O2H2O

　　光合强度原则上可以用任何一反应物消耗速度或生成物的产生速度来表示。由于植物体内水分含量很高，而且植物随时都在不断地吸水和失水，水参与的生化反应又特多，即体内水分含量经常变动，所以实际上不能用水的含量变化来测定光合速率。在科学实验中可用以下方法方式来测定和表示光合速率(表9—1)，其中最常用的方法有：改良半叶法，红外线CO-2分析法，和氧电极法。以下介绍这三种方法。

一、改良半叶法

　　原理

　　同一叶片的中脉两侧，其内部结构，生理功能基本一致。将叶片一侧遮光或一部分取下置于暗处，另一侧留在光下进行光合作用，过一定时间后，在这叶片两侧的对应部位取同等面积，分别烘干称重。根据照光部分干重的增量便可计算光合速率。

　　为了防止光合产物从叶中输出，可对双子叶植物的叶柄采用环割，对单子叶植物叶片基部用开水烫，或用三氯醋酸(蛋白质沉淀剂)处理等方法来损伤韧皮部活细胞，而这些处理几乎不影响水和无机盐分向叶片的输送。

　　器材与试剂

　　器材：FS剪刀、分析天平、称量皿(或铝盒)、烘箱、刀片、金属(有机玻璃也可)模板(或打孔器)、纱布、热水瓶或其他可携带的加热设备、夹子、有盖搪瓷盘等。

　　试剂：fs三氯乙酸、石蜡。

　　方法与步骤

　　1．选择测定样品：实验可在晴天上午8—9点钟开始，预先在田间选定有代表性的叶片(如叶片在植株上的部位、年龄、受光条件等)10张，挂牌编号。

　　2．叶子基部处理：

　　(1)棉花等双子叶植物，可用刀片将叶柄的外皮环割0.5cm左右，切断韧皮部运输。

　　(2)小麦、水稻等单子叶植物，可用刚在开水中浸过的用纱布或棉花包裹的夹子将叶片基部烫20秒左右，伤害韧皮部。也可用110—120℃的石蜡烫。

　　(3)5%—10%的三氯乙酸进行化学环割，杀伤筛管活细胞。

　　为了使烫后或环割等处理的叶片不致下垂影响叶片的自然生长角度，可用锡纸、橡皮管或塑料管包绕，使叶片保持原来的着生角度。

　　3．剪取样品：叶基部处理完毕后，即可剪取样品，记录时间一般按编号次序分别剪下对称叶片的一半(中脉不剪下)，并按编号顺序将叶片夹于湿润的纱布中，将叶置于暗处。4－5小时后(光照好，叶片大的样品，可缩短处理时间)，再依次剪下另外半叶，同样按编号夹于湿润纱布中。两次剪叶的次序与所化时间应尽量保持一致，使各叶片经历相同的光照时数。

　　4．称重比较：用适当大小的模板和单面刀片(或打孔器)，在每个半片叶的中部各切(打)下同样大小的叶面积，将光暗处理的叶块分别放在两个称量皿(或铝盒)中(必要时放在20个称量皿中，每一样品放入一个称量皿)，在80—90℃下烘至恒重(约5小时)，在分析天平上称重(或分别称重)比较，按表９－２填入测定数据,并计算结果。

　　光合速率(mg干物·dm-2·h-1)=(光-暗)叶片干重增量(mg)/叶面积(dm-2)×光合时间(h)

　　由于叶片内光合产物主要为蔗糖与淀粉等碳水化合物，而1摩尔量的C02可形成1摩尔量的(CH-2O)，故将干物质重量乘系数

　　1.47(WC02／W(CH2O)=44／30=1.47)

　　便得C02同化量，光合速率单位转化为mgCO-2·dm-2·h-1。

　　参考文献
　　1上海植物生理学会编，1985，植物生理学实验手册，上海科学技术出版 98-100