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15 植物光合速率和呼吸速率的测定 .ppt

页数:52页文件大小:13.07 MB来源: 植物生理学ppt课件

本实验课件比较测干重、测放氧、测二氧化碳三类光合速率测定方法的优缺点,详细给出改良半叶法的取样与干重差计算、氧电极法的仪器安装与校正、红外线CO2分析仪法的气体流速与光合速率换算,并配有便携式光合仪的操作流程。

光合速率和呼吸速率测定实验封面,标示实验主题与半叶法、氧电极法、红外CO2分析法
实验目的导览页,列出了解测定光合速率和呼吸速率的、掌握半叶法测定光合强度的原理、了解光合强度测定在选育良种等内容
反应式:CO2+H2O (CH2O)导览页,列出反应式:CO2+H2O(CH、测干重——改良半叶法、测放O2——氧电极法等内容
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第1页:植物光合速率和呼吸速率的测定

植物光合速率和呼吸速率的测定

第2页:实验目的

  • 实验目的
  • 了解测定光合速率和呼吸速率的几种方法,并比较其优缺点;
  • 掌握半叶法测定光合强度的原理及其要点;
  • 了解光合强度测定在选育良种、合理施肥、抗性品种筛选等方面的现实意义

第3页:反应式:CO2+H2O (CH2O)

  • 反应式:CO2+H2O (CH2O)+O
  • 测干重——改良半叶法
  • 测放O2——氧电极法
  • 测CO2——红外线CO2分析仪法光合速率测定方法光叶绿体

第4页:改良半叶法测定光合速率

  • 改良半叶法测定光合速率
  • 实验原理
  • 实验步骤
  • 结果计算

第5页:生长发育基本一致,功能接近AB干重=A叶

生长发育基本一致,功能接近AB干重=A叶与B叶在相对部位的单位面积干重之差值测干重——改良半叶法同面积光暗叶片重量差一、实验原理

第6页:暗中三氯乙酸

  • 暗中三氯乙酸TCA
  • 实验步骤选定有代表性的叶片5%三氯乙酸点涂叶柄杀伤筛管活细胞剪取样品AB
  • 110℃下杀青15min
  • 70℃下烘至恒重冷却称重AB计算测干重——改良半叶法

第7页:结果计算:两组叶圆片干重差值

三、结果计算:两组叶圆片干重差值,除以叶面积及光照时间。Ws-W1S-t光合强度=(mg·dm-2·h-1)Ws:照光叶片干重(mg);W1:未照光叶片干重(mg);S:圆叶片总面积(dm2);t:照光时间(h)。测干重——改良半叶法

第8页:氧电极法测定光合速率

  • 氧电极法测定光合速率
  • 实验原理
  • 实验步骤
  • 结果计算

第9页:氧电极氧电极是由嵌在有机玻璃上的铂和银所

1.氧电极氧电极是由嵌在有机玻璃上的铂和银所构成,以0.5mol/LKCl为电解质,电极头外覆盖一层聚乙烯或聚四氟乙烯薄膜,其厚度在15~25μm之间,用“〇”形套膜环固定,使电极与被测溶液隔离,而溶解在溶液中的氧仍能透过薄膜,进入电极内。

较薄的膜易透过氧,因而对氧浓度变化的响应时间短。反应式:铂极上还原反应:O2+2H2O+4e-=4OH-银极银的氧化反应:4Ag+4Cl-=4AgCl+4e-氧电极法测定光合速率一、实验原理

第10页:氧电极法测定光合速率电极电流的大小受氧的

氧电极法测定光合速率电极电流的大小受氧的扩散速度的限制,这种电极电流又称扩散电流。扩散电流的大小完全取决于溶液主体中的氧的浓度。在极化电压及温度恒定的条件下,扩散电流的大小即可作为溶解氧定量测定的基础。

电极间产生的扩散电流信号可通过电极控制器的电路转换成电压输出,用自动记录仪进行记录。一、实验原理

第11页:实验步骤

  • 实验步骤
  • 仪器安装
  • 仪器校正
  • 样品测定氧电极法测定光合速率

第12页:

第13页:

第14页:

第15页:仪器安装——氧电极的准备

1.仪器安装——氧电极的准备(1)清洁电极用棉棒蘸少许清洁剂,于银极上来回擦拭,直到银极洁亮为止,然后用蒸馏水冲洗干净。

第16页:电极膜的安装电解液

(2)电极膜的安装电解液(半饱和KCl)阴极阳极在圆形电极的顶部加1小滴电解液盐桥纸电极膜O型圈取一块盐桥纸片覆盖在电解液上,然后取一块电极膜覆盖在盐桥纸片上面O型圈装膜器将“O”型圈放在装膜器的末端,然后向下滑动装膜器的外套,推动“O”型圈套在电极上电极膜电极膜O型圈

第17页:仪器安装——测定系统的安装

1.仪器安装——测定系统的安装(1)氧电极系统的安装将外部O型圈安置在电极外部的凹槽圈内垂直握住电极室,将电极放入电极室将电极室安置在控制盒上方的黑色磁力搅拌器上将电极与控制盒连接蒸馏水准确加入少量水,然后放入磁转子与计算机连接

第18页:仪器校正——空气线的建立点击“

2.仪器校正——空气线的建立点击“Calibrate”,在下拉菜单“Oxygen”中点击“New”输入实验时的温度和大气压,点击“OK”提示为“在样品室建立空气线”,点击“OK”当信号线平稳,点击“stop”

第19页:仪器校正——零氧线的建立通过反应杯盖的排

2.仪器校正——零氧线的建立通过反应杯盖的排气孔加入保险粉,然后点击提示框上的“OK”当信号线平稳,点击“stop”将溶液倒出,加入等体积被氧饱和的去离子水,点击“OK”当信号线平稳,点击“stop”,校正完成

第20页:仪器校正——光源的校正把光量子探头插入电

2.仪器校正——光源的校正把光量子探头插入电极室的合适位置在主菜单的工具栏中单击“Configure”,从选项中选择“Set PFD table”(设置光强表)点击“Calibrate Light”(校正光强)

第21页:仪器校正——光源的校正显示一个对话框“

2.仪器校正——光源的校正显示一个对话框“Enter Measured Intensity in μmol /m-2.s-1”(输入测定的光强),在该框中输入光量子仪实测的光强后,点击OK 弱光强光输入光量子仪实测的光强后,点击OK

第22页:样品测定把盛有样品的烧杯放在与测定温度相

3.样品测定把盛有样品的烧杯放在与测定温度相同的水浴中适应一段时间(若是测定光合作用,则把样品放在饱和光强下适应30分钟,放入0.1M的NaHCO3溶液中,按需要打开光源,稳定片刻)在工具栏中点击“Stirrers”启动转子,调节转速温度恒定后,点击“Start”点击“stop” ,停止记录

第23页:结果计算

三、结果计算

第24页:结果计算实际呼吸/光合速率

三、结果计算实际呼吸/光合速率(μmol O2/m-2.s-1)= A/60(S)·叶片面积(m2)A:软件最初计算出来的速率(μmol O2/ml/min)

第25页:红外线CO2分析仪法测定光合速率蒸腾速率

  • 红外线CO2分析仪法测定光合速率蒸腾速率和气孔导度测定
  • 实验原理
  • 实验步骤
  • 结果计算

第26页:实验原理许多由异原子组成的气体分子对红外

一、实验原理许多由异原子组成的气体分子对红外线都有特异的吸收带。CO2在4.26µm的吸收带不与H2O的吸收带重叠,红外仪内设置仅让4.26µm红外光通过的滤光片,当该波长的红外光经过含有CO2的气体时,能量就因CO2的吸收而降低,降低的多少与CO2的浓度有关,并服从朗伯一比尔定律。

红外线CO2分析仪法测定光合速率

第27页:封闭式:开放式:分析器叶室单位时间内

封闭式:开放式:分析器叶室单位时间内CO2下降量分析器叶室参比室CO2入口气体出口参比室和叶室CO2差值气路连接方式:红外线CO2分析仪法测定光合速率

第28页:红外线CO2分析仪法测定光合速率

红外线CO2分析仪法测定光合速率二、实验步骤——开放式气路测定玉米叶片的光合速率后面板左上角电源开关打向外接电源,并将电源插入外接电源插座内电源开关(红色),左下角泵开关(绿色)为关状态,预热15min电源开关气泵调零:后面板上的切换阀旋到“0”状态,打开气泵,液晶数显示零点附近,打开调零电位器上的开关将显示值调到0.000,关闭气泵

第29页:气路连接

气路连接(开放式)参比室分析器大气叶室干燥管进气咀放气咀放气将后面的切换阀旋到“测量”状态,开始测量测大气中的CO2浓度打开电源和气泵5-10min,数值稳定后,记录此值C1测叶片的呼吸将叶片放入叶室,数值稳定为C2结果计算

第30页:结果计算Pn=△C×FS×22.4×

三、结果计算Pn=△C×FS×22.4×60×273273+t×P0.1013Pn:光合速率(μmol·m-2·s-1);△C:CO2浓度落差(C1-C2)(μl/L);F:叶室流量(ml/min);S:叶片面积(m2);t:同化室的温度(℃);P:大气压(MPa)。

第31页:思考题

  • 利用半叶法测干重为什么要割断韧皮部而不能割断木质部?
  • 请简述红外线CO2分析仪测定方法的基本原理?
  • 说明光合作用的生理意义及其测定光合作用的重要性
  • 三氯乙酸在本实验中起什么作用?为什么?

第32页:附:LI-6400操作指南

附:LI-6400操作指南

第33页:LI-6400操作指南(ver.5)

LI-6400操作指南(ver.5)

第34页:红兰光源叶室和CO2红外分析器

红兰光源叶室和CO2红外分析器

第35页:连接光源和控制器的地缆

连接光源和控制器的地缆

第36页:LI-6400控制系统

LI-6400控制系统

第37页:仪器安装

一、仪器安装:1、选择叶室。根据测定对象选择不同叶室进行安装,本实验选用仪器自备的红兰光源(一般测定选择红兰光源或自然光源不透明叶室,荧光测定选择荧光叶室,详见说明书)。红兰光源叶室和CO2红外分析器

第38页:连接仪器各部件电源连线与控制器正确匹配

2、连接仪器各部件电源连线与控制器正确匹配(管道和线路切不可接错),多孔插线和分析器对准(红点)插入;硬塑料管带黑圈套的端与分析器相接并使另一端与控制器“sample”相接。接上带“buffer”的进气管,接上电源(切记,除“Sleep”状态外,在电源开情况下,不可接或卸管道和线路,否则会烧毁仪器)。

第39页:LI-6400控制系统接线侧

LI-6400控制系统接线侧

第40页:LI-6400控制系统干燥管和碱石灰管侧

LI-6400控制系统干燥管和碱石灰管侧

第41页:LI-6400控制系统侧电缆连接

LI-6400控制系统侧电缆连接

第42页:LI-6400控制系统侧气管连接

LI-6400控制系统侧气管连接

第43页:LI-6400分析器电缆连接

LI-6400分析器电缆连接

第44页:LI-6400分析器气管连接

LI-6400分析器气管连接

第45页:LI-6400分析器分析电缆连接

LI-6400分析器分析电缆连接

第46页:开机与校正

二、开机与校正:3、插上电池,打开电源开关后。(仪器自动进行状态检测,并进入Dir:/user/configs/Userprefs 菜单)。在该菜单下,选择一与叶室、光源相匹配的内容(如“red blue source”表示用红兰光源不透明底叶室)<enter>,仪器显示:Is the chamber/IRGA connected?

第47页:已连接,按“Y”,CO2分析仪有“噗……

4、已连接,按“Y”,CO2分析仪有“噗……”声,仪器进入开机状态。没有连接,按“NO”。关机或在“Sleep”状态下再连接。5、校正。把碱石灰管和干燥剂管旋至“Scrub”,按F3(Calibration),关闭叶室,选择‘IRGA zero’, 按<enter>,“Y”。

校正到|CO2|< μmol, |H2O|<0.1 mmol, (约20分),(CO2,每天应较正,|H2O可以1周一次)。按F5(Quit)和escape返回测定界面。

第48页:测定及设置

  • 测定及设置
  • 按F4(NewMSMNTS),按2,按F2(FLOW)设置100-500能合适控制叶室内相对湿度的值,<enter>,按F5(Lampoff)选Quantumflux<enter><enter>,根据植物类型选择饱和光强(500-1500),<enter>,按1
  • 碱石灰管到“bypass”,夹好叶片,关紧叶室,干燥剂管旋至控制到所要的RH(如50%),立即按F5(Match),待仪器完成计算后,按F1(exit)

第49页:按F1“OpenLogfile”

  • 按F1“OpenLogfile”,命名如“Zhan”及做好标记<enter>
  • 调节叶面积,按3,按F1(Area),输入面积。按1返回
  • 采样。ΔCO2稳定时,按采样键(F1或测定器黑钮)3-5次。即为同一叶片3-5次测定值

第50页:数据存取

  • 数据存取
  • 保存。采样完后按<escape>返回到主菜单,按Close file,按F5,end进入SLEEP。(同一班只需一个file,不同的组可以用<add mark>区分
  • 数据取出。与电脑连接,解除SLEEP,上下选择到Fileexchangemode,打开电脑winPXfor6400,在LI-6400/User下把自己要的测定文件拖入专设目录。在EXCEL下选择所有文件在文本导向下,选择“,”打开

第51页:光强(CO2)光合作用曲线测定(自动)在

五、光强(CO2)光合作用曲线测定(自动)在上述测量菜单下按5,按F1(AUTOPROG),找Light curve(CO2curve), 名命及做标记<enter>,根据提示设置相应参数<enter>….Y, 开始自动测量。按四法提取数据。

第52页:本次实验测定内容

  • 本次实验测定内容
  • 每组测一叶(3-5次)光合速率,气孔导度和蒸腾速率。计算水分利用效率
  • 每大组测一条(植物:仙客来?)光合曲线
  • 分析本次实验结果
  • 本次实验测定光合的光强是否符合该植物光合要求?
  • 作出光-光合响应曲线图,确定呼吸率
  • 分析光对蒸腾和气孔导度的影响
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