植物生理第三章 光合作用.ppt

第一节光合作用的概念和意义一、光合作用(photosynthesis)概念 1.狭义的概念 2.广义的概念 3.光合作用的实质 光合作用的通式：（广义的） CO２+2H２A 光 光养生物 (CH２O)+2A+H２O H2A代表一种还原剂，可以是H２O、 H2S、有机酸等。 CO２+2H２A 光 光养生物 (CH２O)+2A+H２O 光合色素种类 光合作用的过程和能量转变 光合作用的实质是将光能转变成化学能。 光能如何被转化为化学能？ 光合磷酸化的发现 1954，Arnon等发现向菠菜叶绿体加入ADP、Pi和NADP+，在光下不加入CO2时，在体系中有ATP和NADPH产生。 ２.环式光合磷酸化 与环式电子传递偶联产生ATP的反应。 ADP ＋ Pi 光 叶绿体 ATP＋ H２O 非光合放氧生物光能转换的唯一形式，主要在基质片层内进行。它在光合演化上较为原始，在高等植物中可能起着补充ATP不足的作用。 碳同化类型 C4植物叶片结构特点 C4途径脱羧方式—NADP-ME型 C4途径脱羧方式—NAD-ME型 C4途径脱羧方式—PCK型 C3植物光合细胞中淀粉和蔗糖的合成 光合速率测定方法 CO２+ H２O 光 叶绿体 (CH２O) ＋ O２ CO2吸收量 干物质积累量 O2释放量 红外线CO2气体分析仪 改良半叶法 氧电极法 μmol CO2·m-2·s-1 mgDW·dm-2·h-1 μmolO2·m-2·s-1 1μmol·m-2·s-1=1.58mg·dm-2·h-1 第八节 光合作用与提高产量的关系—、植物的光能利用率 从理论上证明光能利用率可达10%以上 已知释放1分子O2，需要8～10光量子，产生2NADPH+H+，同化1分子CO2需要2NADPH+H+，所以需要8～10光量子， 如果按10个光量子计算，产生1分子葡萄糖，需要同化6分子CO2，需要吸收的能量是10×6×70×4.18KJ（以紫光计算），共需要吸收17556KJ的能量。 1分子葡萄彻底氧化分解释放的能量为686×4.18KJ=2867KJ，则光能利用率为2867/17556≈16%。 二、提高光能利用率的途径 是指植物光合作用所累积的有机物所含的能量，占照射在单位地面上的日光能量的比率。 约为1％ (二)光合产物的输出 光合产物(蔗糖)从叶片中输出的速率会影响叶片的光合速率。 例如，摘去花、果、顶芽等,邻近叶的光合速率?； 摘除其他叶片，只留一张叶片与所有花果，留下叶的光合速率? 对苹果等枝条环割，使环割上方枝条上的叶片光合速率? 光合产物积累到一定的水平后会影响光合速率的原因： (1)反馈抑制。 (2)淀粉粒的影响。 三、外部因素 (一)光照 直接制约着光合速率的高低 光能，叶绿素、叶绿体以及正常叶片形成，光合酶的活性与气孔的开度等。 光照因素中有光强、光质与光照时间 拍摄气孔开启的装置和实例 光诱导的气孔开启(每隔5分钟拍1张) 1.光强 图26是光强-光合速率关系的模式图。 暗中叶片不进行光合作用，只有呼吸作用释放CO2 (图26中的OD为呼吸速率)。 光补偿点 光饱和点 图26 光强-光合曲线图解 A.比例阶段； B.比例向饱和过渡阶段； C.饱和阶段 (1)光强-光合曲线 在低光强区，光合速率随光强的增强而呈比例地增加(比例阶段，直线A)；当超过一定光强，光合速率增加就会转慢(曲线B)；当达到某一光强时，光合速率就不再增加，而呈现光饱和现象。以后的阶段称饱和阶段(直线C)。 比例阶段中主要是光强制约着光合速率，而饱和阶段中CO2扩散和固定速率是主要限制因素。 图26 光强-光合曲线图解 A.比例阶段； B.比例向饱和过渡阶段； C.饱和阶段 不同植物的光强-光合曲线不同，光补偿点和光饱和点也有很大的差异。 光补偿点高的植物一般光饱和点也高， 草本植物的光补偿点与光饱和点通常要高于木本植物； 阳生植物的光补偿点与光饱和点要高于阴生植物； C4植物的光饱和点要高于C3植物。 图27 不同植物的光强光合曲线 (2)强光伤害—光抑制 当光合机构接受的光能超过它所能利用的量时，光会引起光合速率的降低，这个现象就叫光合作用的光抑制。 晴天中午的光强常超过植物的光饱和点，很多C３植物，如水稻、小麦、棉花、大豆、毛竹、茶花等都会出现光抑制，轻者使植物光合速率暂时降低，重者叶片变黄，光合活性丧失。 当强光与高温、低温、干旱等其他环境胁迫同