植物生理第三章.ppt

第五节 C３、C４、CAM植物光合特性比较及鉴别 二、生理特性 羧化酶种类和位置： C3植物：叶肉细胞含有Rubisco， 进行CO2的固定和同化。 C4植物：叶肉细胞含有PEPCase，完成CO2的固定；维管束鞘细胞含有Rubisco等参与C3途径的酶，进行CO2同化。 固定的CO2来源： C3植物：空气中 C4植物： C4酸脱羧，起浓缩CO2的作用 羧化酶对CO2的亲和力： C3植物：Rubisco对CO2的亲和力低； C4植物：PEPCase对CO2的亲和力高，可以利用低浓度的CO2 光呼吸比较： C3植物：叶肉细胞Rubisco 加氧酶活性强，光呼吸高。 C4植物：BSC有高浓度的CO2 ，Rubisco 加氧酶活性弱，光呼吸低。 四、C３、C４、CAM植物的鉴别 结构：有无花环结构 生理特性： 酶： PEPCase 产物：淀粉位置 pH：CAM植物夜晚低 CO2补偿点和CO2饱和点 提高光能利用率的方法 延长光合时间 提高复种指数、补充人工光照 增加光合面积 合理密植、改变株型 提高光合效率 增加CO2浓度、喷施亚硫酸氢钠溶液、延缓叶片衰老 降低呼吸消耗 使用光呼吸抑制剂、通风透光降低暗呼吸 采用生物技术方法 培育优质高产新品种 * 但是C4植物同化CO2消耗的能量比C３植物多，高光强时产生更多的同化力，满足C4植物对ATP的额外需求；但在光强及温度较低的情况下，其光合效率还低于C３植物。 C4途径是植物光合碳同化对热带环境（高温、干旱）的一种适应方式。 * 三、C4与CAM植物的比较 相同点： CO2固定与还原的途径基本相同（C4 固定、C3还原、PEPCase） PEP的羧化只起临时固定或浓缩CO2的作用，最终同化CO2均通过Calvin途径。 不同点： C4植物：CO2的固定与还原在空间上被隔开；即在同一时间，不同的细胞进行。 CAM植物：CO2的固定与还原在时间上被隔开；即在同一细胞，不同的时间进行。具有极高的节水效率。 * 第六节 影响光合作用的因素 光合速率 (μmolCO2 ( O2 ) /m2·s)：指单位时间单位叶面积的CO2吸收量或O2的释放量，也可用单位时间单位叶面积上的干物质积累量来表示。 测定：改良半叶法，红外线CO2分析法和氧极谱法。 真正光合速率=表观（净）光合速率+呼吸速率。 * 一、外界条件对光合速率的影响 （一）光照 能量来源 调节光合碳循环某些酶的活性 促使气孔开放 叶绿体发育和叶绿素合成 强光导致光抑制 * 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 暗中只有呼吸作用释放CO2 。 随着光强的增高，光合速率提高; 光补偿点:叶片的光合速率等于呼吸速率，这时的光强称光补偿点。 CO2吸收量=CO2释放量 (1)光强-光合曲线 1.光照强度Light intensity * 比例阶段(直线A) :光合速率随光强的增强而呈比例地增加；主要是光强制约着光合速率。 过渡阶段(曲线B) :光合速率增加转慢； 光饱和点:当达到某一光强时，光合速率就不再增加时的光强。呈现光饱和现象。饱和阶段(直线C)：CO2扩散和固定速率是主要限制因素。 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 * 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。 不同植物的光强光合曲线 * （2）光抑制作用Photoinhibition 光合作用的光抑制现象表现为强光下光合速率降低。 一般认为光抑制主要发生在PSⅡ。 植物有多种保护防御机制，用以避免或减少光抑制的破坏。 * 2.光质 红光光合效率最高， 蓝紫光次之， 绿光最差。 * (二) CO2——光合作用的原料 光下CO2浓度为零时叶片只有暗呼吸,释放CO2 。 CO2补偿点(C点)：当光合速率与呼吸速率相等时，环境中的CO2浓度。 比例阶段：光合速率随CO2浓度增高而增加。 CO2饱和点：当达到某一浓度(S)时，光合速率便达最大值(Pm)时的CO2浓度。 叶片光合速率对细胞间隙CO2浓度响应示意图 Pm为最大光合速率；CE为比例阶段曲线斜率，代表羧化效率. * C3植物与C4植物CO2光合曲线 C4植物的CO2补偿点低，CO2的利用率高； C4植物的CO2饱和点比C3植物低，在大气CO2浓度下就能达到饱和； * 大气温度对C3 和C 4植物同化CO2 的影 响 （三）温度temperature * 光合作用温度三基点 最低 最适 最高 C4植物：5-