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关于光合作用测量仪器必须知道的使用要点(一)

2021.3.08

提起光合作用测量仪器,
可能很多人都会抢答,
这个我知道,光合仪和荧光仪嘛!
那我再问,光合仪和荧光仪具体都测什么?
如何选择?哪个更好用?
突然好多概念,参数浮现在脑海,
我们好像在哪见过!

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OK!坐好,手背后边,
睁大眼睛,竖起耳朵,
听小编来给你们“瞎扯”一番。
 

—— 光合作用的光&合 ——


Photosynthesis=Photon(光)+Synthesis(合),光合作用可分为光反应和暗反应。


光反应:发生叶绿体的类囊体膜上,以光能捕获传递转化为基础的光能利用,氧气释放和电子传递。

暗反应:发生在叶绿体基质内,以CO2吸收同化合成为基础的酶促反应,羧化,还原,再生。
 

>> 总结 <<

 

光反应:反应相对快,光子转化成电子实现太阳能的初级利用。涉及到光能转换效率,激发能耗散途径,电子传递速率,NADPH和ATP合成。

暗反应:反应相对慢,吸收CO2,通过酶促反应利用光反应产生的还原剂,合成糖类,淀粉,实现活跃化学能到稳定化学能的转化。涉及气孔导度,叶肉导度,蒸腾速率,羧化效率。

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—— 光反应和暗反应的测量仪器 ——


光合仪:气体交换原理,利用红外气体分析器(InfraRed Gas Analyzer IRGA)测量流经叶片前后CO2和H2O的浓度变化,分析叶片与环境发生的气体交换,用固定了多少CO2来表征光合作用的能力。常用的参数是净光合速率,蒸腾速率,气孔导度,胞间二氧化碳浓度等。气体交换是非常经典的光合作用测量方法,光合仪是常被用来测量气体交换的仪器。

荧光仪:叶绿素荧光原理,通过检测光合作用光能利用过程中叶绿素荧光的产量(F),来分析光合作用光能吸收,转化和分配。用叶绿素荧光参数来表征不同途径能量分配的多少。常用的参数有光系统的最大光能转换效率(Fv/Fm), 实际光能转换效率(Yield), 光化学淬灭(qP), 非光化学淬灭(NPQ), 电子传递速率(ETR)等。叶绿素荧光法具有无损,原位测量等优势,可以作为光合作用的有效探针,叶绿素荧光仪广泛应用于实验室和野外光合作用研究。
 

>> 总结 <<


光合作用和蒸腾作用相伴发生,光合仪测量叶片和环境的气体交换。交换的气体是H2O和CO2,交换的门户是气孔,交换的结果是水分从叶片中蒸腾散失,CO2进入叶片被同化。光合仪测量光合作用极易受到环境湿度,CO2浓度,光照,温度的影响,测量过程中应尽量保持环境条件稳定。

光能的吸收与耗散平衡,荧光仪测量吸收光能中用于发射荧光的部分,根据模型计算转化为光合电子传递和热耗散的部分。荧光仪测量的叶绿素荧光通常指的是室温(25℃)叶绿素荧光,荧光仪测量光合作用主要受光照强度(PAR)和温度的影响。
 

—— 如何选择或哪个更好用?——
 

任何一种仪器的选择,
都要服从科研内容对工具的需求!


举个例子,一个种质资源管理中心,如果要收集200个水稻品种的田间光合特性数据,可以尝试使用荧光仪测量实际光能转化效率即可,荧光仪可以在短时间内测量大量样品。换一个角度,如果是要评估改良的新品种和亲本之间的光合差异,则建议使用光合仪来测量,毕竟固定CO2生成糖和淀粉才是作物产量的保证。你品,你细品!

光合仪和荧光仪可以独立存在,但是光反应和暗反应不会独立运行。所以,两者没有绝对意义上的高下,因为光反应和暗反应同样重要。如果想全面的分析光合作用,光合仪和荧光仪都需要用到,最佳的使用方案是联用,同步测量气体交换和叶绿素荧光。
 

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