实验三 植物光合与呼吸速率的测定.doc

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1、【精品文档】如有侵权，请联系网站删除，仅供学习与交流实验三 植物光合与呼吸速率的测定.精品文档.实 验 植物光合与呼吸速率的测定红外线CO2吸收法一、实验目的光合作用是地球上最重要的生命现象，它是唯一能把太阳能转化为稳定的化学能贮藏在有机物中的过程，是维持地球上物质循环的关键环节，也是农作物产量形成的决定性因素。在植物科学研究中，经常需要测定光合作用。在光合作用（及呼吸作用）测定方法的发展过程中，曾经有过多次革新，其中包括测定干物质积累的称重法，测定CO2吸收（和释放）的滴定法，测氧气释放的检压法和氧电极法等。与这些方法相比，红外线气体分析仪堪称较先进的方法。它不但快速、准确，而且可将测定信号

2、变为电信号输出，便于仪器的自动化和智能化。一、实验原理红外线CO2气体分析仪（IRGA）工作原理：当红外光经过含有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，并服从朗伯比尔定律。即红外线经过 CO 2气体分子时，其辐射能量减少，被吸收的红外线辐射能量的多少与该气体的吸收系数（ K ）、气体浓度（ C）和气体层的厚度（ L ）有关，可以用下式表示： E = E 0 e -KCL 式中： E 0：入射红外线的辐射能量； E：透过的红外线的辐射能量。一般红外线 CO 2 气体分析仪内设置仅让 4.26m 红外线通过的滤光片，其辐射能量即 E 0 ，只要测得透过的红外线辐

3、射能量（ E ）的大小，即可知 CO 2 气体浓度。本实验中：IRGA 是测定 CO 2 浓度的专用仪器，不能直接测定植物叶片的光合速率，必须根据 IRGA的性能和测定目的，将 IRGA与同化室组成一定的气路系统，才能进行叶片光合速率的测定。常用的气路系统有密闭式和开放式两种（本实验采用密闭式）。 1、密闭式气路系统：被测植物或叶片密闭在同化室中，不与同化室外发生任何的气体交换，同化室内的 CO 2浓度因光合作用而下降，或由呼吸作用而上升，可用 IRGA 测定同化室内 CO 2 浓度的下降值或上升，计算光合速率或呼吸速率。二、仪器 GXH-3051红外线CO2气体分析仪气泵开关电源开关调零旋钮

4、调零测量转换旋钮进气口出气口图3-3-1、GXH-3051红外线CO2气体分析仪闭路光合的工作原理为：由两根气路管在叶室和红外线CO2分析仪之间连通形成回路进行气体的循环，在叶片的光合作用吸收CO2放出O2的过程中达到对CO2浓度降低的测量，从而计算出植物光合作用速率等数据。原理图如下：显示与调节叶 室红外线分析仪气体输入气体输出光照图 闭路光合的工作原理图开路光合的工作原理为，由单根导气管在红外线CO2分析仪与叶室之间连通，形成开路。在开路光合测量时，通入的气体浓度必须是已知的（如P1=500ppm），当数据采集完成后，读出的数据（设为P2），那么由仪器读数在光合作用前后的变化值就是植物光合

5、作用所吸收的CO2的量（设为P光合）。即： P光合=P1-P2开路光合的光合速率测定公式为：式中各字母代表的参数与闭路光合时一样，F代表气体流量。工作原理图如下稳定气源输入叶 室显示与调节红外线 分析仪气体输出光照图 开路光合测量工作原理图 三、实验材料甜菜和丁香等植物的叶片（活体）。四、实验步骤1、 按仪器使用说明书要求将气路系统的各部分连接起来，打开气室。2、 接通电源，打开红外仪电源预热15min，表头显示的数据为残留在样品室中的CO2的气体浓度值。预热过程中气泵开关应处在关闭的位置上。3、将仪器后面板的切换阀旋到左侧的调零位置上，打开气泵电源，约1min后，数显表头的显示值趋向零点附近

6、，调节红外仪前面板“调零”旋钮，显示在“零点”位置。4、跨度校准：关上气泵的开关，将仪器后面板的切换阀旋到右侧的测量位置上，将标准气以1.2L/min的流量与仪器的“进气口”相连，使标准气通入仪器内，约1min左右，待显示值稳定以后，旋下跨度电位器上的保护盖，调节跨度旋钮使显示CO2浓度与标气浓度一致。5、 将待测叶片放入同化室（气室），密闭后当CO2浓度稳定下降时，开始测定，读取开始的CO2浓度值C1，开始计时，CO2下降至C2（约下降2030ppm），终止计时，记录C1、C2、t（或确定从测定开始到结束所需时间），测定结束后测量叶片的面积（气室面积）。6、 计算净光合速率：上式中，Pn光合

7、速率（单位molm2s1）；CCO2浓度落差C1-C2（ppm：uL/L）；t测定时间（S）；S叶片面积（单位m2）；V同化室（包括气路系统）体积（单位L：0.07L）；t同化室的温度；P大气压（单位Mpa）。系统容积是闭路光合中很重要的一项参数。它的值包括了叶室体积、气路管容积和红外线分析仪里气室容积的总合，即V系统容积=V叶室体积+V气路管容积+V分析仪气室容积该仪器的系统容积为0.07L。7、呼吸速率测定：叶室用遮光布（由红、白、黑布叠缝而成）遮光。方法同上。 表1-1 植物光合速率呼吸速率测定记录表植物材料叶片面积(m2)同化室体积V(L)同化室温度t ()大气压P (Mpa)测定时间

8、t（S）CO2浓度落差C（ppm：uL/L）0.07L光合速率Pn（molm2s1）呼吸速率（molm2s1）五、注意事项1、密闭系统的最基本要求是严格密闭，不能漏气，否则无法测定。 2、红外仪的滤光效果并不十分理想，水蒸气是干扰测定的主要因素，因此，取样器干燥管内的 CaCl2要经常更换，避免吸水溶解进入红外仪，污染分析气室，以保证测量精度，延长仪器寿命。3、实验期间，仪器使用后请立即充电，以确保后续实验正常进行。实验四 植物体过氧化物酶的测定一、实验目的：掌握用愈创木酚法测定过氧化物酶活性的方法。二、实验原理：过氧化物酶广泛颁布于植物的各个组织器官中。在有过氧化氢存在下，过氧化物酶能使愈创

9、木酚氧化，生成茶褐色物质，可用分光光度计测量生成物的含量。三、实验材料、试剂与仪器设备1、实验仪器722型分光光度计、离心机、秒表、电子天平、研钵2、实验试剂愈创木酚、30%过氧化氢、20 mmol/L KH2PO4、100 mmol/L磷酸缓冲液(pH6.0)、反应混合液100 mmol/L磷酸缓冲液(pH6.0) 50mL，加入愈创木酚28uL，加热搅拌，直至愈创木酚溶解，待溶液冷却后，加入30%过氧化氢19uL，混合均匀保存于冰箱中。3、实验材料任何植物材料四、实验步骤1、粗酶液的提取称取植物(小麦叶片)材料0.1g，加20mmol/L KH2PO4 5mL，于研钵中研磨成匀浆，以100

10、00r/min离心10分钟，收集上清液保存在冷处，所得残渣再用20mmol/L KH2PO4 5mL溶液提取一次，合并两次上清液。2、酶活性的测定取比色皿2只，于一只中加入反应混合液3mL，KH2PO4 1mL，作为校零对照，另一只中加入反应混合液3mL，上述酶液1mL(如酶活性过高可适当稀释)，立即开启秒表，于分光光度计470nm波长下测量OD值，每隔30s读数一次。以每分钟表示酶活性大小，即以OD470/min.mg蛋白质表示，蛋白质含量测定按Folin法进行。五、结果计算以每分钟吸光度变化值表示酶活性大小，即以A470/min.g(鲜重)表示之。也可以用每min内A470变化0.01为1个过氧化物酶活性单位(u)表示。 过氧化物酶活性u/(g.min)=式中：A470反应时间内吸光度的变化。 W植物鲜重，g。 VT 提取酶液总体积，mL。Vs 测定时取用酶液体积，mL。 t反应时间，min。六、思考题1、引起误差的原因。2、实验数据的分析和讨论。