高中生物教学素材：影响光合作用的因素cmby.docx

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1、影响光合合作用的的因素 光合合作用的的生理指指标有光光合速率率和光合合生产率率。 光合速速率（pphottosyynthhetiic rratee）是指指单位时时间、单单位叶面面积吸收收CO22的量或或放出OO2的量量。单位位：mmolCCO2/m2/s和mollO2/dm22/h。 表观观光合速速率(aappaarennt pphottosyynthhetiic rratee)或净净光合速速率(nnet phootossyntthettic ratte)，即即一般测测定光合合速率时时没有减减去呼吸吸作用。如如果把表表观光合合速率加加上呼吸吸速率，则则得到总总(真正正)光合合速率。 光合合生产

2、率率(phhotoosynntheeticc prroduuce ratte)，又又称净同同化率(nett asssimmilaatioon rratee, NNAR)，指植植物在较较长时间间（一昼昼夜或一一周）内内，单位位叶面积积生产的的干物质质量。常常用g/m2/d表示示。光合合生产率率比光合合速率低低，因为为已去掉掉呼吸等等消耗。一、外部部因素对对光合作作用的影影响1、光照照 光是是光合作作用的能能量来源源，是形形成叶绿绿素的必必要条件件。此外外，光还还调节着着碳同化化许多酶酶的活性性和气孔孔开度，因因此光是是影响光光合作用用的重要要因素。 （11）光强强 光强光合曲曲线：也也称需光光量

3、曲线线，在暗暗中叶片片无光合合作用，只只有呼吸吸作用释释放COO2(图图中的OOD为呼呼吸速率率)，随随着光强强的增高高，光合合速率相相应提高高。 当叶叶片的光光合速率率与呼吸吸速率相相等（净净光合速速率为零零）时的的光照强强度，称称为光补补偿点（llighht ccomppenssatiion poiint）。 在一一定范围围内，光光合速率率随着光光强的增增加而呈呈直线增增加；但但超过一一定光强强后，光光合速率率增加转转慢。 在一一定条件件下，使使光合速速率达到到最大时时的光照照强度，称称为光饱饱和点(ligght satturaatioon ppoinnt)。这这种现象象称为光光饱和现现象

4、（llighht ssatuurattionn）。 出现现光饱和和点的原原因：强强光下暗暗反应跟跟不上光光反应从从而限制制了光合合速率。 一般般来说，光光补偿点点高的植植物其光光饱和点点也高。 如，草草本植物物的光补补偿点与与光饱和和点木木本植物物；阳阳生植物物的阴阴生植物物；C44植物的的C33植物。 光补补偿点低低的植物物较耐荫荫，适于于和光补补偿点高高的植物物间作。如如豆类与与玉米间间作。 从光光合机理理来看，CC3植物物的量子子效率应应比C44植物的的大，因因为C44植物每每固定11分子CCO2要要比C33植物多多消耗22个ATTP。但但实际上上C4植植物的表表观量子子产额常常等于或或

5、高于CC3植物物，这是是由于CC3植物物存在光光呼吸的的缘故。 光合作作用的光光抑制：光能过过剩导致致光合效效率降低低的现象象称为光光合作用用的光抑抑制（pphottoinnhibbitiion of phootossyn- thhesiis）。 光抑抑制现象象在自然然条件下下是经常常发生的的，因为为晴天中中午的光光强往往往超过植植物的光光饱和点点，如果果强光与与其它不不良环境境(如高高温、低低温、干干旱等)同时存存在，光光抑制现现象更为为严重。 光抑抑制主要要发生在在PSIII。在在特殊情情况下，如如低温弱弱光也会会导致PPSI发发生光抑抑制。主主要是光光能过剩剩时，过过多还原原力的形形成引

6、起起NADDP不不足使电电子传递递给O22，形成成超氧阴阴离子自自由基(O2.-)，另另一方面面会导致致还原态态电子的的积累，形形成三线线态叶绿绿素(cchlTT)，cchlTT与分子子氧反应应生成单单线态氧氧(1OO2.)，破坏坏叶绿素素和PSSII反反应中心心的D11蛋白，从从而损伤伤光合机机构。 （22）光质质 对光光合作用用有效的的是可见见光。红红光下，光光合效率率高；蓝蓝紫光次次之；绿绿光的效效果最差差。2、二氧氧化碳（1）CCO2光合曲曲线 当光光合速率率与呼吸吸速率相相等时，外外界环境境中的CCO2浓浓度即为为CO22补偿点点。当光光合速率率开始达达到最大大值(PPm)时时的CO

7、O2浓度度被称为为CO22饱和点点。 在低低CO22浓度条条件下，CCO2浓浓度是光光合作用用的限制制因子，直直线的斜斜率(CCE)受受羧化酶酶活性和和量的限限制。因因而，CCE被称称为羧化化效率。CCE值大大，则表表示Ruubissco的的羧化效效率较高高。 在饱饱和阶段段，COO2已不不再是光光合作用用的限制制因子，而而CO22受体-RuuBP的的量就成成了影响响光合的的因素。由由于RuuBP的的再生受受同化力力供应的的影响，所所以饱和和阶段的的光合速速率反映映了光反反应活性性，因而而Pm被被称为光光合能力力。 C44植物的的CO22补偿点点和COO2饱和和点均低低于C33植物。因因为C4

8、4植物PPEPCC对COO2亲和和力高，即即Km低低，可利利用较低低浓度的的CO22； CC4植物物每固定定一分子子CO22要比CC3植物物多消耗耗2个AATP，因因此其CCO2饱饱和点低低有关。同同时C44植物光光呼吸低低，其光光合速率率反而比比C3植植物的高高。（2）CCO2供供应 凡是是能提高高CO22浓度差差和减少少阻力的的因素都都可促进进CO22流通从从而提高高光合速速率。如如改善作作物群体体结构，加加强通风风，增施施CO22肥料等等。3、温度度 光合合作用的的暗反应应是由酶酶促反应应，其反反应速率率受温度度影响。 光合合作用有有温度三三基点，即即光合作作用的最最低、最最适和最最高温

9、度度。温度度的三基基点因植植物种类类不同而而有很大大差异(表3-6)。CC4植物物的光合合最适温温度一般般在400左右，高高于C33植物的的最适温温度(225左右)。 低温温抑制光光合的原原因主要要是低温温导致膜膜脂相变变，叶绿绿体超微微结构破破坏以及及酶的钝钝化。高高温引起起膜脂和和酶蛋白白的热变变性，加加强光呼呼吸和暗暗呼吸。在一定定温度范范围内，昼昼夜温差差大,有有利于光光合产物物积累。 4、水分分 用于于光合作作用的水水只占蒸蒸腾失水水的1%，因此此，缺水水影响光光合作用用主要是是间接原原因。 （11）气孔孔关闭 气孔运运动对叶叶片缺水水非常敏敏感，轻轻度水分分亏缺就就会引起起气孔导导

10、度下降降，导致致进入叶叶内的CCO2减减少。 （22）光合合产物输输出减慢慢 水分分亏缺使使光合产产物输出出变慢，光光合产物物在叶片片中积累累，对光光合作用用产生反反馈抑制制作用。 （33）光合合机构受受损 中中度的水水分亏缺缺会影响响PSIII、PPSI的的天线色色素蛋白白复合体体和反应应中心，电电子传递递速率降降低，光光合磷酸酸化解偶偶联，同同化力形形成减少少。严重重缺水时时，甚至至造成叶叶绿体类类囊体结结构破坏坏，不仅仅使光合合速率下下降，而而且供水水后光合合能力难难以恢复复。 （44）光合合面积减减少 水水分亏缺缺使叶片片生长受受抑，叶叶面积减减小，作作物群体体的光合合速率降降低。 水

11、分分过多也也会影响响光合作作用。土土壤水分分过多时时，通气气状况不不良，根根系活力力下降，间间接影响响光合作作用。5、矿质质营养 矿质质营养直直接或间间接影响响光合作作用。NN、P、SS、Mgg是叶绿绿体结构构中组成成叶绿素素、蛋白白质和片片层膜的的成分；Cu、FFe是电电子传递递体的重重要成分分；磷酸酸基团是是ATPP、NAADPHH以及光光合碳还还原循环环中许多多中间产产物的成成分；MMn和CCl是光光合放氧氧的必需需因子；K和CCa对气气孔开闭闭和同化化物运输输具有调调节作用用。因此此，农业业生产中中合理施施肥的增增产作用用，是靠靠调节植植物的光光合作用用而间接接实现的的。6、光合合作用

12、的的日变化化 温暖暖、晴朗朗、水分分供应充充足时，光光合速率率日变化化呈单峰峰曲线。日日出后光光合速率率逐渐提提高，中中午前后后达到高高峰，以以后降低低，日落落后净光光合速率率出现负负值。 气温温过高，光光照强烈烈，光合合速率日日变化呈呈双峰曲曲线。大大的峰出出现在上上午，小小的峰出出现在下下午，中中午前后后光合速速率下降降，呈现现光合“午午睡”现现象(mmiddday deppresssioon)。引引起光合合“午睡睡”的原原因：大大气干旱旱和土壤壤干旱（引引起气孔孔导度下下降）；CO22浓度降降低，光光呼吸增增强。光光合“午午休”造造成的损损失可达达光合生生产的330%以以上。二、 内内部因素素对光合合作用的的影响1、 叶叶龄 叶片片的光合合速率与与叶龄密密切相关关。幼叶叶净光合合速率低低，需要要功能叶叶片输入入同化物物；叶片片全展后后，光合合速率达达最大值值（叶片片光合速速率维持持较高水水平的时时期，称称为功能能期）；叶片衰衰老后，光光合速率率下降。2 、同同化物输输出与累累积的影影响 同化化产物输输出快，促促进叶片片的光合合速率；反之，同同化产物物的累积积则抑制制光合速速率。