植物葉片光合速率的測定(改良半葉法）

光合速率測定是植物生理學的基本研究方法之一，在作物豐產生理、作物生態、新品種選育、以及光合作用基本理論研究方面都有著廣泛的用途。

根據光合作用的總反應式：

C022H2O→ (CH2O)O2H2O

光合強度原則上可以用任何一反應物消耗速度或生成物的產生速度來表示。由于植物體內水分含量很高，而且植物隨時都在不斷地吸水和失水，水參與的生化反應又特多，即體內水分含量經常變動，所以實際上不能用水的含量變化來測定光合速率。在科學實驗中可用以下方法方式來測定和表示光合速率(表9—1)，其中最常用的方法有：改良半葉法，紅外線CO-2分析法，和氧電極法。以下介紹主要介紹“改良半葉法”。

改良半葉法：

原理

同一葉片的中脈兩側，其內部結構，生理功能基本一致。將葉片一側遮光或一部分取下置于暗處，另一側留在光下進行光合作用，過一定時間后，在這葉片兩側的對應部位取同等面積，分別烘干稱重。根據照光部分干重的增量便可計算光合速率。

為了防止光合產物從葉中輸出，可對雙子葉植物的葉柄采用環割，對單子葉植物葉片基部用開水燙，或用三氯醋酸(蛋白質沉淀劑)處理等方法來損傷韌皮部活細胞，而這些處理幾乎不影響水和無機鹽分向葉片的輸送。

器材與試劑

器材：FS剪刀、分析天平、稱量皿(或鋁盒)、烘箱、刀片、金屬(有機玻璃也可)模板(或打孔器)、紗布、熱水瓶或其他可攜帶的加熱設備、夾子、有蓋搪瓷盤等。

試劑：fs三氯乙酸、石蠟。

方法與步驟

1．選擇測定樣品：實驗可在晴天上午8—9點鐘開始，預先在田間選定有代表性的葉片(如葉片在植株上的部位、年齡、受光條件等)10張，掛牌編號。

2．葉子基部處理：

(1)棉花等雙子葉植物，可用刀片將葉柄的外皮環割0.5cm左右，切斷韌皮部運輸。

(2)小麥、水稻等單子葉植物，可用剛在開水中浸過的用紗布或棉花包裹的夾子將葉片基部燙20秒左右，傷害韌皮部。也可用110—120℃的石蠟燙。

(3)5%—10%的三氯乙酸進行化學環割，殺傷篩管活細胞。

為了使燙后或環割等處理的葉片不致下垂影響葉片的自然生長角度，可用錫紙、橡皮管或塑料管包繞，使葉片保持原來的著生角度。

3．剪取樣品：葉基部處理完畢后，即可剪取樣品，記錄時間一般按編號次序分別剪下對稱葉片的一半(中脈不剪下)，并按編號順序將葉片夾于濕潤的紗布中，將葉置于暗處。4－5小時后(光照好，葉片大的樣品，可縮短處理時間)，再依次剪下另外半葉，同樣按編號夾于濕潤紗布中。兩次剪葉的次序與所化時間應盡量保持一致，使各葉片經歷相同的光照時數。

4．稱重比較：用適當大小的模板和單面刀片(或打孔器)，在每個半片葉的中部各切(打)下同樣大小的葉面積，將光暗處理的葉塊分別放在兩個稱量皿(或鋁盒)中(必要時放在20個稱量皿中，每一樣品放入一個稱量皿)，在80—90℃下烘至恒重(約5小時)，在分析天平上稱重(或分別稱重)比較，按表９－２填入測定數據,并計算結果。

光合速率(mg干物·dm-2·h-1)=(光-暗)葉片干重增量(mg)/葉面積(dm-2)×光合時間(h)

由于葉片內光合產物主要為蔗糖與淀粉等碳水化合物，而1摩爾量的C02可形成1摩爾量的(CH-2O)，故將干物質重量乘系數

1.47(WC02／W(CH2O)=44／30=1.47)

便得C02同化量，光合速率單位轉化為mgCO-2·dm-2·h-1。

參考文獻

上海植物生理學會編，1985，植物生理學實驗手冊，上海科學技術出版 98-100