實(shí)驗(yàn)四光合作用測(cè)定儀的使用_minimizer

1、會(huì)計(jì)學(xué)1實(shí)驗(yàn)四光合作用測(cè)定儀的使用實(shí)驗(yàn)四光合作用測(cè)定儀的使用_minimizer 照射到葉片表面日光輻射在光合過(guò)程中的能量損耗 能 量 損 失 損耗占總能量(%) 留下光能(%)1.到達(dá)葉片表面日光輻射 0 1002.光合無(wú)效輻射(400nm，700nm) 47 533.反射、透射 及非葉綠體組織吸收損失約30% 16 374.吸收光能傳遞到反應(yīng)中心色素過(guò)程中損失約24% 9 285.激發(fā)態(tài)能量在轉(zhuǎn)化成葡萄糖等過(guò)程中損失68% 19 96.光、暗呼吸損失3445% 4 5 諾貝爾獲獎(jiǎng)?wù)吲c光合作用 11915年 德國(guó)人 R. 威爾斯泰特 提出葉綠素結(jié)構(gòu)21930年 德國(guó)人 H. 非舍爾 人工合成

2、葉綠素31938年 德國(guó)人 R. 庫(kù)恩 胡蘿卜素結(jié)構(gòu)與功能41961年 美國(guó)人 M. 卡爾文 碳同化卡爾文循環(huán)51965年 美國(guó)人 R.B. 伍德沃德 合成葉綠素 Vb1261978年 英國(guó)人 P. D. 米切爾 提出化學(xué)滲透學(xué)說(shuō)7. 1988年 德國(guó)人 JJ. 戴森霍弗 獲得細(xì)菌反應(yīng)中心晶體81992年 美國(guó)人 R.A. 馬庫(kù)斯 光能轉(zhuǎn)換機(jī)理91997年 美、英、丹麥 3人 ATP酶的作用機(jī)理光合作用的總反應(yīng)式： 紅外線分析儀測(cè)定CO2的消耗 氧電極測(cè)定O2的釋放 稱重法測(cè)定有機(jī)物的積累(半葉法)葉綠體光研究光合作用的工具：光反應(yīng) 葉綠素?zé)晒鈨x、氧電極暗反應(yīng) 光合儀群體光合光合儀、光譜儀（一

3、）、光合儀的測(cè)定原理 在CO2/H2O濃度較低時(shí)， CO2/H2O氣體對(duì)紅外線輻射的吸收量與CO2濃度呈線性關(guān)系。 只要測(cè)得通過(guò)含有CO2/H2O的氣體后紅外線剩余能量的大小，即可知CO2/H2O氣體濃度。 1. 配有4個(gè)高精度的紅外線CO2/H2O分析儀,同時(shí)差分測(cè)定葉室中CO2和H2O的變化,來(lái)計(jì)算光合速率和蒸騰速率。2. 測(cè)量精度： CO2: 在300ppm為0.2ppm H2O: 在50mb為0.03mb3.自動(dòng)調(diào)零和差分平衡校正功能。 內(nèi)置CO2鋼瓶供氣，在0-2000ppm范圍內(nèi)精確控制和測(cè)量濕度控制：可以從0到飽和濕度范圍內(nèi)隨意增加和降低濕度. 配有小巧可即插式、隨意裝卸的紅/白

4、光光源 （二極管光源，LED），最高光強(qiáng)度達(dá)到 2000molm-2s-1 可通過(guò)鍵盤在 0-2000 molm-2s-1范圍內(nèi)隨意控制光強(qiáng)。葉片溫度控制： 在低于大氣溫度10和50范圍內(nèi)隨意控制； 松針型葉葉室窄葉葉室地衣/苔蘚同化室球形葉室根據(jù)用戶要求特制的葉室擬南芥葉室全自動(dòng)擬南芥葉室 環(huán)境因素對(duì)光合作用的影響 凈光合速率 (Net Photosynthesis Rate or Assimilation) Pn蒸騰速率 (Transpiration Rate or Evaporation) E 氣孔導(dǎo)度 (Stomatal Conductance) Gs 細(xì)胞間隙CO2濃度 (Inter

5、nal CO2) Ci測(cè)定所需注意事項(xiàng)水分利用效率 (Water Use Efficiency) WUE水分利用效率：是指植物蒸騰消耗單位重量的水分所 同化的CO2的量，常用凈光合速率與 蒸騰速率的比值表示。WUE = Pn / E水分利用效率主要應(yīng)用： 植物的抗旱研究中，比較相同產(chǎn)量下，植物需要水的量氣孔限制值的計(jì)算：Farquhar & Sharkey(1982) : 只有當(dāng)細(xì)胞間隙CO2濃度降低和氣孔限制值升高時(shí)，才是氣孔限制。 (Farquhar GD, Sharkey TD, Ann Rev Plant Physio,1982,33:317-345)氣孔限制值主要應(yīng)用： 水分

6、脅迫等逆境條件下分析光合降低的原因Sharkey的方法：L = 1-A/A0 A：為有氣孔阻力時(shí)的光合速率，A0 ：為氣孔阻力為0時(shí)的光合速率Berry的方法：L = 1-Ci/Co Ci：細(xì)胞間隙CO2濃度，Co ：外界CO2濃度2、光合作用的日變化 Diurnal variation of photosynthesis 光合日變化的曲線在農(nóng)學(xué)，園藝等和產(chǎn)量相關(guān)的專業(yè)廣泛應(yīng)用Pn010203040681012141618Pn(mol.m-2.s-1)結(jié)莢期（PS）鼓粒（SF1）鼓粒后期（SF2）Pn010203040681012141618Time of the day (hour)Pn(m

7、ol.m-2.s-1)CK1D1W 1Pn-50510152025681012141618Time of the day (hoour)Pn(mol.m-2.s-1)CK2D2W2Pn-4-2024681012681012141618Time of the day(hour)Pn(mol.m-2.s-1)CK3D3W3長(zhǎng)期干旱(D)、淹澇(W)及正常澆水(CK)大豆倒數(shù)第1、4、7位葉片光合日變化1st node4th node7th node光合作用日變化測(cè)定時(shí)需要注意的問(wèn)題：1 選擇完全晴朗的天氣（多云，大風(fēng)天氣不適合測(cè)定）；2 測(cè)定過(guò)程完全自然條件，不控光，不控溫，不控濕度；3 不是同一

8、天測(cè)定的數(shù)據(jù)之間不能進(jìn)行比較。3.1 光-光合響應(yīng)曲線測(cè)定光強(qiáng)-光合曲線表 觀 量 子 效 率 AQYdPn/dPFD（飽和光強(qiáng)） 光補(bǔ)償點(diǎn)呼吸速率光補(bǔ)償點(diǎn)飽和光強(qiáng)表觀量子效率 AQY暗呼吸速率通過(guò)光響應(yīng)曲線得出以下重要參數(shù)光補(bǔ)償點(diǎn)和飽和光強(qiáng)是區(qū)分陰生和陽(yáng)生植物的重要參數(shù); AQY反映植物光能利用率和光抑制的指標(biāo)。光-光合響應(yīng)曲線測(cè)定時(shí)需要注意的問(wèn)題：1 選擇完全晴朗的天氣，材料在光下進(jìn)行充分的光啟動(dòng)；2 測(cè)定光-光合響應(yīng)曲線時(shí)從高光強(qiáng)到低光強(qiáng)測(cè)定，光強(qiáng)測(cè)定順序：1800、1500、1200、1000、800、600、400、300、200、100、50、0molm-2s-1；3 每個(gè)光強(qiáng)下要

9、穩(wěn)定1-2分鐘。 3.2 CO2-光合響應(yīng)曲線測(cè)定CO2補(bǔ)償點(diǎn)CO2飽和點(diǎn)CE 羧化效率CO2補(bǔ)償點(diǎn)飽和CO2濃度羧化效率 (CE=dPn /dCi)通過(guò)CO2響應(yīng)曲線得出以下重要參數(shù)CO2補(bǔ)償點(diǎn)是區(qū)分C3和C4植物的重要參數(shù); CE反映RUBP羧化酶的有效活性。不同節(jié)位大豆葉片的CO2光合響應(yīng)曲線CO2-光合響應(yīng)曲線測(cè)定時(shí)需要注意的問(wèn)題：1 選擇完全晴朗的天氣，材料在光下進(jìn)行充分的光啟動(dòng)；2 測(cè)定光-光合響應(yīng)曲線時(shí)從低CO2濃度到高CO2濃度測(cè)定，測(cè)定順序：50、100、150、200、300、400、600、800、1000、1200、1400、1600mol mol-1；CO2-光合響應(yīng)

10、曲線作圖是要用 Ci 對(duì) Pn 作圖 除此之外，光合儀還可以用來(lái)測(cè)定溫度光合響應(yīng)曲線；濕度光合響應(yīng)曲線；結(jié)合熒光儀還可以研究光合電子傳遞的能量分配等等。TPS-2光合作用測(cè)定系統(tǒng)操作指南美國(guó)（原英國(guó)）PP Systems公司中國(guó)區(qū)總部漢莎科學(xué)儀器有限公司 山東泰安(271018)電 話傳真一、 注意事項(xiàng) 在TPS內(nèi)沒(méi)有放電池時(shí)不要將TPS與電池充電器連接。 只能使用PP Systems公司提供的電池充電器。 12伏的電池充電器可作為主機(jī)的外接電源，又可作為主機(jī)內(nèi)部的電池充電。 TPS絕對(duì)不能進(jìn)水，所以不能將水泡流量計(jì)用于TPS系統(tǒng)，在水分

11、有可能進(jìn)入主機(jī)的環(huán)境中不要使用TPS。 不要將TPS直接與氣體鋼瓶連接使用。必須要用一個(gè)三通管，一個(gè)管口與氣體鋼瓶連接，一個(gè)管口與TPS連接，第三個(gè)管口通過(guò)一個(gè)30cm長(zhǎng)的管子連接到大氣。 如果打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)時(shí)TPS不能啟動(dòng)，或者只有泵啟動(dòng)但屏幕沒(méi)有顯示，檢查電池是否充滿電。 如果需要向廠家或代理商咨詢，請(qǐng)?zhí)峁┐鎯?chǔ)器的版本和儀器的序列號(hào)。打開(kāi)TPS的開(kāi)關(guān)就會(huì)顯示這些信息。二、TPS-2光合儀的基本配置葉室主機(jī)NoImageTPS-2光合儀的基本配置LED光源濾紙片吸收管TPS-2光合儀的基本配置數(shù)據(jù)傳輸線充電器電源線連接葉室分析氣管A連接葉室參比氣管B操作鍵盤連接充電器電源開(kāi)關(guān)顯示屏連接葉室連接

12、數(shù)據(jù)傳輸線顯示屏亮度調(diào)節(jié)孔干燥劑管堿石灰管堿石灰管三、TPS-2光合儀基本性能（一）CO2/H2O分析儀測(cè)定原理 CO2對(duì)紅外線的最大吸收波長(zhǎng)是4.26m。TPS利用這一吸收特點(diǎn)測(cè)定CO2的濃度。分析儀是由一個(gè)紅外光源和一個(gè)內(nèi)部高度拋光的、氣體可以經(jīng)過(guò)的鍍金管組成，檢測(cè)器有一個(gè)只允許4.26m的紅外光通過(guò)的窗口，只對(duì)CO2作出響應(yīng)。CO2濃度的測(cè)量范圍為02000ppm。CO2H2O（二）TPS-2光合儀測(cè)定原理 TPS是一個(gè)可以同時(shí)測(cè)定植物葉片的CO2同化作用（光合或呼吸）和蒸騰作用的系統(tǒng)，為開(kāi)放式氣路。 葉片夾入同化室后，給予適當(dāng)光照，穩(wěn)定的CO2和H2O以固定氣體流量進(jìn)入同化室，通過(guò)主機(jī)

13、的紅外分析儀測(cè)定出參比氣CO2和H2O濃度與流出同化室氣體中的分析氣CO2和H2O濃度，得到CO2和H2O濃度差。根據(jù)同化室中氣體的流量和CO2/H2O濃度差計(jì)算出被測(cè)葉片的CO2同化速率、蒸騰速率，計(jì)算出氣孔導(dǎo)度、細(xì)胞間隙的CO2濃度。 鍵盤功能 09為正常的數(shù)字輸入鍵。 Y=Yes，接受一個(gè)數(shù)值，或進(jìn)入下一菜單。 N=No，結(jié)束一個(gè)操作時(shí)按此鍵。 R=在測(cè)量狀態(tài)下，按此鍵記錄測(cè)定結(jié)果。 X=轉(zhuǎn)換，在測(cè)量狀態(tài)時(shí)，按此鍵在測(cè)定參數(shù)和計(jì)算結(jié)果的數(shù)據(jù)之間交替顯示。 液晶顯示器有16個(gè)字符2行，在顯示屏的左側(cè)有一個(gè)小孔，可以用一個(gè)螺絲刀調(diào)節(jié)電位器來(lái)控制顯示器的對(duì)比度。 在高溫和高光強(qiáng)度下使用時(shí)，建議

14、給TPS主機(jī)遮蔭。 液晶顯示器顯示器調(diào)節(jié)電位器 1.連接葉室：開(kāi)放式氣路對(duì)氣路的連接要求非常嚴(yán)格，不能反接。 PLC A是分析氣路的出氣口，葉室管子上標(biāo)有“A”； PLC R是葉室參比氣供應(yīng)進(jìn)氣口，葉室管子上標(biāo)有“R”。 將葉室的氣路管R與A分別連接到主機(jī)上的PLC R接口和PLC A接口上。葉室電信號(hào)插頭連接到TPS前面板上，標(biāo)有PLC的15針電信號(hào)插頭連接到插口上。 1REC：測(cè)定與記錄2CAL：校正 3DMP：數(shù)據(jù)輸出 4CLR：清除內(nèi)存 5CLK：時(shí)鐘校正 6DIAG：診斷按1進(jìn)入測(cè)定模式顯示以下菜單： 1REC 2CAL 3DMP 4CLR 5CLK 6DIAG2. 打開(kāi)主機(jī)電源，顯

15、示主菜單：SET PLC 1:BROAD 2:UNIVERSAL 1 REC:M/A 2 INT:001 FLO:300選擇葉室后顯示設(shè)置菜單1：1 REC：記錄類型；A：自動(dòng)記錄；M：按R鍵手動(dòng)記錄，按“1”鍵在“A”和“M”間轉(zhuǎn)換；2 INT：自動(dòng)記錄的時(shí)間間隔，時(shí)間為輸入數(shù)字10秒。選擇手動(dòng)（M）記錄后，INT值為“0”FLO ：氣體流量，固定值，不需要設(shè)定。 按“1”鍵選擇記錄方式，如果選擇A后，必須再設(shè)定間隔時(shí)間；按“Y”鍵，然后顯示：1 LIGHT=SUN(or LED)2 LEAF AREA=02.51LIGHT：設(shè)置光源類型；SUN為自然光， LED：人工光源。 2LEAF A

16、REA ：葉面積,選擇BROAD葉室默認(rèn)2.5。 該值可以根據(jù)夾入葉室內(nèi)的實(shí)際葉面積修改。 單位：cm2 按“1” 鍵選擇光源類型； 按“2” 鍵輸入葉面積； 按“Y”鍵，然后顯示：設(shè)置菜單2 ： 1 P:01 R:01 FREE RECORDS nnn1 P：小區(qū)號(hào)，用戶輸入，用于識(shí)別不同處理；R： 記錄號(hào)，如改變小區(qū)號(hào)，記錄號(hào)重新設(shè)置為01；FREE RECORDS nnn：存儲(chǔ)器能夠存儲(chǔ)測(cè)定結(jié)果的數(shù)量。 按“1”鍵可以改變小區(qū)號(hào)，輸入?yún)^(qū)號(hào)范圍01-89。 按“Y”鍵，然后儀器進(jìn)入預(yù)熱狀態(tài)，屏幕顯示: WARM UP DELAY TPS TEMP.= 40設(shè)置菜單3： C nnnn +/-

17、nnn Q nnnn H nn.n +/-nn.n T nn.nC：參比CO2濃度，以ppm為單位；+/-nnn：分析氣與參比氣CO2濃度差值，單位ppmQ：光量子通量密度，單位molm-2s-1；H：參比水蒸氣壓，以毫巴為單位（0.075.0）；+nn.n ：分析氣與參比氣水蒸氣壓之間的差值， 以毫巴為單位；T：葉室溫度，以為單位。當(dāng)完成預(yù)熱后（55），顯示測(cè)定菜單： 按轉(zhuǎn)換鍵（X）可以交替顯示測(cè)定數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果： E nn.nn G nnnn T nnA +/-nn.n CI nnnnE：蒸騰速率，以mmolm-2s-1為單位；G：氣孔導(dǎo)度，以mmolm-2s-1為單位；T：葉片溫度，以為

18、單位；A：光合/呼吸速率，單位：molm-2s-1； 正 值為光合速率，負(fù)值為呼吸速率。CI：細(xì)胞間隙CO2濃度，以ppm為單位。 選擇待測(cè)葉片夾入同化室，給以適當(dāng)?shù)墓庹?，觀察CO2值和水分差值變化，待CO2值穩(wěn)定后(40秒1min)按“X”轉(zhuǎn)換鍵觀察結(jié)果，或按0/R鍵存儲(chǔ)測(cè)定結(jié)果。一個(gè)葉片的測(cè)定結(jié)束，進(jìn)行另一葉片的測(cè)定。3. 光合速率的測(cè)定E 02.01 G 0120 T 25.A +18.3 CI 0098 C 0385 -035 Q 0600 H 09.2 05.8 T 26.6 在測(cè)定狀態(tài)下，按“1”鍵返回到設(shè)置菜單1，用于改變記錄方式；修改完畢，按“Y”鍵返回到測(cè)定狀態(tài)。 按“2”鍵

19、返回到設(shè)置菜單2，用于改變光源類型或葉面積；修改完畢，按“Y”鍵返回到測(cè)定狀態(tài)。 按“3”鍵返回到設(shè)置菜單3，用于改變小區(qū)號(hào)。修改完畢，按“Y”鍵返回到測(cè)定狀態(tài)。 按“Y”鍵返回到 “Control setting” 菜單，用于改變光強(qiáng)、CO2、H2O等；修改完畢，按“Y”鍵返回到測(cè)定狀態(tài)。按“N”鍵返回主菜單 當(dāng)TPS處于測(cè)量狀態(tài)時(shí)，不要關(guān)機(jī)，否則可能導(dǎo)致數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器被破壞。當(dāng)TPS處于測(cè)量狀態(tài)時(shí)，按N鍵返回到主菜單，然后再關(guān)機(jī)，這一點(diǎn)非常重要。 注 意！實(shí)驗(yàn)內(nèi)容【目的和要求】掌握光合測(cè)定儀器的使用方法及測(cè)定步驟；學(xué)會(huì)個(gè)體光合作用效率的測(cè)定方法；分析比較光合速率與環(huán)境因子之間的關(guān)系?！局攸c(diǎn)和難點(diǎn)】光合測(cè)定儀使用方法和測(cè)定時(shí)應(yīng)注意事項(xiàng)。1、在校園內(nèi)選取