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光合速率测定中常见错误

1 天气阴时测定光合速率

这是*常见的使用错误,很多用户在打电话咨询说光合仪数值稳定过程非常慢或者测定的光合数据很低,排除很多因素之后,*后一问原来是当地阴天。

阴天测定光合速率为啥稳定特别慢(一般要10分钟以上),而且测得的光合数值往往非常低呢?

光合作用分为光反应和暗反应两个过程,光反应是从叶绿素吸收光能到光能转换为电能,经过电子传递后将电能传递到NADP+,生成NADPH同时也会生成ATP,将电能转换为活跃的化学能的过程,这个过程相对比较快。暗反应是将光反应产生的NADPH和ATP经过卡尔文循环,将活跃的化学能转化为稳定的化学能的过程。而卡尔文循环中得很多酶需要在光下一段时间(10分钟以上)才有活性,如RUBP羧化酶等。

因此在阴天时,由于外界的光强比较低不能有效的激活卡尔文循环中相关酶的活性。所以测定的光合数据往往比较低。就算是在仪器自身光源的照射下,也要一段时间(10分钟以上)光合速率值才能稳定,酶的活性需要类囊体腔内的H+浓度积累到一定程度才能激活。然后通过磷酸化或去磷酸化的过程,这个过程需要一段时间。因此在阴天测定光合速率时往往光合数值稳定的非常慢

常有客户说,我的实验需要测定光合的时候正好赶上阴天,我还必须要测定光合速率怎么办?

首先说建议不要阴天时测定光合数据,如果非要测定有以下几种情况

有时可以合理安排实验的避开阴天。

比如实验:花后每隔一周检测一次光合速率的变化,以汇出光合速率在开花之后的变化曲线。

这样的实验不需要严格的按照实验设计中设定的日期测定光合速率,比如需要在5月30日测定这**的光合速率,提前看天气预报,如果这天预报有雨,那可以在5月31日测定也完全可以,如果31日也是阴天可以选择29日测定,不需要很恪守圆规。

有些室内的实验在阴天时候可以给予人工光源的照射,测定前1小时将被测定的材料置于人工光源下(人工光源的强度需要在800umol/m-2/s-1以上),让酶的活性充分被激活。然后正常进行测定即可。

对于室外的实验如果阴天非要测定,则每个被测样品需要在仪器的光源下稳20分钟后等数据稳定后读数,但是对于需要测定大量样品的实验就不能测定了。

虽然以上三种办法可以在一定程度上解决阴天测定光合数据的情况,然而阴天时光合速率不仅仅受到光照的影响,湿度,温度也会在一定程度上影响光合速率。在阴天温度,湿度和正常天气相似时对光合影响不大,如果湿度很大时会影响气孔导度,进而影响光合速率。因此建议能避开尽量避开。

下雨天一定不能测定,光合仪是严格不能进水的,不论什么光合仪只要有液态水进入光合仪,一定会受到*严重的损坏,这种损坏是不可修复的,只能更换*贵的部件。

2 外界CO2浓度变化非常大时测定或者CO2浓度不稳定时测定

CO2是光合作用的反应底物,改变底物浓度就会影响反应速率。因此稳定的CO2浓度是测定稳定光合速率的必要前提。CO2波动时测定光合数据一定是错误的,就像是做液相色谱,基线都不稳,测定的数据没有意义一样。

提供稳定的CO2浓度有两种方法,一是仪器自带的钢瓶供气,二是缓冲瓶供气

对于使用钢瓶供气一般限于**的光合仪如CIRAS-2,Li-6400等。使用钢瓶供气能够提供稳定的CO2进气。缺点是钢瓶价格相对较高高。然而部分光合仪因为没有CO2气瓶,因此只能用缓冲瓶供CO2。

不用缓冲瓶直接测定是常见的错误之一

很多使用者在使用的时候不了解缓冲瓶的原理,认为大气CO2是相对稳定的一般在370-410ppm之间,因此可以不用缓冲瓶。然而在实验的过程中由于人在仪器旁边操作,人的呼吸会造成仪器周围CO2浓度的波动。缓冲瓶的原理就是起到CO2浓度缓冲的作用,即使周围环境CO2浓度发生较大变化也不会造成缓冲瓶内CO2气体的大幅度波动。

正确的测定是进气口的CO2浓度波动不能超过0.2-0.5ppm,否则测定的数据是不稳定的。

3 下午进行光合速率的测定

首先要明确除非是测定光合作用日变化曲线,否则不要下午进行光合速率的测定。

经常有用户下午打电话咨询说光合数据非常低,问后才知不是测定光合作用的日变化。下午测定光合数据往往比较低,原因如下:

经过中午的强光,高温,叶片往往受到光抑制,光抑制主要表现是强光下植物光化学效率的降低,一般用荧光参数Fv/Fm反映。光合也会受到抑制,光合能力下调;

中午的强光,高温会诱导气孔的关闭,气孔关闭后通过气孔限制抑制光合作用;

很多叶片的气孔具有明显的节律性,气孔节律性的关闭也可以抑制光合能力。

4 测定光合时没有对被测材料进行筛选

这种错误经常见,尤其是一些转基因材料,由于基因插入位点不同,本身材料和材料之间差异就非常大,这样测定光合数据往往重复性很差,或者不能测定出理想的数据。测定光合作用不同于测定基因的存在与否,测定基因是否存在,是一个检测有无的实验,只要植物存在这个基因不管生长差异多大,都可以测定出来,而测定光合数据,是一个受材料本身和环境因子影响极大的实验。需要选择生长一致的材料进行实验。

光合参数和植物生长的状况显著相关,因此测定光合数据的时候要首先选择生长一致的材料进行测定或者处理前就要选择生长一致的材料。自然界广泛存在正态分布现象,即使是在相同的环境中生长的材料本身也存在着差异。因此在测定光合的时候选择生长一致的材料特别重要。忽略材料之间的差异在测定的时候会出现标准差很大,重复性不好的现象,更有甚者会导致数据出现错误。

除了要选择生长一致的材料外,还需要选择相同的叶位,角度,朝向一致的叶片进行测定才有意义。

5 用荧光数据直接代替光合数据

由于光合数据测定时需要注意的问题很多,而且测定速度相对比较慢,而荧光数据测定迅速,重复性相对比较好,再加上很多人的误导,结果导致很多初学者喜欢用荧光数据来代替光合数据,甚至用荧光参数直接代替光合数据。虽然在非逆境条件下,有荧光参数和光合数据是成正相关的关系,可是我们也不能用荧光参数来代替光合数据使用。光合数据是*直接的反映植物生长的数据,荧光数据是为了进一步解释和说明光合数据的,解释和说明光合变化原因的,如果离开了光合单独谈荧光,就失去了荧光的意义。

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