光合生理研究现状.ppt

光合作用的发现 公元前3世纪，古希腊哲学家亚里士多德提出，植物生长在土壤中，土壤是构成植物体的原材料。 1627年，荷兰人Van Helmont的盆栽柳树称重实验 他将一株2.3kg重的小树种在重90.9kg的干土中，用雨水浇灌５年。小树长成重76.7kg，而土壤只比试验开始时减少57g。 由此试验不难看出：植物生长所需的大部分物质并非来自于土壤。 1771年，英国普里斯特利的实验 1779年，荷兰的英恩豪斯证明只有植物的绿色部分在光下才能起使空气变好的作用。 1804年，法国的索叙尔通过定量研究进一步证明二氧化碳和水是植物生长的原料。 1845年，德国的迈尔发现植物把太阳能转化成了化学能。 1864年，德国的萨克斯发现光合作用的过程中产生了淀粉。 萨克斯的实验 1880年，美国恩吉尔曼实验 1897年，首次在教科书中称它为光合作用。 20世纪30年代，美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法研究了“光合作用中释放的氧到底来自水还是来自二氧化碳”这个问题，得到了光合作用产生的氧气全部来自于水的结论。 20世纪40年代初，美国的卡尔文等科学家用小球藻做试验：用C14标记的二氧化碳供小球藻进行光合作用，然后追踪检测其放射性，最终探明了二氧化碳中的碳在光合作用中转化成有机物中碳的途径，这一途径被称为卡尔文循环。 鲁宾、卡门实验 光合作用的场所——叶绿体 叶绿体色素具有吸收光能、传递光能、转化光能的作用。 什么是光合作用 光合作用(photosynthesis)：是绿色植物通过叶绿体，利用可见光中的光能，把二氧化碳和水合成为储存能量的糖类（通常指葡萄糖），并且释放出氧气的过程。 光合作用的过程 光合作用有关化学方程式 水的光解：H2O→2H++1/2O2 递氢：NADP+2e-+H+→NADPH 递能：ADP+Pi →ATP CO2的固定： CO2+C5化合物→2C3化合物 有机物的生成（C3的还原）：2C3化合物→（CH2O）+C5化合物 耗能：ATP →ADP+Pi 能量转化过程：光能→不稳定的化学能（能量储存在ATP的高能磷酸键中） →稳定的化学能（糖类即淀粉的合成） 光、暗反应的联系：两者是一个整体，两者紧密联系。光反应为暗反应提供能量（ATP）和还原剂（NADPH），暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料。 光反应和暗反应的比较 影响光合作用的外界条件 光照：光合作用是一个光生物化学反应，所以光合速率随着光照强度的增加而加快，但超过一定范围之后，光合速率的增加变慢，直到不再增加。 CO2： CO2是绿色植物进行光合作用的原料，在一定范围内提高其浓度能提高光合作用速率，当浓度增加到一定值之后光合作用速率不再增加，因为光合作用的产物有限。 温度：光合作用中的化学反应都是在酶的催化作用下进行的，而温度直接影响酶的活性。温度与光合速率的关系就像温度与酶之间的关系，有一个最适温度。 矿质元素：矿质元素直接或间接影响光合作用。例如：N是构成叶绿素、ATP、酶的化合物的元素，P是构成ATP的元素，Mg是构成叶绿素的元素。 水分：水分既是光合作用的原料之一，又可影响叶片气孔的开闭，间接影响CO2的吸收。缺水时光合速率下降。 光合作用的意义 1、生物界中有机物的来源； 2、维持大气中氧和二氧化碳的相对稳定； 3、对生物的进化具有重要作用； 4、生物生命活动所需能量的最终来源。 总之，从物质转变和能量转变的过程来 看，光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢。 光合作用与生产生活 研究进展与展望 我国最早进行植物光合生理生态学研究的是李继侗,他发表的论文《光对光合速率变化的瞬时效应》,可以说是对两个光系统的先驱报告.在1960年-1980年从生理生态学角度开展的大田光合生理研究,对传统的群落光合模型作了修订.以兴安岭和长白山红松针阔混交林、内蒙古草原、亚热带杉木针阔混交林结构与光合生产的研究也是群体水平的工作.这些工作与国际地圈与生物圈计划（IGBP）研究中光合生产、矿质营养元素循环的目标一致,成为群体光合生理生态的一个特殊领域。 草原植物光合生理生态系统的研究 1979年中国科学院草原生态系统定位研究站建站时就开始了这方面的研究,在站内建立了光合生理生态实验室,实现了对同化室的光照、温度和湿度等因素的调控,组装了适合野外测定的光合测定车;采用了红外线、CO2分析仪和同化室联用法多种测定形式.20多年来,在自然条件下着重研究了草原植物光合作用的日进程类型及其与生态因子的关系;实验室条件下植物叶片光合速率、光呼吸速率、暗呼吸速率与光合速率同光照、大气温度、湿度和CO2浓度、土壤水分和养分等不同生