光合生理研究現狀光合生理研究現狀第1頁光合作用發覺光合作用場所光合作用過程光合作用意義研究進展與展望光合作用光合生理研究現狀第2頁光合作用發覺公元前3世紀，古希臘哲學家亞里士多德提出，植物生長在土壤中，土壤是組成植物體原材料。1627年，荷蘭人VanHelmont盆栽柳樹稱重試驗他將一株2.3kg重小樹種在重90.9kg干土中，用雨水澆灌５年。小樹長成重76.7kg，而土壤只比試驗開始時降低57g。由此試驗不難看出：植物生長所需大個別物質并非來自于土壤。光合生理研究現狀第3頁1771年，英國普里斯特利試驗結論：綠色植物含有更新空氣能力。光合生理研究現狀第4頁1779年，荷蘭英恩豪斯證實只有植物綠色個別在光下才能起使空氣變好作用。1804年，法國索敘爾經過定量研究深入證實二氧化碳和水是植物生長原料。1845年，德國邁爾發覺植物把太陽能轉化成了化學能。1864年，德國薩克斯發覺光合作用過程中產生了淀粉。光合生理研究現狀第5頁薩克斯試驗在暗處放置幾個小時葉片二分之一曝光，二分之一遮光碘蒸氣處理結論：綠色葉片在光合作用中產生了淀粉光合生理研究現狀第6頁1880年，美國恩吉爾曼試驗黑暗中光合生理研究現狀第7頁光照下結論:光合作用能夠釋放氧氣，氧氣由葉綠體釋放.光合生理研究現狀第8頁1897年，首次在教科書中稱它為光合作用。20世紀30年代，美國科學家魯賓和卡門采取同位素標識法研究了“光合作用中釋放氧到底來自水還是來自二氧化碳”這個問題，得到了光合作用產生氧氣全部來自于水結論。20世紀40年代初，美國卡爾文等科學家用小球藻做試驗：用C14標識二氧化碳供小球藻進行光合作用，然后追蹤檢測其放射性，最終探明了二氧化碳中碳在光合作用中轉化成有機物中碳路徑，這一路徑被稱為卡爾文循環。光合生理研究現狀第9頁

魯賓、卡門試驗結論：光合作用釋放氧來自水光合生理研究現狀第10頁光合作用場所——葉綠體外膜內膜基質基粒光合生理研究現狀第11頁葉綠體色素含有吸收光能、傳遞光能、轉化光能作用。葉綠體色素葉綠素類胡蘿卜素葉綠素a葉綠素b胡蘿卜素葉黃素主要吸收紅光和藍紫光主要吸收藍紫光光合生理研究現狀第12頁什么是光合作用光合作用(photosynthesis)：是綠色植物經過葉綠體，利用可見光中光能，把二氧化碳和水合成為儲存能量糖類（通常指葡萄糖），而且釋放出氧氣過程。光合作用反應式：6CO2+12H2OC6H12O6+6O2+6H2O光能葉綠體釋放氧氣起源于參加反應水光合生理研究現狀第13頁光合作用過程色素分子可見光吸收2H2O光解O24[H]ADP+Pi酶ATPC5CO2固定2C3酶還原能各種酶C6H12O6+H2O光反應暗反應光合生理研究現狀第14頁光合作用相關化學方程式水光解：H2O→2H++1/2O2遞氫：NADP+2e-+H+→NADPH遞能：ADP+Pi→ATPCO2固定：CO2+C5化合物→2C3化合物有機物生成（C3還原）：2C3化合物→（CH2O）+C5化合物耗能：ATP→ADP+Pi能量轉化過程：光能→不穩定化學能（能量儲存在ATP高能磷酸鍵中）→穩定化學能（糖類即淀粉合成）光、暗反應聯絡：二者是一個整體，二者緊密聯絡。光反應為暗反應提供能量（ATP）和還原劑（NADPH），暗反應產生ADP和Pi為光反應合成ATP提供原料。光合生理研究現狀第15頁光反應和暗反應比較

場所條件物質改變能量改變光反應暗反應基粒片層膜上基質中有光光反應、各種酶水光解ATP生成CO2固定C3還原ATP水解光能活躍化能活躍化能穩定化能

光合生理研究現狀第16頁影響光合作用外界條件光照：光合作用是一個光生物化學反應，所以光合速率伴隨光照強度增加而加緊，但超出一定范圍之后，光合速率增加變慢，直到不再增加。CO2：CO2是綠色植物進行光合作用原料，在一定范圍內提升其濃度能提升光合作用速率，當濃度增加到一定值之后光合作用速率不再增加，因為光合作用產物有限。溫度：光合作用中化學反應都是在酶催化作用下進行，而溫度直接影響酶活性。溫度與光合速率關系就像溫度與酶之間關系，有一個最適溫度。礦質元素：礦質元素直接或間接影響光合作用。比如：N是組成葉綠素、ATP、酶化合物元素，P是組成ATP元素，Mg是組成葉綠素元素。水分：水分既是光合作用原料之一，又可影響葉片氣孔開閉，間接影響CO2吸收。缺水時光合速率下降。光合生理研究現狀第17頁光合作用意義1、生物界中有機物起源；2、維持大氣中氧和二氧化碳相對穩定；3、對生物進化含有主要作用；4、生物生命活動所需能量最終起源?？傊?，從物質轉變和能量轉變過程來看，光合作用是生物界最基礎物質代謝和能量代謝。光合生理研究現狀第18頁光合作用與生產生活在生活中應用——清晨或夜間不在密林中鍛煉在農業生產上應用(怎樣增加作用單位面積產量)增加光照面積延長光照時間適當增加二氧化碳濃度光合生理研究現狀第19頁增加光照面積合理密植立體種植改變株形延長光照時間大棚人工光照一年一熟改為一年多熟增加二氧化碳濃度施用NH4HCO3（大田）施用農家肥光合生理研究現狀第20頁研究進展與展望

我國最早進行植物光合生理生態學研究是李繼侗,他發表論文《光對光合速率改變瞬時效應》,能夠說是對兩個光系統先驅匯報.在1960年-1980年從生理生態學角度開展大田光合生理研究,對傳統群落光合模型作了修訂.以興安嶺和長白山紅松針闊混交林、內蒙古草原、亞熱帶杉木針闊混交林結構與光合生產研究也是群體水平工作.這些工作與國際地圈與生物圈計劃（IGBP）研究中光合生產、礦質營養元素循環目標一致,成為群體光合生理生態一個特殊領域。光合生理研究現狀第21頁

草原植物光合生理生態系統研究

1979年中國科學院草原生態系統定位研究站建站時就開始了這方面研究,在站內建立了光合生理生態試驗室,實現了對同化室光照、溫度和濕度等原因調控,組裝了適合野外測定光合測定車;采取了紅外線、CO2分析儀和同化室聯使用方法各種測定形式.20多年來,在自然條件下著重研究了草原植物光合作用日進程類型及其與生態因子關系;試驗室條件下植物葉片光合速率、光呼吸速率、暗呼吸速率與光合速率同光照、大氣溫度、濕度和CO2濃度、土壤水分和養分等不一樣生態因子關系以及植物生長調整物質對光合速率影響,并就草原地域植物光合作用午間降低現象產生原因進行了探討。光合生理研究現狀第22頁森林植物光合生理生態系統研究

研究發覺,光合作用強弱取決于樹木遺傳性和環境條件影響.因為光合作用與樹木生長環境條件親密相關,所以光合強度也常作為評價樹木適應性主要指標.研究引種樹木光合特征及其改變規律,已經利用到樹木引種馴化,或者對不一樣地理環境條件下對當地樹木科學合理預計.另外,光合作用一些生理參數,如CO2賠償點、光賠償點、光飽和點等指標已經被廣大學者作為樹木早期判定、速生豐產以及制訂栽培辦法科學依據.光合作用、光響應、CO2響應和生理生態因子影響等也已成為探討樹木光合生理生態指標,尤其光合作用研究為樹木對生態環境改變響應和適應性以及樹木引種栽培和森林培育提供理論依據。光合生理研究現狀第23頁瀕危植物光合生理生態研究

經過對瀕危植物光合生理生態進行研究,與近緣非瀕危種類比較,了解生理生態特征上差異,找到瀕危植物可能與環境不協調生理生態特征,進而對其瀕危機制進行探討.研究發覺,與正常樹木(源木蓮、巴東木蓮)相比,瀕危物種樹木(華木蓮)凈光合速率、蒸騰速率、表觀量子產額、羧化效率、光賠償點高;水分利用效率、光飽和點、CO2飽和點和賠償點低.瀕危物種樹木(華木蓮)要求較高水濕條件,這與其瀕危機制有很大關系.光合生理研究現狀第24頁熱帶林植物光合生理生態系統研究

多年來便攜式光合作用測定儀發展促進了熱帶林樹種光合作用研究.當前對熱帶林樹種光合生理生態研究因為缺乏大量野外基礎試驗數據,使得大家對于樹種對環境因子改變光合響應生態學意義認識不足.在當前及今后熱帶林樹種光合作用研究中怎樣準確地定量和定性描述環境改變對光合碳同化影響,以及空氣濕度、溫度、水分、營養元素等因子對樹種光抑制恢復交互影響,樹種對大氣CO2濃度提升光合響應機制等都有待于更深入研究,尤其是在當前我國熱帶林樹種光合作用研究幾乎空白條件下,這些更應作為熱帶林光合生理生態研究重點.在考慮光環境與光合作用作用時,主要從熱帶森林中樹種對光環境改變光合響應、光斑對下層植物光合作用影響、CO2濃度升高對樹種光合作用影響、氣孔導度與光合作用等方面來說明熱帶林植物光合生理生態機制.光合生理研究現狀第25頁植物光合生理生態模型研究

多年來因為CO2濃度增加造成全球環境改變問題已經引發了廣泛關注,所以研究和預測全球環境改變對生態環境影響,尤其是對植物光合呼吸作用影響至為關鍵.所以必須在詳細地掌握個體水平響應機制基礎上