1 天氣陰時測定光合速率
這是*常見的使用錯誤,很多用戶在打電話咨詢說光合儀數(shù)值穩(wěn)定過程非常慢或者測定的光合數(shù)據(jù)很低,排除很多因素之后,*后一問原來是當(dāng)?shù)仃幪臁?/span>
陰天測定光合速率為啥穩(wěn)定特別慢(一般要10分鐘以上),而且測得的光合數(shù)值往往非常低呢?
光合作用分為光反應(yīng)和暗反應(yīng)兩個過程,光反應(yīng)是從葉綠素吸收光能到光能轉(zhuǎn)換為電能,經(jīng)過電子傳遞后將電能傳遞到NADP+,生成NADPH同時也會生成ATP,將電能轉(zhuǎn)換為活躍的化學(xué)能的過程,這個過程相對比較快。暗反應(yīng)是將光反應(yīng)產(chǎn)生的NADPH和ATP經(jīng)過卡爾文循環(huán),將活躍的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能的過程。而卡爾文循環(huán)中得很多酶需要在光下一段時間(10分鐘以上)才有活性,如RUBP羧化酶等。
因此在陰天時,由于外界的光強(qiáng)比較低不能有效的激活卡爾文循環(huán)中相關(guān)酶的活性。所以測定的光合數(shù)據(jù)往往比較低。就算是在儀器自身光源的照射下,也要一段時間(10分鐘以上)光合速率值才能穩(wěn)定,酶的活性需要類囊體腔內(nèi)的H+濃度積累到一定程度才能激活。然后通過磷酸化或去磷酸化的過程,這個過程需要一段時間。因此在陰天測定光合速率時往往光合數(shù)值穩(wěn)定的非常慢
常有客戶說,我的實(shí)驗(yàn)需要測定光合的時候正好趕上陰天,我還必須要測定光合速率怎么辦?
首先說建議不要陰天時測定光合數(shù)據(jù),如果非要測定有以下幾種情況
有時可以合理安排實(shí)驗(yàn)的避開陰天。
比如實(shí)驗(yàn):花后每隔一周檢測一次光合速率的變化,以匯出光合速率在開花之后的變化曲線。
這樣的實(shí)驗(yàn)不需要嚴(yán)格的按照實(shí)驗(yàn)設(shè)計中設(shè)定的日期測定光合速率,比如需要在5月30日測定這**的光合速率,提前看天氣預(yù)報,如果這天預(yù)報有雨,那可以在5月31日測定也完全可以,如果31日也是陰天可以選擇29日測定,不需要很恪守圓規(guī)。
有些室內(nèi)的實(shí)驗(yàn)在陰天時候可以給予人工光源的照射,測定前1小時將被測定的材料置于人工光源下(人工光源的強(qiáng)度需要在800umol/m-2/s-1以上),讓酶的活性充分被激活。然后正常進(jìn)行測定即可。
對于室外的實(shí)驗(yàn)如果陰天非要測定,則每個被測樣品需要在儀器的光源下穩(wěn)20分鐘后等數(shù)據(jù)穩(wěn)定后讀數(shù),但是對于需要測定大量樣品的實(shí)驗(yàn)就不能測定了。
雖然以上三種辦法可以在一定程度上解決陰天測定光合數(shù)據(jù)的情況,然而陰天時光合速率不僅僅受到光照的影響,濕度,溫度也會在一定程度上影響光合速率。在陰天溫度,濕度和正常天氣相似時對光合影響不大,如果濕度很大時會影響氣孔導(dǎo)度,進(jìn)而影響光合速率。因此建議能避開盡量避開。
下雨天一定不能測定,光合儀是嚴(yán)格不能進(jìn)水的,不論什么光合儀只要有液態(tài)水進(jìn)入光合儀,一定會受到*嚴(yán)重的損壞,這種損壞是不可修復(fù)的,只能更換*貴的部件。
2 外界CO2濃度變化非常大時測定或者CO2濃度不穩(wěn)定時測定
CO2是光合作用的反應(yīng)底物,改變底物濃度就會影響反應(yīng)速率。因此穩(wěn)定的CO2濃度是測定穩(wěn)定光合速率的必要前提。CO2波動時測定光合數(shù)據(jù)一定是錯誤的,就像是做液相色譜,基線都不穩(wěn),測定的數(shù)據(jù)沒有意義一樣。
提供穩(wěn)定的CO2濃度有兩種方法,一是儀器自帶的鋼瓶供氣,二是緩沖瓶供氣
對于使用鋼瓶供氣一般限于**的光合儀如CIRAS-2,Li-6400等。使用鋼瓶供氣能夠提供穩(wěn)定的CO2進(jìn)氣。缺點(diǎn)是鋼瓶價格相對較高高。然而部分光合儀因?yàn)闆]有CO2氣瓶,因此只能用緩沖瓶供CO2。
不用緩沖瓶直接測定是常見的錯誤之一
很多使用者在使用的時候不了解緩沖瓶的原理,認(rèn)為大氣CO2是相對穩(wěn)定的一般在370-410ppm之間,因此可以不用緩沖瓶。然而在實(shí)驗(yàn)的過程中由于人在儀器旁邊操作,人的呼吸會造成儀器周圍CO2濃度的波動。緩沖瓶的原理就是起到CO2濃度緩沖的作用,即使周圍環(huán)境CO2濃度發(fā)生較大變化也不會造成緩沖瓶內(nèi)CO2氣體的大幅度波動。
正確的測定是進(jìn)氣口的CO2濃度波動不能超過0.2-0.5ppm,否則測定的數(shù)據(jù)是不穩(wěn)定的。
3 下午進(jìn)行光合速率的測定
首先要明確除非是測定光合作用日變化曲線,否則不要下午進(jìn)行光合速率的測定。
經(jīng)常有用戶下午打電話咨詢說光合數(shù)據(jù)非常低,問后才知不是測定光合作用的日變化。下午測定光合數(shù)據(jù)往往比較低,原因如下:
經(jīng)過中午的強(qiáng)光,高溫,葉片往往受到光抑制,光抑制主要表現(xiàn)是強(qiáng)光下植物光化學(xué)效率的降低,一般用熒光參數(shù)Fv/Fm反映。光合也會受到抑制,光合能力下調(diào);
中午的強(qiáng)光,高溫會誘導(dǎo)氣孔的關(guān)閉,氣孔關(guān)閉后通過氣孔限制抑制光合作用;
很多葉片的氣孔具有明顯的節(jié)律性,氣孔節(jié)律性的關(guān)閉也可以抑制光合能力。
4 測定光合時沒有對被測材料進(jìn)行篩選
這種錯誤經(jīng)常見,尤其是一些轉(zhuǎn)基因材料,由于基因插入位點(diǎn)不同,本身材料和材料之間差異就非常大,這樣測定光合數(shù)據(jù)往往重復(fù)性很差,或者不能測定出理想的數(shù)據(jù)。測定光合作用不同于測定基因的存在與否,測定基因是否存在,是一個檢測有無的實(shí)驗(yàn),只要植物存在這個基因不管生長差異多大,都可以測定出來,而測定光合數(shù)據(jù),是一個受材料本身和環(huán)境因子影響極大的實(shí)驗(yàn)。需要選擇生長一致的材料進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。
光合參數(shù)和植物生長的狀況顯著相關(guān),因此測定光合數(shù)據(jù)的時候要首先選擇生長一致的材料進(jìn)行測定或者處理前就要選擇生長一致的材料。自然界廣泛存在正態(tài)分布現(xiàn)象,即使是在相同的環(huán)境中生長的材料本身也存在著差異。因此在測定光合的時候選擇生長一致的材料特別重要。忽略材料之間的差異在測定的時候會出現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)差很大,重復(fù)性不好的現(xiàn)象,更有甚者會導(dǎo)致數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯誤。
除了要選擇生長一致的材料外,還需要選擇相同的葉位,角度,朝向一致的葉片進(jìn)行測定才有意義。
5 用熒光數(shù)據(jù)直接代替光合數(shù)據(jù)
由于光合數(shù)據(jù)測定時需要注意的問題很多,而且測定速度相對比較慢,而熒光數(shù)據(jù)測定迅速,重復(fù)性相對比較好,再加上很多人的誤導(dǎo),結(jié)果導(dǎo)致很多初學(xué)者喜歡用熒光數(shù)據(jù)來代替光合數(shù)據(jù),甚至用熒光參數(shù)直接代替光合數(shù)據(jù)。雖然在非逆境條件下,有熒光參數(shù)和光合數(shù)據(jù)是成正相關(guān)的關(guān)系,可是我們也不能用熒光參數(shù)來代替光合數(shù)據(jù)使用。光合數(shù)據(jù)是*直接的反映植物生長的數(shù)據(jù),熒光數(shù)據(jù)是為了進(jìn)一步解釋和說明光合數(shù)據(jù)的,解釋和說明光合變化原因的,如果離開了光合單獨(dú)談熒光,就失去了熒光的意義。