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如何精准测量得到C4植物的二氧化碳补偿点?

来源:北京力高泰科技有限公司 发布时间:2016-12-10 10:31:02 点击数:464 使用提问 咨询价格

模型岂如实测,如何精准测量得到C4植物的二氧化碳补偿点?

    当前,人类对于食物和燃料的需求与日俱增。作为植物学家,一个重要的课题就是如何提高作物产量。有研究表明,在低CO2浓度条件下,C4植物通过主动增加维管束鞘细胞内CO2的浓度,阻碍氧化作用,有效增强了羧化效率。因此,C4植物具有比C3植物更低的CO2补偿点。典型C4植物的CO2补偿点一般≤10ppm;而C3植物的CO2补偿点介于 40 至 50 ppm之间 (Lambers et al., 2006; von Caemmerer, 2000)。

   叶片光合作用的生化模型,是理解植物光合作用对气候变化响应的重要工具。如何准确量化生化模型中的关键参数意义重大。目前,对C3植物来说,叶片光合作用对CO2浓度响应的模型很多 (Baly,1935; Farquhar et al., 1980; Watling et al., 2000),其中以 Farquhar等(1980)建立的生化模型广泛应用于植物生理生态学的相关领域中。目前, 应用最为广泛模型是Michaelis-Menten和直角双曲线模型。而对C4植物来说,一般可根据低CO2浓度(≤50ppm)下的净光合速率线性回归计算得到。

    应用已有模型,对诸如叶片CO2补偿点的估算是否可靠,除了模型本身,还依赖于仪器对于叶室内多个环境因素的精准稳定控制。

CO2响应曲线
通过对叶室条件的控制,植物光合作用只对胞间CO2浓度变化进行响应,
而不会受到其他非相关变量的影响(n=3;±平均值标准误)。

    LI-6800新一代光合作用全自动测量系统可以在0-2000ppm范围内,精确控制叶室内CO2浓度。特别是在控制低CO2浓度时,面临的一个难题是,由于叶室内外的CO2浓度梯度大(如叶室内控制1ppmCO2,叶室外环境400ppm),CO2的向内扩散(Diffusion)很难避免。但LI-6800光合仪独有的叶室内部适当增压技术解决了这个问题。

LI-6800独有的叶室内部适当增压技术

    这样,在A-Ci曲线测量时,可以在植物CO2补偿点附近进行多点精准测量,最终可以获得可靠的CO2补偿点。

光合对CO2浓度的响应曲线可以为我们提供关于植物光合生化限制的信息。

光合对CO2浓度的响应曲线可以为我们提供关于植物光合生化限制的信息。

 

参考文献

Lambers, H., Chapin III, F. S. & Pons, T. L. (2006) Plant Physiological Ecology. Springer Science+Business Media,LLC, New York.

von Caemmerer, S. (2000) Biochemical Models of Leaf Photosynthesis. Techniques in Plant Science. CSIRO Publishing, Collingwood, VIC, Australia.

Baly EC. 1935. The kinetics of photosynthesis. Proceedings of Royal Society B (Biology Sciences), 117: 218-239.

Farquhar GD, Caemmerers S, Berry JA. 1980. A biochemical model of photosynthetic CO2 assimilation in leaves of C3 species. Planta, 149:78-90.

Watling JR, PressMC, QuickWP. 2000. E leva ted CO2 induces biochemical and ultrastructural changes in leaves of the C4 cereal sorghum. Plant Physiology, 123: 1143-1152.


Tang Z C. Experimental guide of modern plant physiology[J]. Science Book Concern, Beijing, 1999.



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