一種小麥非葉綠色器官的光合速率測(cè)定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于谷類作物光合生理指標(biāo)測(cè)定技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種小麥非葉綠色器 官的光合速率測(cè)定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 光合作用是作物產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，葉片是作物進(jìn)行光合物質(zhì)生產(chǎn)的主要器 官，然而一些作物的非葉綠色器官也具有較高的光合特性，能夠進(jìn)行光合物質(zhì)生產(chǎn)，對(duì)作物 最終產(chǎn)量的形成具有重要貢獻(xiàn)。
[0003] 谷類作物（cerealcrops)抽穗后光合器官除葉片外，還有綠色穗（包括發(fā)育中的 籽粒）、莖、鞘等非葉綠色器官。例如，穗部即是小麥開花后的重要光合器官。從不同器官日 光合同化量看，雖然旗葉葉片日光合總量大于各非葉器官，但穗、穗下節(jié)間和葉鞘等光合總 量要高于葉片，特別是在逆境下，旗葉日光合量顯著下降，而各非葉綠色器官日光合量降低 較少，非葉綠色器官總光合量顯著超過旗葉（張永平等，2011)。因此，非葉綠色器官的光合 作用在作物最終產(chǎn)量的提高方面有著不可忽視的作用。研宄谷類作物非葉綠色器官的光合 速率，揭示非葉綠色器官的光合優(yōu)勢(shì)和超高產(chǎn)的生理機(jī)理，為非葉綠色器官的增產(chǎn)潛力、選 育強(qiáng)優(yōu)勢(shì)品種提供參考，為小麥高產(chǎn)新品種的選育和高產(chǎn)栽培技術(shù)措施的制定提供理論依 據(jù)。
[0004] 小麥?zhǔn)俏覈饕募Z食作物之一，在人口不斷增長，耕地面積逐漸減少的情況下， 提高單產(chǎn)是確?？偖a(chǎn)，保證國家糧食安全的唯一途徑。小麥的粒重絕大部分來源于開花后 的光合產(chǎn)物。長期以來，人們對(duì)作物光合作用的研宄主要集中在葉片上，而對(duì)葉片以外的非 葉器官光合特性的研宄相對(duì)較少。麥類作物的非葉綠色器官（穗、節(jié)間、鞘）的光合作用 對(duì)籽粒產(chǎn)量具有重要貢獻(xiàn)，特別是穗器官由于所處的空間位置有利于截獲光以及環(huán)境中的 co2，其光合作用早就受到人們的關(guān)注。在當(dāng)前小麥高產(chǎn)和超高產(chǎn)探索中，應(yīng)該充分利用穗 等非葉器官光合優(yōu)勢(shì)，是挖掘生產(chǎn)潛力的重要途徑。近幾年，國內(nèi)外對(duì)小麥不同器官光合特 性研宄較多（魯清林，2013)。
[0005] 光合速率的傳統(tǒng)測(cè)定一般采用光合作用測(cè)定系統(tǒng)。目前所用的光合作用測(cè)定系統(tǒng) 主要是針對(duì)葉片，對(duì)非葉器官一般不配備光合作用室，因而無法測(cè)定非葉器官光合速率。葉 綠素?zé)晒鈨x也可以對(duì)熒光誘導(dǎo)動(dòng)力學(xué)參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，根據(jù)測(cè)定結(jié)果計(jì)算原初光能轉(zhuǎn)化效率 Fv/Fm、實(shí)際光化學(xué)效率〇PSII等值；但熒光儀價(jià)格貴重，大多科研單位不能配備。液相氧電 極也可以間接測(cè)定綠色器官的光合速率，但因測(cè)定的是〇 2濃度的變化，受植物呼吸作用的 影響很大，不能作為光合速率評(píng)價(jià)的可靠指標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種小麥非葉綠色器官光合速率的測(cè)定方 法。該方法利用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)器材，測(cè)定非葉綠色器官的光合速率。該方法可靠，簡(jiǎn)單易行。
[0007] 本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種小麥非葉綠色器官光合速率的測(cè) 定方法，其特征是，包括以下步驟：
[0008] (1)測(cè)定介質(zhì)：
[0009] 取小麥非葉綠色器官新鮮材料0. 5_2g，放入培養(yǎng)皿或燒杯中，然后加入超純水，以 剛剛沒過材料為宜；材料分黑暗處理（作為對(duì)照組，用錫箔紙將對(duì)照組包裹嚴(yán)實(shí)，防止光線 透過）和光照處理2組，各至少3次重復(fù)；
[0010] (2)將材料放在恒溫光照培養(yǎng)箱中或室外自然光下，每lOmin用pH計(jì)測(cè)定光照處 理和黑暗處理介質(zhì)的pH值，連續(xù)測(cè)定lh，并記錄；
[0011] ⑶計(jì)算：
[0012] 光合速率=(pH光照-pH黑暗）/g材料/h
[0013] 分別是在一定時(shí)間，測(cè)定的材料介質(zhì)中pH值；gm:所取實(shí)驗(yàn)材料鮮 重（g);h:測(cè)定時(shí)間（小時(shí)）。
[0014] 所述新鮮材料為綠色穗（包括發(fā)育中的籽粒）、莖、鞘等非葉綠色器官。
[0015] 所述恒溫光照培養(yǎng)箱參數(shù)設(shè)置為：光照強(qiáng)度3000-5000LUX，濕度80% -85%，溫度 23-25。。。
[0016] 所述室外自然光為：選擇無風(fēng)或微風(fēng)、光照充足、溫度在20-27°C的時(shí)間段。
[0017] 進(jìn)一步的，采用同樣的方法測(cè)定小麥旗葉的光合速率，計(jì)算小麥非葉綠色器官與 小麥旗葉的光合速率之間的比值，即可對(duì)小麥非葉綠色器官光合速率進(jìn)行評(píng)價(jià)。
[0018] 本發(fā)明的有益效果是：
[0019] (1)在光照下，綠色器官利用光能，將由氣孔吸收的或呼吸作用釋放的C02固定，合 成糖類化合物，是籽粒中的重要組成部分；而在黑暗下，植物細(xì)胞呼吸作用釋放的〇) 2與1120 合成H2C03，進(jìn)而解離出H+與HCOy使介質(zhì)中酸堿度降低，因此，通過測(cè)定pH變化可以估測(cè) 非葉器官光合速率；
[0020] (2)本發(fā)明所用時(shí)間短，多個(gè)處理、重復(fù)可同時(shí)操作，避免了大田常規(guī)儀器測(cè)定所 需時(shí)間長，（早、晚）溫度、（早、晚）光照強(qiáng)度、（早、晚）濕度等外界條件變化幅度大而造 成的實(shí)驗(yàn)誤差大等問題；
[0021] (3)本發(fā)明解決了非葉不規(guī)則植物材料光合速率難以測(cè)定的問題；
[0022] (4)本發(fā)明采用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)器材，簡(jiǎn)單易行，方法可靠。
【附圖說明】
[0023] 圖1為熒光儀測(cè)定小麥綠色籽粒與旗葉光系統(tǒng)II最大光化學(xué)光量子效應(yīng)（Fv/Fm， 反映綠色器官相對(duì)光合效率）；a:小麥綠色籽粒Fv/Fm;b:小麥旗葉FV/Fm;c:FV/Fm標(biāo)尺。
【具體實(shí)施方式】
[0024] 實(shí)施例1小麥綠色籽粒測(cè)定
[0025] (1)小麥最適光合條件的設(shè)置
[0026]將恒溫光照培養(yǎng)箱參數(shù)設(shè)置為：光照強(qiáng)度4000LUX，濕度85%，溫度25°C;
[0027] (2)實(shí)驗(yàn)材料的準(zhǔn)備：
[0028] 剝?nèi)⌒←溇G色籽粒0. 5g，放入直徑為10cm的培養(yǎng)皿中；另取一組培養(yǎng)皿，以相當(dāng) 重量的小麥葉片為參比，小麥葉片平鋪于培養(yǎng)皿中，無交疊；
[0029] (3)測(cè)定介質(zhì)：
[0030] 大量程移液槍取適量超純水，置入（2)中培養(yǎng)皿中，以剛剛沒過實(shí)驗(yàn)材料為宜；材 料分黑暗處理（對(duì)照組）和光照處理2組，各3次重復(fù)；
[0031] (5)黑暗處理：
[0032] 用錫箔紙將對(duì)照組包裹嚴(yán)實(shí)，防止光線透過；
[0033] (6)將樣品放在恒溫光照培養(yǎng)箱中，每lOmin用pH計(jì)測(cè)定光照處理與黑暗處理介 質(zhì)的pH值，連續(xù)測(cè)定lh，并記錄；
[0034] (7)計(jì)算：
[0035] 經(jīng)測(cè)定，處理時(shí)間30min時(shí)，（pH光照> -pH黑暗）/h比率較大，因此綠色籽粒與葉片相 對(duì)光合速率按（pH|m -pHMBg ) /0. 5g/0. 5h計(jì)算表1。同時(shí)采用熒光儀進(jìn)行測(cè)定作為對(duì)照，結(jié) 果如圖1和表1。
[0036] 表1小麥綠色籽粒與旗葉光合速率比較
[0037]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種小麥非葉綠色器官光合速率的測(cè)定方法，其特征是，包括以下步驟： (1) 測(cè)定介質(zhì) 取小麥非葉綠色器官新鮮材料0. 5-2g，放入培養(yǎng)皿或燒杯中，然后加入超純水；材料 分黑暗處理和光照處理2組，各至少3次重復(fù)；所述黑暗處理為用錫箔紙將材料包裹嚴(yán)實(shí)； (2) 將材料放在恒溫光照培養(yǎng)箱中或室外自然光下，每IOmin用pH計(jì)測(cè)定光照處理和 黑暗處理介質(zhì)的PH值，連續(xù)測(cè)定lh，并記錄； (3) 計(jì)算： 光合速率=(pH光照-pH黑暗）/g材料/h pHMBg、PH^g :分別是在一定時(shí)間，測(cè)定的材料介質(zhì)中pH值；g#l|:所取實(shí)驗(yàn)材料鮮重， 單位：g;h:測(cè)定時(shí)間，單位：小時(shí)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種小麥非葉綠色器官光合速率的測(cè)定方法，其特征是，所述 步驟（1)的超純水加入量為剛剛沒過材料。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種小麥非葉綠色器官光合速率的測(cè)定方法，其特征是，所述 新鮮材料為綠色穗、莖、鞘，所述綠色穗包括發(fā)育中的籽粒。
4. 如權(quán)利要求1所述的一種小麥非葉綠色器官光合速率的測(cè)定方法，其特征是，所述 恒溫光照培養(yǎng)箱參數(shù)設(shè)置為：光照強(qiáng)度3000-5000Lux，濕度80% -85%，溫度23-25°C。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種小麥非葉綠色器官光合速率的測(cè)定方法，其特征是，所述 室外自然光為：選擇無風(fēng)或微風(fēng)、光照充足、溫度在20-27°C的時(shí)間段。
6. 如權(quán)利要求1-5中任意一項(xiàng)所述的一種小麥非葉綠色器官光合速率的測(cè)定方法，其 特征是，采用同樣的方法測(cè)定小麥旗葉的光合速率，計(jì)算小麥非葉綠色器官與小麥旗葉的 光合速率之間的比值，對(duì)小麥非葉綠色器官光合速率進(jìn)行評(píng)價(jià)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種小麥非葉綠色器官的光合速率測(cè)定方法。該方法為：將樣品放在恒溫光照培養(yǎng)箱中或室外自然光下，每10min用pH計(jì)測(cè)定光照處理和黑暗處理介質(zhì)的pH值，連續(xù)測(cè)定1h；根據(jù)公式“光合速率＝(pH光照-pH黑暗)/g材料/h”進(jìn)行計(jì)算。本發(fā)明利用光合作用原理，即綠色器官利用光能，將由氣孔吸收的或呼吸作用釋放的CO2固定，合成糖類化合物；而在黑暗下，植物細(xì)胞呼吸作用釋放的CO2與H2O合成H2CO3，進(jìn)而解離出H+與HCO3-，使介質(zhì)中酸堿度降低，通過測(cè)定pH變化可以測(cè)定非葉器官光合速率。本發(fā)明解決了非葉不規(guī)則植物材料光合強(qiáng)度難以評(píng)測(cè)的問題。本發(fā)明采用實(shí)驗(yàn)室常規(guī)器材，簡(jiǎn)單易行，方法可靠。
【IPC分類】G01N33-00
【公開號(hào)】CN104820070
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510193860
【發(fā)明人】孔令安, 謝燕, 李華偉, 張榮亭, 孫銘澤
【申請(qǐng)人】山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所
【公開日】2015年8月5日
【申請(qǐng)日】2015年4月22日