[發明專利]一種定量測定植物光呼吸途徑份額的方法

有效

• 申請號: 201610527771.5
• 申請日: 2016-07-06
• 公開（公告）號: CN106226466B
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發明（設計）人: 吳沿友;饒森;張開艷;陸葉;趙麗華;梁錚
• 申請（專利權）人: 中國科學院地球化學研究所
• 主分類號: G01N33/00
• 分類號: G01N33/00
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所52100
• 代理人: 吳無懼,劉艷

技術領域

本發明涉及一種定量測定植物光呼吸途徑份額的方法，屬于生物生理生化領域。

背景技術

光呼吸(Photorespiration)是所有進行光合作用的細胞在光照和高氧低二氧化碳情況下發生的一個生化過程。它是光合作用一個損耗能量的副反應。過程中氧氣被消耗，并且會生成二氧化碳。光呼吸約抵消30％的光合作用。因此降低光呼吸被認為是提高光合作用效能的途徑之一。但是人們后來發現，光呼吸有著很重要的細胞保護作用。

在光呼吸過程中，參與光合作用的一對組合：反應物1,5-二磷酸核酮糖(Ribulose-1,5-bisphosphate，簡稱為RuBP)和催化劑1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase，簡稱為Rubisco)發生了與其在光合作用中不同的反應。RuBP在Rubisco的作用下增加兩個氧原子，再經過一系列反應，最終生成3-磷酸甘油酸。

呼吸作用包括無論光下和暗下都進行的呼吸和光呼吸。無論光下和暗下都進行的呼吸我們有別于光呼吸稱為暗呼吸。因此，光呼吸速率則是呼吸作用與暗呼的差值。凈光合速率是植物在光下進行的光合作用(光合作用產生糖類的速率)與暗呼吸的差值。

一般的氣體交換方法不能測出光呼吸的二氧化碳/氧氣使用情況。能夠測定光呼吸的可用方法有如下幾種：①對植物進行光照，突然停止，這時會發生所謂的“二氧化碳猝發”，其速率可代表植物光呼吸的速率。這種方法難以測定與光合作用相同量綱的光呼吸速率，更不可能測定光呼吸速率占總光合速率的份額。②先讓植物在低氧環境下進行光合作用，此時光呼吸不能進行。在將植物置于大氣中，可根據兩種狀態之間的差異推算光呼吸的速率。這種測定方法難以控制低氧環境，也難以定量光呼吸途徑的份額。③用具有¹⁴C同位素的二氧化碳供應植物進行光合作用。然后在暗室向植物通入不含二氧化碳的空氣，測定其呼吸情況一次。再在光照條件下測定一次。可根據兩次之差進行推算。這種方法所需條件苛刻，并且不能定量光呼吸途徑的份額。④將二氧化碳與光合速率關系曲線移動至二氧化碳為0，光合速率為負的位置，即可讀出光呼吸速率。這種方法實際上測定的光呼吸速率為光下所進行的總呼吸速率(包括光呼吸和暗呼吸)，測不出光呼吸速率占總光合速率的份額。因此需要開發一種既可以測定光呼吸速率也可以測定出光呼吸途徑份額的方法，能夠準確反映植物的真實光合同化能力，為研究不同環境對植物的光合同化能力以及光合產物在光呼吸和暗呼吸之間的歧化的影響，提供了科學數據。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種定量測定植物光呼吸途徑份額的方法，以克服現有方法中未考慮到在光下的暗呼吸過程的缺陷。

本發明采取以下技術方案：它包括以下步驟：

第一，選定待測植物，測定待測植物在上午10:00至11:00所處的環境中的平均二氧化碳濃度和平均光強；

第二，取待測植物第三完全展開葉，按常規方法測定該葉片在特定的二氧化碳濃度下的光合作用的光響應曲線；

第三，同樣，取待測植物第三完全展開葉，按常規方法測定該葉片在特定光強下的光合作用的二氧化碳響應曲線；

第四，依特定的二氧化碳濃度下光合作用的光響應曲線獲取特定的二氧化碳濃度下暗呼吸速率R_D；

第五，依特定光強下的光合作用的二氧化碳曲線獲取特定光強下的總呼吸速率R_T；

第六，根據特定光強下的光合作用的二氧化碳響應曲線找出特定二氧化碳濃度和特定光強下的凈光合速率P_N；

第七，依據特定光強下的總呼吸速率R_T和特定的二氧化碳濃度下暗呼吸速率R_D計算特定二氧化碳濃度和特定光強下的光呼吸速率R_P，計算公式為：R_P＝R_T-R_D；

第八，依據特定二氧化碳濃度和特定光強下的凈光合速率P_N和特定光強下的總呼吸速率R_T計算特定二氧化碳濃度和特定光強下的總光合速率P_T，計算公式為：P_T＝P_N+R_T；