叶律素

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TUhjnbcbe - 2021/8/7 7:08:00
遮光后叶绿素a/b比例变化问题的提出

外界因素影响光合作用的过程中考试的重点。现在有较多的试题信息提供了叶绿素的含量随着遮光比例的升高而升高,遮光后叶绿素a/b降低,捕光能力上升。

学生是很难理解原因所在,因为学生知道,光是叶绿素形成的必需条件,所以大部分学生都错误认为叶绿素含量随光照增强而增加。今天的推文通过年4月的选考试题解析展开,光合色素的含量变化和叶绿素a/b比例的变化。

问题:遮光后叶绿素a/b比例为什么下降?有什么意义?适当遮光对植物干重的影响如何?

典型试题解析

的形态

试题:(年4月学选考试题)在“探究环境因素对光合作用的影响”的活动中,选用某植物A、B两个品种,在正常光照和弱光照下进行实验,部分实验内容和结果见下表。

回答下列问题:

(1)据表推知,经弱光照处理,品种A的叶绿素总含量和类胡萝卜素总含量较正常光照,导致其卡尔文循环中再生出的量改变,从而影响光合作用速率。

(2)表中的光合色素位于叶绿体的膜中。分别提取经两种光照处理的品种B的光合色素,再用滤纸进行层析分离,与正常光照相比,弱光照处理的滤纸条上,自上而下的第4条色素带变,这有利于品种B利用可见光中较短波长的光。

(3)实验结果表明,经弱光处理,该植物可通过改变光合色素的含量及其来适应弱光环境。品种的耐荫性较高。

答案:

(1)下降RuBP

(2)类囊体宽蓝紫

(3)比例B

解析:

(1)分析表中信息可知:经弱光照处理,品种A的叶绿素总含量和类胡萝卜素总含量较正常光照下降,使其吸收的光能减少,光反应减弱,生成的NADPH和ATP减少,致使卡尔文循环(碳反应)中的三碳酸的还原减弱,再生出RuBP的量改变,从而影响光合作用速率。

(2)光合色素位于叶绿体的类囊体膜中。叶绿素b主要吸收蓝紫光。用纸层析法分离叶绿体中的色素,在滤纸条上,由上而下的第4条色素带是叶绿素b。

表中信息显示:品种B的叶绿素b的含量,弱光照时高于正常光照。可见,分别提取经两种光照处理的品种B的光合色素并用纸层析法进行分离,与正常光照相比,弱光照处理的滤纸条上,自上而下的第4条色素带变宽,这有利于品种B利用可见光中较短波长的蓝紫光。

(3)表中信息显示:弱光照时品种A的叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素总量均低于正常光照,而品种B却与之相反,这一结果表明:经弱光照处理,该植物可通过改变光合色素的含量及其比例(叶绿素a/b比例下降)来适应弱光环境,品种B的耐荫性较高。

遮光后叶绿素a/b比例

从上述的选考试题中发现,遮光处理叶绿素的含量会变化,对品种B来说,适当的遮光会增加叶绿素的含量,对两个品种来说,遮光后叶绿素a/b的比例都是下降的。如何解释?这样的比例变化有什么意义?

在不同生理条件下,叶绿素a和叶绿素b的合成、分解速度影响了叶绿素a/b的比值,但调节叶绿素a/b的比值主要通过“叶绿素循环”实现。叶绿素a和叶绿素b的相互转化称为“叶绿素循环”。

在遮光条件下,叶绿素a向叶绿素b的转化加快,叶绿素a水解形成脱植基叶绿素a,脱植基叶绿素a再转化为脱植基叶绿素b,最后合成叶绿素b,从而降低了叶绿素a/b的比值。弱光下叶绿素b的相对含量增高是有其生理适应,有利于对弱光的利用。

从叶绿素吸收光谱图可知:

叶绿素a在红光部分的吸收带较叶绿素b偏向长波方面,且吸收光谱带比叶绿素b宽,叶绿素b在蓝紫光部分的吸收光谱带比叶绿素a宽。

在遮光的条件下,以蓝紫光为主的散光占比增加,所以提高叶绿素b的含量(叶绿素b主要存在于集光色素蛋白中,主要是吸收、传递光能),更利于吸收蓝紫光。所以,叶绿素a/b的比值降低,弱光下的吸收能力就增强,叶绿素a/b可作为其利用弱光能力的判断指标。

遮光对植物干重影响

适当遮光可以增加干重的量的原因:

适当遮光的目的不是单纯地为了减少植物光照的时间,而是为植物的生长创造一个合适的光饱和条件,从而增加植物体内叶绿素的含量,提高光合速率,降低呼吸速率,以达到积累更多有机物的目的。

适当遮光的同时,还可以降低植物生长环境的温度,一般来说,低温有利于植物体内糖类、淀粉类以及植物体内特有的某些物质的积累。

例如,春季和秋季的西红柿口感要比夏季的好,其中一个原因就是春秋季节的光照强度低于夏季,气温也低于夏季,糖类物质得以贮存。

当然,随着遮光的比例增加会降低光合作用强度,有机物的合成会减少,造成有机物的积累减小,即干重减小。

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王甫荣

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