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1、不同品种杜仲光合特性研究本科生毕业论文(设计)题 目： 不同品种杜仲光合特性 的研究 学生姓名： 学 号： 指导教师： 王文龙教授 专业班级： 完成时间： 2009年5月3号 目 录摘 要1Abstract1第一章 引言2 1.1杜仲简介2 1.1.1杜仲植株形态、用途和生育期简介2 1.1.2 国内外杜仲研究趋势4 1.2 植物光合作用研究进展和前途4 1.2.1 植物光合作用的基本特征5 1.3 影响植物光合作用的内在因素5 1.3.1品种性质5 1.3.2叶龄5 1.3.3 叶位6 1.3.4 叶绿素6 1.3.5 源于库间的关系6 1.4 影响植物光合作用的生理因子6 1.4.1光照强

2、度61.4.2 温度71.4.3 二氧化碳浓度71.4.4 水分供应71.4.5 矿质营养81.5 光合作用的意义81.6 本实验研究的目的意义8第二章 材料与方法92.1实验材料及仪器9 2.1.1 实验材料9 2.1.2 实验仪器9 2.1.3 实验药品9 2.2 实验原理9 2.2.1 叶绿素提取、含量测定原理9 2.2.2 植物光和强度测定原理10 2.3 实验方法10 2.3.1 TPS-1便携式光合作用测定仪测定10 2.3.1.1 TPS-1便携式光合作用测定仪的操作方法10 2.3.1.2 不同品种杜仲的光响应曲线的绘制11 2.3.2 用紫外分光光度计测定两品种杜仲的叶绿素含

3、量11第三章 结果与分析123.1不同品种杜仲各生理生态因子及环境因子的日变化12 3.1.1 不同品种杜仲的净光合速率的日变化12 3.1.2 不同品种杜仲的蒸腾速率的日变化143.1.3不同品种杜仲的胞间CO2浓度的日变化153.1.4不同品种杜仲的叶面温度的日变化163.2 不同品种杜仲的净光合速率随光强的变化173.3 不同品种杜仲的叶绿素色素含量的比较183.4 各生态因子对光合速率变化的影响分析19第四章 小结与讨论214.1 影响杜仲光合作用的内在因素214.1.1 不同品种杜仲的叶绿素含量与光合速率214.2 影响杜仲光合作用的环境因子224.2.1 不同杜仲品种的光照强度与光

4、合速率224.2.2 不同杜仲品种的叶面温度与光合速率224.3 影响杜仲光合作用的生理因子234.3.1 不同品种杜仲的蒸腾速率和光合速率234.3.2不同品种杜仲胞间CO2浓度和光合速率234.4 关于本实验的几个问题24参考文献25致 谢26不同品种杜仲光合特性的研究摘要杜仲具有很高的经济价值和药用价值，本文主要针对湖南文理学院新校门口的两个品种的杜仲的光合特性的各生态因子进行了比较研究，并总结出了它们的光合日变化规律。其研究结果表明：2号品种杜仲的叶绿素a、叶绿素b和叶绿素的总含量均高于1号品种。同时对两品种杜仲的净光合速率和光响应等进行测定后得到：两杜仲品种的净光合速率的日变化曲线均

5、为双峰型；两杜仲品种的光饱和点都大于806mol.m-2.s-1。通过实验数据分析得到：两杜仲品种的叶片光合速率都与各生理生态因子有一定的相关性。本实验所得实验数据，为杜仲的栽培育种提供了参考，同时可通过优化影响光合速率的众多因素来增加杜仲的光合速率，从而提高杜仲的产量和品质，为杜仲的开发利用奠定了一定的理论基础。关键词： 杜仲；光合作用；净光合速率；日变化；叶绿素含量The Photosynthetic Characteristics of Eucommia ulmoides Oliv. in the Comparative StudyAbstract Eucommia ulmoides h

6、ave high economic value and medicinal value. In this paper,the physiological and ecological factors which impact the photosynthetic characteristics of different Eucommia ulmoides( around the gate of Hunan University Of Arts And Science) in the comparison study studied, and summed up their diurnal th

7、e total chlorophyll content of No2 are higher than No1.At the same time the use of portable photosynthesis TPS-1 detector pairs two varieties of Eucommia ulmoides net photosynthetic rate and light response,etc. Determination to be : the netPhotosynthetic rate curve of these two varieties of Eucommia

8、 ulmoides are both double-peaked ; The two varieties of Eucommia ulmoides have light saturation point more than 806mol.m-2.s-1.Experimental data result showed that the photosynthetic rate with environmental factors and the physiological and ecological factors have some relevance. The experimental ca

9、n provide references for the genetics on seed selecting and planting. By optimization, the many factors which affect the photosynthetic rate can also enhance photosynthetic rate of the Eucommia ulmoides plant,thereby it can help to enhancing the production and quality of Eucommia ulmoides.The experi

10、mental can provide reference value for exploiting Eucommia ulmoides on theory.Key words：Eucommia ulmoides Oliv.; Photosynthesis; Net photosynthetic rate; Diurnal variation; Chlorophyll第一章 引言1. 1 杜仲简介1.1.1 杜仲的植株形态、用途和生育期简介杜仲是第三纪孑遗珍贵树种，为我国特产，多年生落叶乔木，成年树高大约20米。树皮灰褐色，较粗糙，或灰白色，较光滑，嫩枝有黄褐色毛，不久变秃净，老枝有明显气孔。单

11、叶互生，有叶柄，上面有槽，无托叶，卵状椭圆形，先端锐尖，基部圆楔形或圆形，边缘有细锯齿，叶片薄革质，表面暗绿色，光滑，幼叶有褐色柔毛，老叶略有皱纹，背面淡绿色。花单生，雌雄异株，无花被，生于幼枝基部的苞叶内，与叶同生或先叶开放，雄花簇生，具梗，雄蕊410枚，花丝短，花药线形，纵裂，雌花单生，具短梗，子房由2个心皮合成，扁平，顶端呈“V”字形，柱头生于其中，果为翅果，扁平，长椭圆形，中间稍突，先端裂，基部楔形，周围有薄翅，内含粒种子，扁平线形，胚乳丰富。枝、叶、果皮及树皮断裂后均有银白色的胶丝相连。杜仲传统用药的经验是用其皮。近代医学研究发现，杜仲除传统的医疗功效外，还具有双向调节血压的作用，并

12、可降低人体胆固醇含量，预防心脑血管硬化。近年来对杜仲的保健功效研究较多，许多科研成果已被应用于生产，大量杜仲保健新产品不断投入市场，目前市场到处可见杜仲茶、杜仲酱、杜仲挂面等多种杜仲保健食品。利用杜仲叶可以生产杜仲胶，杜仲胶是反式异戊二烯聚合物、3，4-二甲基苯甲酸是杜仲中含量较高的一类成分，普遍存在于各组织中，成熟果实中的含量最高，为10%18%；干树树皮为6%10%；干树根皮为10%12%；成熟干树叶中为3%5%。杜仲胶是一种天然高分子材料，它与天然橡胶互为同分异构体，是易结晶的硬质塑料。杜仲胶具有绝缘性强、耐水湿、抗酸碱、热塑性好和形状记忆等特性，是一种重要的化工原料，也可用作新型的医用

13、功能材料。近年来，中国对杜仲胶进行了深入研究，开拓了杜仲胶的新用途。杜仲叶粉掺入畜、禽及鱼类饲料内，不仅可以提高畜禽及鱼类免疫力，减少疾病的发生，还可以提高畜、禽及鱼类产品的品质，使其味道更浓，更香，使之具有野味的口感，深受消费者欢迎。杜仲树干材质坚韧、洁白、致密且富有光泽，纹理细致，不翘不裂，不遭虫蛀，是制造舟车、高档家具及工艺品的优良材料。杜仲木材还广泛用于制造牙签、杜仲保健按摩器等。用杜仲木材加工而成的各种工具，表面光滑，韧性好且耐磨损。其中杜仲饭筷抗菌、无异味，且又质轻耐磨，很受市场欢迎，每年都有大量出口。杜仲也是优良的园林绿化树种，杜仲干形直，枝繁叶茂，树冠多呈圆形或圆锥形，遮萌面积

14、大，且树体抗性强，病虫害很少，不需喷洒农药，是城市园林绿化非常理想的树种。北京、南京，杭州、洛阳等城市利用杜仲作行道树或进行公园、庭院绿化，均取得了非常满意的效果，并通过剥皮获得了一定的经济效益。杜仲根系发达，耐干旱瘠薄，是广大山区良好的水土保持树种。80年代著名学者、美籍华人胡秀英归国讲学，把杜仲、人参并列为两大补品，对杜仲的保健功效给予了很高的评价。杜仲在国内大多数分布在华中和西南暖温带气候区内，喜阳光充足、温和湿润气候，耐寒，对土壤要求不严，丘陵、平原均可种植，也可利用零星土地或四旁栽培，其分布区大体上和长江流域相吻合。 杜仲花期在4月，果熟期在911月。1.1.2 国内外杜仲研究趋势目

15、前国内外对于杜仲的研究主要集中在它的药用和保健作用上，北京医科大学药学院研究证明，杜仲具有促进记忆、抗疲劳、抗衰老、抗肿瘤及提高综合免疫力的独特效用。美国航天局专家认为，杜仲能促进机体代谢和预防老年骨质疏松，可用于加工生产航天食品和老年保健用品。近年来，日本对杜仲的保健功效研究较多，许多科研成果已被应用于生产，大量杜仲保健新产品不断投入市场。近年来我国学者研究表明杜仲耐寒性强，而温度偏高却往往是杜仲生长的制约因子。河南省洛阳林业科学研究所对杜仲优良无性系的生长量、产皮量、产叶量及主要成分进行了全面测定和统计分析，选育出华仲1号、华仲2号、华仲3号、华仲4号、华仲5号优良新品种。这5个新品种，生

16、长迅速，遗传增益明显，有效成分含量高，抗逆性强，比普通杜仲提高产叶量42.662.7，产皮量提高151.8214.8，树皮、树叶有效成分也明显高于普通杜仲。对于杜仲的光合特性上的研究比较少。郭连旺,沈允钢,武海,李悦丰,等对杜仲的光合特性的研究表明，杜仲叶片的光合作用属C3型光合作用类型，其光合作用日变化有明显的中午降低现象，光合作用进行时光合产物只有约14%输出叶片。1. 2植物光合作用研究进展和前途 光合作用形成的有机物及其中所固定的太阳能是地球上无数生物和人类赖以生存的基础，光合作用为人类，动植物及微生物的生命活动提供了有机物，氧气和能量。由于地球上人口的迅速膨胀，可以说光合作用不仅仅是

17、生命科学中的重大理论，而且与当今人类面临的粮食危机，能源危机，资源危机和环境变化等问题的解决密切相关。正是因为光合作用的研究对于生命科学及人类未来的前景具有重要意义，所以本世纪以许多科学家致力与光合作用领域的研究，科学界最高荣誉的诺贝尔奖也先后六次授予从事光合作用研究并做出杰出贡献的科学家，特别是近二十年来，共有四人两次获奖，他们分别是：因紫色假单胞杆菌属细菌光合作用反应中心色素蛋白三维结构的阐明，1988年Deisenhofer,Michel和Huber共享诺贝尔奖，因研究包括光合作用电子传递在内的生命体系的电子传递理论，1992年Marcus 获诺贝尔奖。此外光合作用研究也与呼吸作用的研究

18、相互促进，由于在叶绿体中光合磷酸化的高能态被证明是化学渗透假说中的跨膜质子梯度，光合作用能量转换机理的了解，将质子动力势与离子运转，类囊体结构变化和能量转换反应调控过程，1978年Michell因提出线粒体化学渗透假说而获诺贝尔将；因对线粒体催化呼吸作用的氧化磷酸化的ATP合成酶（F1）的动态结构与反应机理获得巨大进展，1977年Walker和Boyer获诺贝尔奖，这也有助于人们对叶绿体催化光合作用的光合磷酸化ATP合成酶（CF1）的研究。 利用生物化学、分子生物学、物理学和化学等学科知识，从不同的侧面相互交叉，相互渗透和相互结合，不断引入新概念、新理论、新技术和新方法进行光合作用的研究，是国

19、际上光合作用领域研究的新趋势。1. 2. 1 植物光合作用的基本特征植物光合强度有着年周期变化和日变化。在自然条件下，植物光合作用的日变化曲线大体有2种类型：一种是单峰型，中午光合速率最高；另一种是双峰型，上午下午各有一高峰。一系列的研究表明：植物的光合作用既有它的相似性，又因植物种类、品种、树龄、环境、测试条件和方法等因素的不同而表现巨大的差异性。内在因素和外在因素共同影响植物光合作用的特性，这就要求我们在研究过程中做到多因素综合分析，同时改变研究方法来控制某些影响因子。1. 3 影响植物光合作用的内在因素1. 3. 1品种性质不同品种由于起源地系统发育的不同，植物本身叶片大小，叶片解剖构造

20、(海绵组织的厚薄，栅栏组织的层数)，叶绿体的构造，叶绿体含量的高低和叶表面特征（角质层，蜡质层，气孔数量等），以及RuBp羧化酶活性的不同，造成了不同品种间光合特征，光合速率的差异。1. 3. 2叶龄进行植物光合作用的研究时，特别是光合速率的比较研究时，叶片光合速随着叶龄的变化而变化。植物单叶光合速率的变化，一般规律是叶片初展尚呈黄色时，净光合速率很低，随叶片生长，净光合速率的提高，叶片定型时净光合速率最高，维持一段时间，随叶片老化，净光合速率降低。这就要求我们在进行研究时，注意对所测叶片的准确把握，尽量做到叶龄一致。1. 3. 3 叶位不同枝条部位叶片形成时的环境条件和生理基础不同，光和强度

21、也存在差异。不同叶片叶位既能反映叶龄的差异，又能反映生态小环境的差异。在测定叶片光合速率时须多方位测定。1. 3. 4 叶绿素关于叶绿素与光合速率的关系，因叶龄、叶位、叶绿素含量而表现一定的差异性。目前基本认同叶绿素在光合作用中起着重要作用，叶绿素a是植物利用日光能的主要色素，叶绿素b为辅助色素。1. 3. 5 源与库的关系源是指制造及供应同化物的部位，库是指储存或消耗同化物的部位。输出光合产物的叶片即为源；接受光合产物的生长中心，包括正在长大的果实，种子或芽即为库。正常情况下，植物体内的代谢源与库是相互协调的，在对光合产物的需要量大时，叶的光合速率也较大，反之亦然。例如，迅速生长的植物或叶片

22、较成熟植株或叶片的光合速率高。但如摘去花，果及除去植株或枝条顶端分生组织或摘除稻麦穗部等都使叶的光合速率降低。1. 4 影响植物光合作用的生理因子1. 4. 1 光照强度光照是决定植物生产力的重要因素，不同的植物种类，其光饱和点与光补偿点不同，光合曲线具有很大的差异性，有呈双曲线，对数函数等形式。同一树种的不同品种，不同年龄阶段，不同季节的测定均有不同。早晨，傍晚，阴雨天及人工遮光都将对果树的光合作用产生不同的影响。在无云的晴天，直射光透入到树冠内部的更多一些，且无云阴天，光照强度在光饱和点以上，温度可能过高导致一些气孔的关闭，从而降低光合速率。对于叶片光合作用光饱和点的研究，迄今有很多的报道

23、，但结果分歧较大。1. 4. 2 温度植物光合作用与环境温度的关系表现在两个方面：一方面植物光合作用要求一定的温度范围，另一方面植物光合机构对环境有一定的适应能力。杜仲属植物的光合作用也毫不例外，当然不同的种类其光合作用适应温度也有不同。根据Lieth的研究，可将叶温分成两段，即光合速率随温度急剧上升至平缓阶段和温度达到某一阈值后急剧下降的阶段。温度不适，影响植物正常的生理活动而造成光合速率降低，如影响酶的活性，叶片气孔的关闭，水分供给等。由于光合作用的最适温度比呼吸作用的最适温度低，当温度上升到某一数值时，光合成量与呼吸消耗量相等，此时的温度称为补偿温度。喜高温的植物，补偿温度较高，反之较低。但任一植物的光合最适温度在一定的范围内又随着环境温度的变化而变化。1.4.3 二氧化碳浓度大气中二氧化碳的浓度远满足不了光合作用的需要。果园中的果树在光照低的时候，二氧化碳浓度不是限制因子，但在高光照下，光合速率明显受到二氧化碳浓度的限制一般的植物光合作用最适的二氧化碳浓度是大气的3-5倍。二氧化碳浓度提升对光合作用的促进效应在一些作物上已有报道，有研究指出在一定范围内提高环境中二氧化碳的浓度，增大二氧化碳与氧气的比值，可以增加RuBpcase羧化活性，降低RuBPcase加氧活性，从而提高羧化酶与加氧酶活性之比，