不同环境条件下植物叶绿素a、b含量的比较

一、实验课题名称：不同环境条件下植物叶绿素 a、b 含量的比较 二、选题背景或文献综述： 植物生理学实验指导 （第四版） 、 植物生理学 （第六版） 、上网查阅 相关资料 阴生植物也称“阴性植物”，是在较弱的光照条件下生长良好的植物，但 并不是阴生植物对光照强度的要求越弱越好，而是必须达到阴生植物的补 偿点，植物才能正常生长，阳生植物也称“阳性植物”，光照强度对植物 的生长发育及形态结构的形成有重要作用，在强光环境中生长发育健壮， 在阴蔽和弱光条件下生长发育不良的植物称阳性植物，这类植物要求全日 照，并且在水分、温度等条件适合的情况下，不存在光照过强的问题。 阳生植物和阴生植物的区别:关于光的饱和点和补偿点光是光合作用的能 量来源，光照强度直接影响光合速率，在其它条件都适宜的情况下，在一 定范围内，光合速率随光照强度提高而加快，当光照强度高到一定数值后， 光照强度再提高而光合速率不再加快，这种现象叫光饱和现象。开始达到 光饱和现象的光照强度称为光饱和点，在光饱和点以下，随着光照强度减 弱，光合速率减慢，当减弱到一定光照强度时，光合作用吸收二氧化碳量 与呼吸释放二氧化碳的量处于动态平衡，这时的光照强度称为光补偿点。 此时植物制造有机物量和消耗有机物量相等，不同类型植物的光饱和点和 补偿点是不同的，阳性植物的光饱和点和补偿点一般都高于阴性植物。 结构和特性的区别:阴生植物的叶片的疏导组织比阳生植物稀疏，以叶绿 体来说，阳生植物有较大的基粒，基粒片层数目多的多，叶绿素含量也高， 阴生植物在较低的光照条件下充分的吸收光线，叶绿素 a/叶绿素 b 的比 值小，能够强烈的利用蓝紫光，阳性植物叶片小而厚，表面具蜡质或绒毛， 叶脉密，单位面积内气孔多，叶绿素含量高，体内含盐分多，渗透压高， 可以抗高温干旱，阳生植物的气孔一般在叶片下表皮分布的数量多于上表 皮，这样可以避免阳光直晒而减少水分散失，阳生植物的呼吸速率高于阴 生植物。 区分阳生植物与阴生植物，主要是根据植物对光照强度需要的不同，阳生 植物要求充分直射日光才能生长或生长良好，阴生植物适宜于生长在荫蔽 环境中，它们在完全日照下反而生长不良或不能生长，阳生植物和阴生植 物之所以能适应不同光照，是与它们的生理特征和形态特征不同有关，以 光饱和点来说，阳生植物的光饱合点是全光照（即全部太阳光照）的 100，而阴生植物是全光照的 1050。因为阴生植物叶片的输导 组织比阳生植物的稀疏，当光照强度增大时，水分对叶片的供给不足，阴 生植物便不再增加光合速率，以叶绿体来说，阴生植物与阳生植物相比， 前者有较大的基粒，基粒片层数目多，叶绿素含量较高，能在较低光照强 度下充分地吸收光线。此外，由于叶绿素 b 含量相对较多，易于吸收遮 阴处的光（如漫射光），因而适于遮阴处生长。植物的光补偿点，即同一 生命科学与工程学院提高性实验报告 - 3 - 叶子在同一时间内，光合过程中吸收的 CO2 和呼吸过程中放出的 CO2 等量时的光照强度，以光补偿点来说，阳生植物高于阴生植物，由此可推 断，阳生植物的正常呼吸作用强于阴生植物。 三、实验目的和要求： 1、学会用分光光度法测定不同环境条件下植物叶绿素 a、b 含量； 2、熟悉在未经分离的叶绿体色素溶液中测定叶绿素 a、b 含量的方法及其 计算。 四、实验条件： 实验材料：金盏菊的叶片和野豌豆的叶片。 实验药品：丙酮、碳酸钙。 实验设备：分光光度计、离心机、天平、剪刀、研钵、漏斗、移液管。 五、实验原理与方法： 外界环境因子（如光照、温度、矿质元素等）的变化会影响植物叶绿体色 素的含量。如果混合液中的两个组分，它们的光谱吸收峰虽有明显的差异， 但吸收曲线彼此又有些重叠，在这种情况下要分别测定两个组分，可根据 Lamber-Beer 定律，通过代数方法，计算一种组分由于另一种组分存在时 对吸光度的影响，最后分别得到两种组分的含量。叶绿素 a 和 b 的吸收光 谱曲线，叶绿素 a 的最大吸收峰在 663 nm，叶绿素 b 在 645nm，吸收曲 线彼此又有重叠。根据 LambertBeer 定律，最大吸收光谱峰不同的两个 组分的混合液，它们的浓度 C 与吸光度 A 之间有如下的关系。 OD663 = 82.04 Ca+9.27Cb OD645= 16.75 Ca+45.60Cb 经过整理之后，得到下列公式 Ca=0.0127OD6630.00269OD645 （1） Cb=0.0229A6450.00468A663 （2）改写为下列形式： Ca=12.7A6632.69A645 （3） Cb=22.9A645468A663 （4） CTCaCb=8.02 A663+20.21A645 （5） 式中 CT 为总叶绿素浓度，单位为 mg/L。利用上面公式，即可计算出叶 绿素 a 和 b 及总叶绿素的浓度。 六、实验方案或实验步骤设计： 1、实验材料的培养和处理：试验前采集不同环境条件下的植物叶片。 2、色素的提取：取新鲜叶片，剪去粗大的叶脉并剪成碎片，称取 0.5g 放 生命科学与工程学院提高性实验报告 - 5 - 入研钵中加纯丙酮 5ml。少许碳酸钙和石英砂，研磨成浆，再加 80% 丙酮 5ml，将匀浆转入离心管，并用适量 80%丙酮洗涤研钵，一并转 入离心管，离心后弃沉淀，上清夜用 80%丙酮定容至 20ml。 3、测定光密度：取上述色素提取液 1ml，加 80%丙酮 4ml 稀释后转入比 色杯中，以 80%丙酮作对照，分别测定 663nm，645nm 处的光密度值。 4、按公式（3） （4） （5）分别计算色素提取液中叶绿素 a 、叶绿素 b、叶 绿素 a 和叶绿素 b 的浓度。再根据稀释倍数分别计算每克鲜重叶片中 色素的含量。 七、实验数据的处理： 八、实验结果与分析： 叶绿素 a 的 浓度 （mgL） 叶绿素 b 的 浓度 （mgL） 叶绿素 a 和 b 的浓度 （mgL） 每克鲜重叶片中 色素的含量(mg) 663nm 处的光密度值 645nm 处的光密度值 金盏菊 0.584 0.454 野豌豆 1.896 1.024 纯丙酮 0 0 金盏菊 6.1955 7.6635 13.8590 0.2696 野豌豆 21.3246 14.5763 35.9009 0.7039 野豌豆的光补偿点比金盏菊的光补偿点高，所以叶绿素总的含量也相应的 较高，叶绿素 a叶绿素 b 的值也较高，采用丙酮和酒精进行萃取，用分 光光度法测定几种阳生植物和阴生植物的叶绿素 a 与叶绿素 b 以及总叶 绿素的含量，结果表明，供试的 2 种植物中，总叶绿素含量趋势为：野 豌豆金盏菊，可见阴生植物与阳生植物的叶绿素 a、叶绿素 b 和总叶 绿素含量均有所差异，从而使它们的外观呈现出不同的色彩，光是植物生 活所不可缺少的环境因子之一，各种植物在一定的光照环境里，形成了不 同的生态习性，表现出两种不同的生态类型，阳生植物与阴生植物叶片外 部形态的比较分析阳生植物一般枝叶稀疏、透光，自然整枝良好，茎通常 较粗，节间较短，树皮较厚，叶较小，质地厚，色浅，植株开花结实率较 高，生长较快。而阴生植物一般枝叶浓密，透光度小，自然整枝不良，茎 通常细长，节间较长，树皮较薄，绝大部分叶片较大，质薄，色深，生长 时一般能呈镶嵌状排列在同一平面上，以充分利用阴暗处不足的光线，植 株生长通常较慢，阳生植物与阴生植物叶片内部结构的比较分析叶片是植 物直接承受阳光的器官，所以它内部结构的分化受光的影响也较大。阳生 植物的叶片表皮细胞壁常覆盖一层很厚的角质层，有的毛状附属物较多； 生命科学与工程学院提高性实验报告 - 7 - 叶片表皮细胞较小，壁较厚，排列紧密，气孔常小而密集；叶肉细胞强烈 分化，栅栏组织发达，细胞小而排列紧密，有时上下表皮内侧均有栅栏组 织，海绵组织不发达，胞内间隙较小；叶脉细而长，机械组织发达，而阴 生植物叶的角质层较薄，气孔数较少，叶肉内的栅栏组织不发达，胞间隙 较大，叶绿体较大，叶脉较稀。此外，阳生植物木质部的机械组织发达、 维管束数目较多、含水量较少等，而阴生植物则相反，阳生植物和阴生植 物叶绿素 a 和叶绿素 b 含量的比较分析可知，阳生植物的叶绿素 a 与叶 绿素 b 的含量均比阴生植物的高，阳生植物和阴生植物叶绿素 a 叶 绿素 b 比值的比较分析阴生植物叶片较大较薄， 叶肉细胞排列疏松，气 孔经常开放，叶绿素 a b 值较小。由于叶绿素 b 对蓝紫光的吸收力 大于叶绿素 a， 故阴生植物能很好地利用荫蔽条件下占优势的漫射光 （蓝紫光），阳生植物则相反。由于阴生植物和阳生植物的生态环境与生 活习性存在很大地差异，使阴生植物和阳生植物叶绿素的含量有所不同， 且对于不同种类的阴生植物和阳生植物而言，其叶绿素种类也有所不同， 因此，阴生植物和阳生植物在演化的过程中， 叶片结构有很大地不同， 使其叶绿素 a、叶绿素 b、叶绿素总量各异，最终导致阴生植物和阳生植 物叶片的颜色千差万别，植物在遮阴条件下，增加自身叶