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光合仪和氧电极测定光合速率的区别及优缺点
日期：2024-08-01 11:25
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摘要：光合仪和氧电极测定光合速率的区别及优缺点
光合仪和氧电极测定光合速率的区别及优缺点
目前，测量光合速率*流行的方法是测量CO2吸收的红外CO2气体分析仪法（光合作用计）和测量O2释放的氧电极法。但是，哪种方法是准确的，哪种方法*适合您的实验？
光合作用仪测得的光合速率与氧电极的差异：
氧电极测得的光合速率大于光合仪测得的光合速率。
根据光合作用总反应式：
CO2 + 2H2O* + 4.69kJ → (CH2O) + O*2↑+ H2O
无论是用氧电极测量O2的释放量还是光合仪器（红外CO2气体分析仪法）测量CO2的吸收量和测量光合速率应该是一样的，但实际情况并非如此。
光合作用过程中产生的每个O2分子都会有四个电子进入电子传递链，通过电子传递体的电子传递过程到达NADPH。 NADPH 和 ATP 减少 CO2 分子。在这种情况下，它们是相等的。 .然而，并非所有电子都通过电子转移链到达 NADPH。一部分电子转移给氧进入米勒反应，一部分电子用于氮（N）代谢和硫（S）代谢和光呼吸过程。在逆境条件下，用于非还原 CO2 的电子比例增加。因此，实际上，并不是每释放一分子 O2 都会吸收一分子 CO2。
此外，液氧电极测量的 O2 释放过程是在 NaHCO3 溶液中进行的。 NaHCO3 溶液提供饱和 CO2 并消除气孔限制对光合速率的影响。气相氧电极在饱和 CO2 条件下测量 O2 的释放，氧电极在体外条件下测量光合速率。光合作用仪（红外CO2气体分析仪法）测量CO2的吸收量，受气孔和CO2浓度的限制。因此，光合仪和氧电极测得的光合速率不一致。一般来说，氧电极测得的光合速率大于光合仪器测得的光合速率。
光合仪和氧电极测得的光合速率特性
氧电极
氧电极测得的光合速率不能真实反映植物在实际条件下的碳同化速率。但在一些研究中，人们需要了解植物的氧气释放速率，并比较植物的氧气释放速率与CO2同化的差异，从而了解光合电子在不同途径中的分布情况。添加不同的抑制制剂可用于研究光合电子传递途径。氧电极法除测定光合速率外，还可用于测定各种生物体和活性物质的耗氧量或析氧反应，如某些酶和呼吸通路的活性。经研究，能很好地控制反应条件。利用氧电极测量光合速率，可以消除气孔限制对光合作用的影响，为科学研究提供有力的数据支持。*重要的一点是液氧电极的应用，它可以测量一些光合作用无法测量的小型植物材料，如藻类、苔藓、浮游植物、悬浮细胞、芽、茎等的光合速率。
但是，氧电极法作为测量光合速率的方法，测量指标单一，无法测量气孔导度、蒸腾速率、CO2补偿点、CO2饱和点等重要的光合参数。
光合作用
很多刚入学的研究生认为光合作用就是衡量光合作用的速率。我当时也是这么想的。事实上，事实并非如此。光合作用具有广泛的用途。
光合作用仪器用于研究植物叶片的光合作用、蒸腾作用和呼吸作用。测量参数包括CO2浓度、净光合速率、蒸腾速率、细胞间CO2浓度、气孔导度、大气湿度、气温、叶温、水汽压差、大气压力、光照强度、Ci/Ca等，并通过系统内置自动测量程序确定植物的光-光合响应曲线、CO2-光合响应曲线、温度-光合响应曲线、湿度-光合响应曲线等响应曲线，并可以通过这些响应曲线计算出RuBP羧酸盐。化学效率、表观量子产率、光补偿点、饱和光强度、CO2 补偿点、CO2 饱和点、温度补偿点、RuBP *大再生率和光合气孔极限值等非常有用的生理和生态参数。通过控制测量条件，我们还可以研究能量分布和光呼吸。
目前广泛使用的光合作用仪器一般采用开放式气路设计。开放式气路系统采用双气室红外仪器，使未通过同化室的气体进入气室作为参考气体，再从同化室出来。气体作为样气进入另一个气室。红外监测器检测参比气和样气之间的CO2浓度差，并根据浓度差、同化室叶片面积和气体流速计算光合速率。由于这种方法快速准确，也弥补了封闭式气路系统的一些缺点，因此应用越来越广泛。
然而，光合作用类型限制不方便确定藻类、苔藓和小型浮游植物、悬浮细胞、苹果皮、幼芽等材料的光合速率。
光合作用仪测得的光合速率与氧电极的差异：
氧电极测得的光合速率大于光合仪测得的光合速率。
根据光合作用总反应式：
CO2 + 2H2O* + 4.69kJ → (CH2O) + O*2↑+ H2O
无论是用氧电极测量O2的释放量还是光合仪器（红外CO2气体分析仪法）测量CO2的吸收量和测量光合速率应该是一样的，但实际情况并非如此。
光合作用过程中产生的每个O2分子都会有四个电子进入电子传递链，通过电子传递体的电子传递过程到达NADPH。 NADPH 和 ATP 减少 CO2 分子。在这种情况下，它们是相等的。 .然而，并非所有电子都通过电子转移链到达 NADPH。一部分电子转移给氧进入米勒反应，一部分电子用于氮（N）代谢和硫（S）代谢和光呼吸过程。在逆境条件下，用于非还原 CO2 的电子比例增加。因此，实际上，并不是每释放一分子 O2 都会吸收一分子 CO2。
此外，液氧电极测量的 O2 释放过程是在 NaHCO3 溶液中进行的。 NaHCO3 溶液提供饱和 CO2 并消除气孔限制对光合速率的影响。气相氧电极在饱和 CO2 条件下测量 O2 的释放，氧电极在体外条件下测量光合速率。光合作用仪（红外CO2气体分析仪法）测量CO2的吸收量，受气孔和CO2浓度的限制。因此，光合仪和氧电极测得的光合速率不一致。一般来说，氧电极测得的光合速率大于光合仪器测得的光合速率。
光合仪和氧电极测得的光合速率特性
氧电极
氧电极测得的光合速率不能真实反映植物在实际条件下的碳同化速率。但在一些研究中，人们需要了解植物的氧气释放速率，并比较植物的氧气释放速率与CO2同化的差异，从而了解光合电子在不同途径中的分布情况。添加不同的抑制制剂可用于研究光合电子传递途径。氧电极法除测定光合速率外，还可用于测定各种生物体和活性物质的耗氧量或析氧反应，如某些酶和呼吸通路的活性。经研究，能很好地控制反应条件。利用氧电极测量光合速率，可以消除气孔限制对光合作用的影响，为科学研究提供有力的数据支持。*重要的一点是液氧电极的应用，它可以测量一些光合作用无法测量的小型植物材料，如藻类、苔藓、浮游植物、悬浮细胞、芽、茎等的光合速率。
但是，氧电极法作为测量光合速率的方法，测量指标单一，无法测量气孔导度、蒸腾速率、CO2补偿点、CO2饱和点等重要的光合参数。
光合作用
很多刚入学的研究生认为光合作用就是衡量光合作用的速率。我当时也是这么想的。事实上，事实并非如此。光合作用具有广泛的用途。
光合作用仪器用于研究植物叶片的光合作用、蒸腾作用和呼吸作用。测量参数包括CO2浓度、净光合速率、蒸腾速率、细胞间CO2浓度、气孔导度、大气湿度、气温、叶温、水汽压差、大气压力、光照强度、Ci/Ca等，并通过系统内置自动测量程序确定植物的光-光合响应曲线、CO2-光合响应曲线、温度-光合响应曲线、湿度-光合响应曲线等响应曲线，并可以通过这些响应曲线计算出RuBP羧酸盐。化学效率、表观量子产率、光补偿点、饱和光强度、CO2 补偿点、CO2 饱和点、温度补偿点、RuBP *大再生率和光合气孔极限值等非常有用的生理和生态参数。通过控制测量条件，我们还可以研究能量分布和光呼吸。
目前广泛使用的光合作用仪器一般采用开放式气路设计。开放式气路系统采用双气室红外仪器，使未通过同化室的气体进入气室作为参考气体，再从同化室出来。气体作为样气进入另一个气室。红外监测器检测参比气和样气之间的CO2浓度差，并根据浓度差、同化室叶片面积和气体流速计算光合速率。由于这种方法快速准确，也弥补了封闭式气路系统的一些缺点，因此应用越来越广泛。
然而，光合作用类型限制不方便确定藻类、苔藓和小型浮游植物、悬浮细胞、苹果皮、幼芽等材料的光合速率。