一种小麦非叶绿色器官的光合速率测定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于谷类作物光合生理指标测定技术领域，特别涉及一种小麦非叶绿色器 官的光合速率测定方法。
【背景技术】
[0002] 光合作用是作物产量形成的物质基础，叶片是作物进行光合物质生产的主要器 官，然而一些作物的非叶绿色器官也具有较高的光合特性，能够进行光合物质生产，对作物 最终产量的形成具有重要贡献。
[0003] 谷类作物（cerealcrops)抽穗后光合器官除叶片外，还有绿色穗（包括发育中的 籽粒）、茎、鞘等非叶绿色器官。例如，穗部即是小麦开花后的重要光合器官。从不同器官日 光合同化量看，虽然旗叶叶片日光合总量大于各非叶器官，但穗、穗下节间和叶鞘等光合总 量要高于叶片，特别是在逆境下，旗叶日光合量显著下降，而各非叶绿色器官日光合量降低 较少，非叶绿色器官总光合量显著超过旗叶（张永平等，2011)。因此，非叶绿色器官的光合 作用在作物最终产量的提高方面有着不可忽视的作用。研宄谷类作物非叶绿色器官的光合 速率，揭示非叶绿色器官的光合优势和超高产的生理机理，为非叶绿色器官的增产潜力、选 育强优势品种提供参考，为小麦高产新品种的选育和高产栽培技术措施的制定提供理论依 据。
[0004] 小麦是我国主要的粮食作物之一，在人口不断增长，耕地面积逐渐减少的情况下， 提高单产是确保总产，保证国家粮食安全的唯一途径。小麦的粒重绝大部分来源于开花后 的光合产物。长期以来，人们对作物光合作用的研宄主要集中在叶片上，而对叶片以外的非 叶器官光合特性的研宄相对较少。麦类作物的非叶绿色器官（穗、节间、鞘）的光合作用 对籽粒产量具有重要贡献，特别是穗器官由于所处的空间位置有利于截获光以及环境中的 co2，其光合作用早就受到人们的关注。在当前小麦高产和超高产探索中，应该充分利用穗 等非叶器官光合优势，是挖掘生产潜力的重要途径。近几年，国内外对小麦不同器官光合特 性研宄较多（鲁清林，2013)。
[0005] 光合速率的传统测定一般采用光合作用测定系统。目前所用的光合作用测定系统 主要是针对叶片，对非叶器官一般不配备光合作用室，因而无法测定非叶器官光合速率。叶 绿素荧光仪也可以对荧光诱导动力学参数进行测定，根据测定结果计算原初光能转化效率 Fv/Fm、实际光化学效率〇PSII等值；但荧光仪价格贵重，大多科研单位不能配备。液相氧电 极也可以间接测定绿色器官的光合速率，但因测定的是〇 2浓度的变化，受植物呼吸作用的 影响很大，不能作为光合速率评价的可靠指标。
【发明内容】
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种小麦非叶绿色器官光合速率的测定方 法。该方法利用实验室常规器材，测定非叶绿色器官的光合速率。该方法可靠，简单易行。
[0007] 本发明解决技术问题所采取的技术方案是：一种小麦非叶绿色器官光合速率的测 定方法，其特征是，包括以下步骤：
[0008] (1)测定介质：
[0009] 取小麦非叶绿色器官新鲜材料0. 5_2g，放入培养皿或烧杯中，然后加入超纯水，以 刚刚没过材料为宜；材料分黑暗处理（作为对照组，用锡箔纸将对照组包裹严实，防止光线 透过）和光照处理2组，各至少3次重复；
[0010] (2)将材料放在恒温光照培养箱中或室外自然光下，每lOmin用pH计测定光照处 理和黑暗处理介质的pH值，连续测定lh，并记录；
[0011] ⑶计算：
[0012] 光合速率=(pH光照-pH黑暗）/g材料/h
[0013] 分别是在一定时间，测定的材料介质中pH值；gm:所取实验材料鲜 重（g);h:测定时间（小时）。
[0014] 所述新鲜材料为绿色穗（包括发育中的籽粒）、茎、鞘等非叶绿色器官。
[0015] 所述恒温光照培养箱参数设置为：光照强度3000-5000LUX，湿度80% -85%，温度 23-25。。。
[0016] 所述室外自然光为：选择无风或微风、光照充足、温度在20-27°C的时间段。
[0017] 进一步的，采用同样的方法测定小麦旗叶的光合速率，计算小麦非叶绿色器官与 小麦旗叶的光合速率之间的比值，即可对小麦非叶绿色器官光合速率进行评价。
[0018] 本发明的有益效果是：
[0019] (1)在光照下，绿色器官利用光能，将由气孔吸收的或呼吸作用释放的C02固定，合 成糖类化合物，是籽粒中的重要组成部分；而在黑暗下，植物细胞呼吸作用释放的〇) 2与1120 合成H2C03，进而解离出H+与HCOy使介质中酸碱度降低，因此，通过测定pH变化可以估测 非叶器官光合速率；
[0020] (2)本发明所用时间短，多个处理、重复可同时操作，避免了大田常规仪器测定所 需时间长，（早、晚）温度、（早、晚）光照强度、（早、晚）湿度等外界条件变化幅度大而造 成的实验误差大等问题；
[0021] (3)本发明解决了非叶不规则植物材料光合速率难以测定的问题；
[0022] (4)本发明采用实验室常规器材，简单易行，方法可靠。
【附图说明】
[0023] 图1为荧光仪测定小麦绿色籽粒与旗叶光系统II最大光化学光量子效应（Fv/Fm， 反映绿色器官相对光合效率）；a:小麦绿色籽粒Fv/Fm;b:小麦旗叶FV/Fm;c:FV/Fm标尺。
【具体实施方式】
[0024] 实施例1小麦绿色籽粒测定
[0025] (1)小麦最适光合条件的设置
[0026]将恒温光照培养箱参数设置为：光照强度4000LUX，湿度85%，温度25°C;
[0027] (2)实验材料的准备：
[0028] 剥取小麦绿色籽粒0. 5g，放入直径为10cm的培养皿中；另取一组培养皿，以相当 重量的小麦叶片为参比，小麦叶片平铺于培养皿中，无交叠；
[0029] (3)测定介质：
[0030] 大量程移液枪取适量超纯水，置入（2)中培养皿中，以刚刚没过实验材料为宜；材 料分黑暗处理（对照组）和光照处理2组，各3次重复；
[0031] (5)黑暗处理：
[0032] 用锡箔纸将对照组包裹严实，防止光线透过；
[0033] (6)将样品放在恒温光照培养箱中，每lOmin用pH计测定光照处理与黑暗处理介 质的pH值，连续测定lh，并记录；
[0034] (7)计算：
[0035] 经测定，处理时间30min时，（pH光照> -pH黑暗）/h比率较大，因此绿色籽粒与叶片相 对光合速率按（pH|m -pHMBg ) /0. 5g/0. 5h计算表1。同时采用荧光仪进行测定作为对照，结 果如图1和表1。
[0036] 表1小麦绿色籽粒与旗叶光合速率比较
[0037]
【主权项】
1. 一种小麦非叶绿色器官光合速率的测定方法，其特征是，包括以下步骤： (1) 测定介质 取小麦非叶绿色器官新鲜材料0. 5-2g，放入培养皿或烧杯中，然后加入超纯水；材料 分黑暗处理和光照处理2组，各至少3次重复；所述黑暗处理为用锡箔纸将材料包裹严实； (2) 将材料放在恒温光照培养箱中或室外自然光下，每IOmin用pH计测定光照处理和 黑暗处理介质的PH值，连续测定lh，并记录； (3) 计算： 光合速率=(pH光照-pH黑暗）/g材料/h pHMBg、PH^g :分别是在一定时间，测定的材料介质中pH值；g#l|:所取实验材料鲜重， 单位：g;h:测定时间，单位：小时。
2. 如权利要求1所述的一种小麦非叶绿色器官光合速率的测定方法，其特征是，所述 步骤（1)的超纯水加入量为刚刚没过材料。
3. 如权利要求1所述的一种小麦非叶绿色器官光合速率的测定方法，其特征是，所述 新鲜材料为绿色穗、茎、鞘，所述绿色穗包括发育中的籽粒。
4. 如权利要求1所述的一种小麦非叶绿色器官光合速率的测定方法，其特征是，所述 恒温光照培养箱参数设置为：光照强度3000-5000Lux，湿度80% -85%，温度23-25°C。
5. 如权利要求1所述的一种小麦非叶绿色器官光合速率的测定方法，其特征是，所述 室外自然光为：选择无风或微风、光照充足、温度在20-27°C的时间段。
6. 如权利要求1-5中任意一项所述的一种小麦非叶绿色器官光合速率的测定方法，其 特征是，采用同样的方法测定小麦旗叶的光合速率，计算小麦非叶绿色器官与小麦旗叶的 光合速率之间的比值，对小麦非叶绿色器官光合速率进行评价。
【专利摘要】本发明公开了一种小麦非叶绿色器官的光合速率测定方法。该方法为：将样品放在恒温光照培养箱中或室外自然光下，每10min用pH计测定光照处理和黑暗处理介质的pH值，连续测定1h；根据公式“光合速率＝(pH光照-pH黑暗)/g材料/h”进行计算。本发明利用光合作用原理，即绿色器官利用光能，将由气孔吸收的或呼吸作用释放的CO2固定，合成糖类化合物；而在黑暗下，植物细胞呼吸作用释放的CO2与H2O合成H2CO3，进而解离出H+与HCO3-，使介质中酸碱度降低，通过测定pH变化可以测定非叶器官光合速率。本发明解决了非叶不规则植物材料光合强度难以评测的问题。本发明采用实验室常规器材，简单易行，方法可靠。
【IPC分类】G01N33-00
【公开号】CN104820070
【申请号】CN201510193860
【发明人】孔令安, 谢燕, 李华伟, 张荣亭, 孙铭泽
【申请人】山东省农业科学院作物研究所
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年4月22日