群体同化室在矮小、碎叶药用植物光合生理生态研究中的应用
——16406330董明然
一、课题解决的问题
光合作用是地球上最重要的生命现象，它是目前唯一能把太阳能转化为稳定的化学能贮藏在有机物中的过程，是一切生命活动的物质基础，也是人类所需能量的主要来源。植物初生代谢通过光合作用、柠檬酸循环等途径，为植物次生代谢提供能量和一些小分子化合物，作为原料或中间产物。植物次生代谢产物主要分为含氮有机物、萜类化合物和酚类化合物三大类，如生物碱、萜类、抗生素等。植物次生代谢产物对植物适应不良环境或抵御病原物侵害以及植物的代谢调控等都有重要作用，也是药用植物中的重要活性成分，多提取修饰后用于新药开发。因此，研究药用植物光合作用，是药用植物生理生态研究中必不可少的基础，是整个药品开发的源头环节，对于更好的开发和利用药用植物，深度挖掘我国宝贵的中医药财富，具有十分重要的意义。
对于单个叶片的光合速率，我们可以应用半叶法、光合作用测定仪、氧电极等仪器进行测定。技术比较成熟且测定数据准确。但是，在药用植物的应用方面，经常需要测定矮小及碎叶药用植物的光合作用，比如碎叶冬青、鱼腥草等。由于植株常成从成簇，并且叶面积较小、叶型多样，而单叶的光合速率与群体的光合速率明显不同，不能简单的相加，受到光、CO2浓度等因素的复杂影响，不同位置、不同朝向、不同发育阶段的叶片其生理状态也有很大差异，所以单叶室测量结果并不能很好的反映出矮小，碎叶药用植物群体的光合作用。随着近些年来便携式光合作用测定仪的普及，群体光合作用，尤其是矮小、碎叶药用植物的群体光合作用测定越来越受到人们的重视。
因此，利用CIRAS-3型便携式光合作用测定仪，配合群体同化室，探讨其在矮小、碎叶药用植物光合生理生态研究中的应用，并且尝试探索出一种快速、准确又简便的群体光合作用测定方法，并且更新相关光合测定技术，在植物生理学、生态学、中药资源学、药用植物栽培学等方面的研究工作中，将大有裨益。
二、研究原理和技术方法
本实验采用美国汉莎科技公司CIRAS-3便携式光合荧光测定系统，红外线CO2气体分析仪连接CPY-4群体同化室形成开放式气路系统，研究其在矮小、碎叶药用植物的光合生理生态中的应用，并在此基础上进行创新，拟探讨一种快速准确测定药用植物群体同化率的方法。
- 研究原理
红外线CO 2气体分析仪工作原理：许多由异原子组成的气体分子对红外线都有特异的吸收带。CO 2的红外吸收带有四处，其吸收峰分别在2.69mu;m、2.77mu;m、4.26mu;m和14.99mu;m处，其中只有4.26mu;m的吸收带不与H2O的吸收带重叠，红外仪内设置仅让4.26mu;m红外光通过的滤光片，当该波长的红外光经过含有CO2的气体时，能量就因CO2的吸收而降低，降低的多少与CO2的浓度有关，并服从朗伯—比尔定律。分别供给红外仪含与不含CO2的气体，红外仪的检测器便可通过检测红外光能量的变化而输出反映CO2浓度的电讯号。
红外线经过CO2气体（或水蒸气）时被气体分子吸收，透过的红外线能量减少，被吸收的红外线能量的多少与该气体的吸收系数（K），气体浓度（C）和气层的厚度（L）有关，并服从朗伯-比尔定律，可用下式表示：E=E0eKCL，其中E0为入射红外光的能量，E为透过红外光的能量。根据以上公式可以测定出被测气体中CO2或者水蒸气的浓度CO2吸收红外光的特定波长为4.26mu;m，H2O的吸收峰为2.59 mu;m，红外线气体分析仪只能进行CO2浓度和水蒸气浓度的测定，要测定光合速率必须与气路系统相结合。
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