备课素材：弱光下色素含量变化-2023——2024学年高一上学期生物人教版必修一

弱光下色素含量变化 先看一道试题： 为了研究弱光对大豆生长、光合作用和产量的影响， 研究小组用两种大豆在正常光(100%)和弱光(20%) 条件下进行实验，结果如下表。 休高 叶绿素 叶绿素b 类胡萝卜素 净光合速率 单株种子 品种 光照处理 (cm) (mg·cm)《mg*cm)(mg·ctm) 产量(g) 100% 32.78 1.23 0.33 0.71 4.41 18.21 南豆 20% 64.67 1.30 0.25 1.09 3.17 15.09 100% 41.67 1.39 0.27 0.78 3.97 36.71 黑豆 20% 99.50 3.80 3.04 0.62 2.97 8.92 注：净光合速率用单位时间单位面积的叶片从外界吸收 的C02量表示。 下列叙述错误的是() A.弱光条件下，主茎伸长有利于获得更多的光照 B.光合色素含量改变有利于适应不同的光照环境 C.净光合速率大的大豆品种，单株种子产量也大 D.弱光条件下，南豆比黑豆更适合栽种 解析：试题考查光照强度对不同品种的大豆光合速 率的影响。 据表可知，同一品种在弱光条件下，主茎伸长，有 利于获得更多的光照，从而增强光合速率和产量，A正确； 在不同光照强度下，南豆和黑豆的光合色素含量改变， 有利于适应不同的光照环境，B正确；据表数据可知，净 光合速率大的大豆品种，单株种子产量并不是增大，如 在强光下南豆的净光合速率比黑豆大(4.41大于3.97)， 但单株种子产量南豆比黑豆小(18.21小于36.71)，C 错误；弱光条件下，南豆的净光合速率和产量比黑豆大， 所以南豆比黑豆更适合栽种，D正确。故答案为C。 这道试题情景中有“弱光照对色素的影响”。 那么，为什么光照强度减弱会影响色素的含量？ 光照强度是植物生长中非常重要的环境因素之一， 它对植物生长和发育有着重要的影响。光照强度越强， 光合作用速率和效率就越高，从而促进植物生长。光照 强度也会影响植物的叶片形态。在光照充足的条件下， 植物会产生更大、更宽、更厚的叶片，而在光照较弱的 条件下，叶片则会较小、较细、较薄。光照强度还可以 影响植物的生长速度。当光照强度适宜时，植物生长较 快，发育较好，而在光照不足的情况下，植物生长速度 会减缓。因此，适宜的光照强度对于植物的生长和发育 至关重要。不同种类的植物对光照强度的需求也有所不 同，所以在种植植物时，需要考虑到光照强度对植物的 影响，并为其提供合适的光照条件。 光合作用是作物生长和产量形成的基础，光作为光 合作用的驱动力，同时也影响光合器官的结构和功能。 上述试题的研究存在两个自变量，一是光照强度（强 光和弱光)，弱光采用遮阳网处理，光照强度为正常光 照的20%，用光量子传感器测定大豆冠层有效辐射；二是 不同的大豆品种（南豆和黑豆）。 无关变量有播种时间相同，播种行距相同即密度相 同，追肥的量相同，田间管理措施相同。 1.检测指标（因变量）的测定 (1)光合色素测定：用分光光度计测定，是在470nm, 646nm,663nm波长下的0D值（分别测定的是类胡萝卜素、 叶绿素b和叶绿素a,是由光合色素的吸收光谱决定，如 图)，计算光合色素的含量。 光合色素的吸收光谱 叶绿素b 叶绿素a 入-胡萝卜素 0400 500 600 700 波长(nm) (2)形态指标及生物量测定：由于大豆大部分根长在土 层中，取样时挖根深度为25cm,连同地上部分带回实验 室测定株高和茎粗后，将叶、茎杆、根分别剪下装入纸 袋于烘箱中105度杀青1小时，75度烘至恒重（大于72 小时)，称重测得生物量。 (3)大豆叶片的解剖结构：一定部位取叶片，在靠近主 脉基部的1/3作石蜡切片，在显微成像分析系统下进行 显微照相。 (4)光合特性测定：选用光合测定系统测定光合速率、 气孔导度、胞间C02浓度，蒸腾速率等，重复3次，取平 均值。 光合测定系统 88 最后采用一定的软件统计分析所得的数据。 2.测定的相关数据分析 (1)色素含量变化分析 从色素的含量变化来看，南豆和黑豆的叶绿素a均 增加，叶绿素总量均增加，而类胡萝卜素南豆增加，弱 光处理对黑豆影响较大，理由是叶绿素a/b值严重下降， 叶绿素/类胡萝卜素值则大幅度提高。原因是叶绿素b和 类胡萝卜素有利于吸收散射光较短波长的蓝紫光，大豆 通过改变光合色素的含量和比例，来获取得多的沟通。 因此，弱光条件下，南豆比黑豆更适合栽种。 (2)形态指标及生物量 在弱光条件下，两种大豆的株高显著增高，有利于 得到光照，但茎粗、地上地下生物量及根冠比显著降低。 通过显微观察叶片的结构没有色素含量变化大。上述形 态变化可能是因为弱光条件下，大豆幼苗的光合能力降 低，影响植物生物化学能的供应，导致积累的生物量减 小，而且地下生物量较地下生物量减少