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10％～50％。

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Lambert－Beer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=0.0127OD663－0.00269OD645 （1）Cb=0.0229A645—0.00468A663 （2）改写为下列形式：
Ca=12.7A663－2.69A645 （3）Cb=22.9A645—468A663 （4）CT＝Ca＋Cb=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
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：
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；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，增加自身叶绿素含量，从而提高光合效率，这是植物对光照不足环境的一种适应，阴生植物在这方面可能有很好地补偿调节能力，而阳生植物的相对调节能力就比较差。

九、实验小结：
1、由于植物叶子中；含有水分，故先用纯丙酮进行提取，以使色素提取液
中丙酮的最终浓度近似80％。

2、由于叶绿素a，叶绿素b的吸收峰很陡，仪器波长稍有偏差，就会使结
果产生很大的误差，因此最好能用波长较正确的高级型分光光度计。