擬南芥光合速率的測(cè)定
擬南芥背景資料：
擬南芥是一種十字花科植物，廣泛用于植物遺傳學(xué)、發(fā)育生物學(xué)和分子生物學(xué)的研究，已成為一種典型的模式植物，其原因主要基于該植物具有以下特點(diǎn)
(1)植株形態(tài)個(gè)體小，高度只有30cm左右，1個(gè)茶杯可種植好幾棵;
(2)生長(zhǎng)周期快，每代時(shí)間短，從播種到收獲種子一般只需6周左右;
(3)種子多，每株每代可產(chǎn)生數(shù)千粒種子;
(4)形態(tài)特征簡(jiǎn)單，生命力強(qiáng)，用普通培養(yǎng)基就可作人工培養(yǎng);
(5)基因組小，只有5對(duì)染色體。
雖然擬南芥在許多方面“簡(jiǎn)單”，但它的大多數(shù)基因與其他“復(fù)雜”的植物基因具有很高的同源性，另外，由于這種植物的全部基因組測(cè)序已經(jīng)完成，因此可以預(yù)測(cè)，擬南芥在植物學(xué)所有領(lǐng)域的研究中將發(fā)揮更大的作用。
擬南芥的基因組是目前已知植物基因組中小的。每個(gè)單倍染色體組(n=5)的總長(zhǎng)只有7000萬(wàn)個(gè)堿基對(duì)，即只有小麥染色體組長(zhǎng)的1/80，這就使克隆它的有關(guān)基因相對(duì)說(shuō)來(lái)比較容易。擬南芥是自花受粉植物，基因高度純合，用理化因素處理突變率很高，容易獲得各種代謝功能的缺陷型。例如用含殺草劑的培養(yǎng)基來(lái)篩選，一般獲得抗殺草劑的突變率是1/100000。由于有上述這些優(yōu)點(diǎn)，所以擬南芥是進(jìn)行遺傳學(xué)研究的好材料，被科學(xué)家譽(yù)為“植物中的果蠅”。(以上背景資料摘自百度百科)
光合作用是地球上重要的生命現(xiàn)象，它是能把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的化學(xué)能貯藏在有機(jī)物中的過(guò)程，是維持地球上物質(zhì)循環(huán)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是農(nóng)作物產(chǎn)量形成的決定性因素。因此，提高光合作用對(duì)于提高作物產(chǎn)量具有十分重要的意義。擬南芥作為一種模式植物，通過(guò)對(duì)擬南芥光合相關(guān)基因功能等的相關(guān)研究，來(lái)進(jìn)一步了解作物的光合相關(guān)基因，終改善作物對(duì)光能的利用效率，從根本上提高作物產(chǎn)量。
根據(jù)光合作用的總反應(yīng)式： CO2+ 2H2O+ 4.69kJ → (CH2O) +O2+ H2O
原則上我們可以測(cè)定任一反應(yīng)物的消耗速率或產(chǎn)物的生成速率來(lái)表示光合速率。常用測(cè)定光合速率的方法是測(cè)定CO2的吸收或者O2的釋放。
基于光合速率測(cè)定的原則，擬南芥光合速率的測(cè)定主要有以下兩種方法:
A氧電極測(cè)定O2的釋放
B光合儀測(cè)定CO2的吸收
測(cè)定O2的釋放測(cè)定擬南芥光合作用：
氧電極通過(guò)測(cè)定反應(yīng)體系中溶解氧的變化來(lái)測(cè)定反應(yīng)體系中葉片的光合速率。測(cè)定數(shù)據(jù)精確，容易得到精確的光合速率，精度高于光合儀。尤其是在研究放氧復(fù)合體相關(guān)的基因時(shí)必須應(yīng)用氧電極測(cè)定光合速率。氧電極還可以用來(lái)研究很多植物綠色器官的光合速率，是光合儀無(wú)法比擬的，具有景天酸代謝途徑的植物材料的光合速率只能用氧電極測(cè)定。
盡管氧電極測(cè)定擬南芥的光合速率非常準(zhǔn)確，使用范圍很廣，操作很方便，但是也存在一些缺點(diǎn)，氧電極破壞性取樣，不能測(cè)定蒸騰速率，氣孔導(dǎo)度，細(xì)胞間隙CO2濃度等光合儀測(cè)定的參數(shù)。
測(cè)定CO2的吸收測(cè)定擬南芥光合作用：
光合儀的葉室多是為作物(小麥，水稻，玉米，大豆，棉花)而設(shè)計(jì)的，常見作物的葉片往往比較大。因葉片形狀不同，光合儀的葉室為了滿足作物的需要常見的有水稻型葉室，闊葉葉室和圓形葉室，基本適合所有常見作物葉片，而擬南芥葉片較小，葉柄比較短而且有些品種葉片緊貼著培養(yǎng)基生長(zhǎng)，很多轉(zhuǎn)基因品種葉片更小，擬南芥葉片的特點(diǎn)決定了擬南芥光合速率研究不同于其他作物光合速率的測(cè)定。
擬南芥作為一種模式植物，對(duì)其光合速率的測(cè)定一直備受廣大專家教授以及光合儀生產(chǎn)廠家的關(guān)注。為此光合儀廠家一般都為擬南芥專門設(shè)計(jì)葉室，為擬南芥設(shè)計(jì)的葉室主要有單葉擬南芥葉室和整株擬南芥葉室，測(cè)定擬南芥單個(gè)葉片的葉室很小0.5-1cm2，另外光合速率受環(huán)境(溫度，濕度，光強(qiáng))影響比較大，測(cè)定相對(duì)誤差就會(huì)比較大，需要對(duì)光合儀非常熟悉的人操作才會(huì)得出比較精確的數(shù)據(jù);整株擬南芥葉室可以將一整株擬南芥放入葉室中進(jìn)行光合測(cè)定，測(cè)定方便，使用簡(jiǎn)單，消除了一定的葉片生長(zhǎng)不同對(duì)結(jié)果的影響，然而計(jì)算有效光合面積比較難，需要測(cè)量有效葉面積來(lái)矯正儀器測(cè)定的光合速率。
使用光合儀配有的擬南芥葉室測(cè)定擬南芥葉片的光合除了能夠測(cè)定光合速率外還可以測(cè)定蒸騰速率，氣孔導(dǎo)度，細(xì)胞間隙CO2濃度以及各種光合響應(yīng)曲線。缺點(diǎn)是擬南芥葉室往往比較價(jià)格昂貴，一般都大幾千美金甚上萬(wàn)美金。
測(cè)定擬南芥光合速率的注意事項(xiàng)：
1擬南芥一般都是在培養(yǎng)室或者人工氣候箱中，生長(zhǎng)環(huán)境的光強(qiáng)比較低，因此如果直接在強(qiáng)光下測(cè)定可能對(duì)葉片產(chǎn)生光抑制。
2擬南芥葉片測(cè)定單葉光合的時(shí)候要注意葉位的選擇。
3測(cè)定前要進(jìn)行充分的光適應(yīng)，或者進(jìn)行正常條件的馴化。
4氧電極測(cè)定擬南芥的光合速率時(shí)是破壞性取樣，對(duì)于比較珍貴的材料和材料量比較少的時(shí)候要特別
