利用葉綠素測量儀研究桑葉的葉綠素含量
葉綠素是植物吸收光能進行光合作用的重要物質基礎,它直接參與光能的吸收、傳遞、分配和轉化等過程,其含量的大小以及a/b的相對比值不僅可以反映植物的生長發育狀況、生理代謝水平及營養條件,還可作為環境生理研究的重要參考指標[1]。因此,對其含量及a/b比值進行測定與分析一直是植物生理學研究的重點內容。
葉綠素是脂溶性卟啉類化合物,在分子結構上,葉綠素由脫鎂卟啉環、葉綠酸、葉綠醇、甲醇和二價鎂離子等部分構成,各葉綠素結構之間的差別很小,葉綠素a和b僅在吡咯環Ⅱ上的附加基團不同:前者是甲基,後者是甲醛基;在光學特性上,葉綠素a和b及其衍生物對紅光區(620~700 nm)和藍紫光區(400~500 nm)的光吸收特別強烈;而對綠光區(520~580 nm)的光則吸收較弱,因而葉綠素呈現綠色。
目前,葉綠素的提取方法主要有有機溶劑萃取法、超臨界CO2萃取法、吸附樹脂萃取法、超聲波萃取法和微波萃取法等。其中微波輔助萃取法和超臨界CO2萃取法由於能夠大大降低提取時間,並減少萃取溶劑的使用量,逐漸受到人們的關注,但超臨界CO2萃取法受操作複雜、設備昂貴、成cheng本ben較jiao高gao等deng因yin素su的de困kun擾rao,其qi應ying用yong領ling域yu也ye受shou到dao限xian製zhi。有you機ji溶rong劑ji萃cui取qu法fa有you直zhi接jie利li用yong葉ye綠lv素su易yi溶rong於yu有you機ji溶rong劑ji的de特te點dian,選xuan用yong合he適shi的de有you機ji溶rong劑ji進jin行xing萃cui取qu,並bing輔fu助zhu了le微wei波bo、超(chao)聲(sheng)波(bo)或(huo)離(li)子(zi)交(jiao)換(huan)分(fen)離(li)等(deng)手(shou)段(duan)來(lai)提(ti)高(gao)效(xiao)率(lv)和(he)純(chun)度(du)。因(yin)此(ci),有(you)機(ji)溶(rong)劑(ji)萃(cui)取(qu)法(fa)是(shi)最(zui)常(chang)用(yong)的(de)葉(ye)綠(lv)素(su)提(ti)取(qu)的(de)常(chang)規(gui)方(fang)法(fa)。葉(ye)綠(lv)素(su)含(han)量(liang)的(de)測(ce)定(ding)方(fang)法(fa)主(zhu)要(yao)有(you)紫(zi)外(wai)分(fen)光(guang)光(guang)度(du)法(fa)、熒光分析法、葉綠素測量儀法、光聲光譜法和高效液相色譜法等,其中分光光度法具有準確度高的特點,是葉綠素含量測定過程中應用最為廣泛的方法。
bizhenicaiyongyoujirongjicuiqufacongsangyezhongtiquyelvsu,bingliyongfenguangguangdufaduiyelvsuhanliangjinxingceding,tongguofenxibutongjieweisangyejisangyebutongbuweideyelvsuhanliang,tantaosangyeyelvsudeguangputezhengjiqihanliangdebianhuaguilv,yiqiweisangyeyelvsudetiqujihanliangcedingtigongfangfaxingcankao,bingweisangyeyelvsudejinyibuyanjiutigongcankaoshuju。
1材料與方法:
1.1材料
1.1.1試驗材料:桑葉,采自中國農業科學院蠶業研究所國家種質鎮江桑樹圃。
1.1.2主要試劑:試驗所用試劑均為分析純。
1.1.3主要儀器:UV-9100型紫外-可見分光光度計,由浙江托普分析儀器有限公司生產;電熱恒溫水浴鍋,由杭州麥哲儀器設備廠生產;YP5001型電子天平,由浙江托普儀器廠生產;打孔器(d=0. 6 cm)。
1.2方法:
1.2.1葉綠素的提取含量測定方法。將采集到的新鮮桑葉帶回實驗室洗淨、擦幹後,用直徑為0.6 cm的打孔器打成小圓片;選取5片稱重,然後用6ml有機溶劑在暗室浸提24 h;於5 000 r/min離心機中離心5min,取上清液置於光徑為1.0 cm的比色皿中,用紫外-可見分光光度計測定其吸光值,並利用Arnon法fa的de修xiu正zheng公gong式shi對dui其qi葉ye綠lv素su含han量liang進jin行xing計ji算suan,分fen析xi桑sang葉ye葉ye綠lv素su的de光guang譜pu特te征zheng,進jin而er比bi較jiao研yan究jiu不bu同tong節jie位wei桑sang葉ye和he桑sang葉ye不bu同tong部bu位wei葉ye綠lv素su含han量liang的de變bian化hua規gui律lv,綠lv素su含han量liang用yongArnon法的修正公式進行計算:


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其中,V為萃取溶劑體積(ml);S為表麵積(cm2),通過樣品個數(5片)與打孔器麵積(d=0.6 cm)之積進行計算;Ca為葉綠素a含量,Cb為葉綠素b含量,Ca+b為葉綠素a和b的含量之和;A645、A663分別代表在波長為645 nm和663 nm下的吸光度值,所有試驗均重複3次。
1.2.2 桑葉葉綠素光譜特征分析。用紫外-可見分光光度計在360~700 nm的波長範圍內,測定不同波長條件下,桑葉葉綠素的吸光度值,繪製桑葉葉綠素的光譜圖。
2結果與分析:
2.1桑葉葉綠素的光譜特征:
通過測定不同波長條件下桑葉葉綠素的含量,繪製出其光譜圖(圖1),由圖1可知:在試驗範圍內,桑葉葉綠素有2個強吸收帶,分別為400~460 nm和640~680 nm,其中400~460 nm為藍紫光區,吸收最高峰出現在432 nm處,而640~680 nm是紅光區,且在662 nm處出現最高吸收峰,這是由於葉綠素中的葉綠素a和葉綠素b分別在這2個波長處吸收最強,所得結果與其他高等植物葉片中葉綠素的吸收光譜圖基本一致。

2.2不同節位桑葉的葉綠素含量測定結果:
因所受光照強度不同、老嫩程度不一,不同節位桑葉的葉綠素含量也會有所不同。該研究采集第2、12和22節的桑葉(從底部到頂端依次排序),用有機溶劑萃取法和分光光度法測定不同節位桑葉的葉綠素含量,並分析其變化規律,結果如圖2所示。由圖2可知,第12節桑葉中葉綠素含量最高,但葉綠素a/b的比值最低,為1.55;第2節桑葉中葉綠素含量稍低,葉綠素a/b比值為2.54;而第22節桑葉中葉綠素含量最少,但葉綠素a/b比值為2.46,與第2節桑葉的葉綠素a/b比值幾乎相等。
一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo),上(shang)部(bu)葉(ye)片(pian)最(zui)嫩(nen),中(zhong)部(bu)次(ci)之(zhi),下(xia)部(bu)最(zui)老(lao),且(qie)植(zhi)物(wu)的(de)氮(dan)素(su)營(ying)養(yang)是(shi)從(cong)成(cheng)熟(shu)葉(ye)片(pian)向(xiang)幼(you)嫩(nen)葉(ye)片(pian)轉(zhuan)運(yun),葉(ye)綠(lv)素(su)含(han)量(liang)成(cheng)熟(shu)葉(ye)應(ying)多(duo)於(yu)幼(you)嫩(nen)葉(ye)。根(gen)據(ju)此(ci)理(li)論(lun),下(xia)部(bu)葉(ye)片(pian)中(zhong)葉(ye)綠(lv)素(su)含(han)量(liang)應(ying)最(zui)高(gao),這(zhe)與(yu)該(gai)研(yan)究(jiu)結(jie)果(guo)有(you)差(cha)異(yi),之(zhi)所(suo)以(yi)會(hui)出(chu)現(xian)這(zhe)樣(yang)的(de)現(xian)象(xiang),一(yi)方(fang)麵(mian)可(ke)能(neng)是(shi)由(you)於(yu)葉(ye)片(pian)所(suo)受(shou)光(guang)照(zhao)強(qiang)度(du)不(bu)同(tong)引(yin)起(qi)的(de)。中(zhong)部(bu)葉(ye)片(pian)所(suo)受(shou)光(guang)照(zhao)較(jiao)下(xia)部(bu)葉(ye)片(pian)強(qiang)烈(lie),且(qie)從(cong)葉(ye)綠(lv)素(su)a/b的比值也可以看出,中部葉片的葉綠素a/b最低,即葉綠素bdehanliangzuigao,shuomingsangshuzhongbuyepianzuinaiyin,jiaodideguangqiangjikecijiyepianjinxingqiangliedeguanghezuoyong,zheyeshisangshujinxingguanghezuoyongdezhuyaolaiyuan。shangbuyepianzuinen,suiranjieshouguangqiangzuiqiang,danyouyuzhiwubenshendeshenglitezhengjuedingleshangbuyepiandeyelvsuhanliangzuidi。lingyifangmiankenengshiyoushiyanwuchayinqidechayi。congshiyanjieguokezhi,zhongbuyepianyelvsuhanliangdecedingjieguodewuchazuida,yinqigaiwuchadeyinsuyouhenduo,zheyeshizaochengjieguobuyide1個因素。

2.3 桑葉不同部位的葉綠素含量測定結果:
一片桑葉因不同的光照強度、營養狀況及生理條件間的細微差別,會導致桑葉不同部位中葉綠素含量也有差異。該研究將桑葉分為3部分,即葉尖、葉中和葉柄,分別測定不同部位的葉綠素含量,結果如圖3所示。

由圖3可知,靠近葉柄處葉綠素含量明顯高於其他部位,葉綠素含量高低順序為葉柄處(葉中部(葉ye尖jian部bu,呈cheng現xian出chu下xia部bu葉ye位wei大da於yu上shang部bu葉ye位wei的de規gui律lv。這zhe可ke能neng是shi因yin為wei植zhi物wu的de氮dan素su營ying養yang是shi從cong成cheng熟shu葉ye片pian向xiang幼you嫩nen葉ye片pian轉zhuan運yun,葉ye綠lv素su含han量liang成cheng熟shu葉ye多duo於yu幼you嫩nen葉ye,使shi桑sang樹shu葉ye片pian葉ye色se隨sui之zhi發fa生sheng相xiang應ying變bian化hua而er導dao致zhi吸xi光guang值zhi的de不bu同tong。此ci外wai,葉ye尖jian部bu的de葉ye綠lv素sua/b比值最低,葉柄處的最高,葉中部其次,說明桑葉葉尖部最耐陰,葉綠素b含量較高,可適應陰生生境,而葉柄部相對最不耐陰。
3結論與討論:
對葉綠素進行準確測定是植物生理學的重點研究內容,葉綠素a和b含量的多少直接影響光合速率的大小,葉綠素a/b值也能反映一定的光合速率, a/b值高,光合活性也高,光合活性高,植物就具有較高的光合速率。試驗結果表明:
①桑葉葉綠素光譜特征與其他高等植物葉綠素的光譜特征類似,可采用Arnon法的修正公式對葉綠素含量進行計算。
②中間節位的桑葉中葉綠素含量最高,但其葉綠素a/b的比值卻最小,雖然該結果存在一定爭議,但從葉綠素含量來看,桑樹光合作用的葉綠素主要來源是中部節位的葉片。
③對同一片葉子而言,因光照強度、yingyangzhuangkuangheshenglitiaojiandebutong,butongbuweiyepiandeyelvsuhanlianghuiyousuobutong,gaiyanjiujieguozhengshilezheyidian。yanjiufaxian,yebingchudeyelvsuhanliangzuigao, a/b值也最高,說明在葉柄處的光合速率最高,且由於葉綠素b的含量較低,說明葉柄處較適應陽性生境,而葉尖處與其正好相反。
shiyanjinduisangyezhongyelvsudeguangputezhengjiqihanliangdebianhuaguilvjinxinglechubutantao,gaijieguoweiyelvsudejinyibuyanjiutigonglebiyaodecankaoyijuheshujuzhichi。



