导图社区 414 植物生理学 第四章 植物光合作用
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414 植物生理学 第四章 植物光合作用
这是一篇关于植物光合作用的思维导图，主要内容包括：光合作用的概念，叶绿体，光合色素，光合作用机理，影响光合作用的因素，光合效率与作物生产。
编辑于2025-08-03 17:21:54- 414植物生理学
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植物光合作用
1. 光合作用的概念
光合作用
光养生物利用光能把无机物合成有机物的过程
光养生物
光合细菌
绿色植物
原核
蓝藻、绿藻
真核
真核生物
藻类、蕨类、苔藓
种子植物
种类
无氧光合作用
以硫化物为电子供体
生物种类
光合细菌
放氧光合作用
以水为电子供体
生物种类
绿色植物
地球上最重要的化学反应
2. 叶绿体
发育
顶端分生组织中，无色的，前质体
形态
藻类
板状
杯状
星状
螺旋带状
高等植物
扁平椭圆形
分布
细胞质中
邻近细胞间隙的质膜旁，扁平面朝向质膜
运动
随原生质环流运动
随光照方向和强度运动
弱光
强光
聚集在与光线平行的质膜旁
扁平面与光照方向平行
结构
叶绿体被膜
外膜
非选择透性膜
内膜
选择性透过膜
CO2、O2、H2O可自由通过
磷酸、磷酸丙糖、双羧酸、甘氨酸等，需经膜转运器
蔗糖、五碳糖、二磷酸酯、NADP+、焦磷酸等，不能通过
无叶绿素 功能： 控制物质进出，维持光合作用微环境
基质
以水为主体
DNA、RNA等遗传物质
半自主合成叶绿体的结构和功能物质
还原CO2与合成淀粉的全部酶系
进行碳同化反应的场所
淀粉粒
储存淀粉
质体小球
储存脂质
易被锇酸染成黑色，故又称“嗜锇小球”
叶片发育和功能期
质体小球少而小
叶片衰老时
质体小球增多增大
类囊体
类囊体膜
单层膜
基粒
多个平行排列并堆叠在一起的类囊体
基粒片层
平展的类囊体膜（圆盘型的扁囊）
堆叠区
片层与片层相互接触的部分（其他部分为非堆叠区）
1、更高效地收集和传递光能
2、使电子传递和物质代谢更高效地进行
基质片层（基质类囊体）
连接基粒类囊体，具有分支的大型扁囊
膜上的蛋白复合体
光系统I（PSI）
非堆叠区
吸收长波长（³680nm）的光系统
光系统II（PSII）
堆叠区
吸收短波长（£680nm）的光系统
光系统=聚光色素蛋白复合体+反应中心
红降现象与双光增益效应
量子产量
吸收一个光量子所能引起的光合产物的增量
红降现象
大于680nm的远红光虽然会被叶绿素吸收，但量子产量急剧下降
双光增益效应
如果在用引起红降的远红光照射的同时，外加一个波长小于等于680nm的红光，则量子产量增加
Cytb6f复合体
均匀地分布在光合膜上
ATP合酶
光合膜
类囊体腔
3. 光合色素
叶绿素
种类
绿色植物
叶绿素a
蓝绿色
红光区吸收峰更高，吸收红光能力更强
叶绿素b
黄绿色
蓝光区吸收峰更高，吸收蓝紫光能力更强
阳生植物，a:b=3:1 阴生植物，a:b=2.3:1
叶绿素b，利用漫射光中的蓝紫光
光合细菌
细菌叶绿素
细菌叶绿素a（最广泛）
部位
类囊体膜
结构
卟啉环（“头部”）
亲水
蛋白质内
含Mg2+
Mg2+被H+置换
去镁叶绿素（褐色）
H+再被Cu2+置换
铜代叶绿素（颜色更稳定）
可用醋酸铜保存标本
叶绿醇（“尾巴”）
疏水
深入膜脂层
提取
不溶于水，用含有少量水的有机溶剂提取
吸收光谱
红光
640~660nm
蓝紫光
430~450nm
合成
阶段I
谷氨酸®ALA
阶段II
ALA®PBG
阶段III
PBG®Mg-原卟啉®原叶绿素酸酯a®叶绿素酸酯a
被子植物，需光
裸子植物、藻类、光合细菌含有不依赖光的酶，可不照光合成叶绿素
阶段IV
叶绿素酸酯a®叶绿素a®叶绿素b
影响合成的条件
光
过弱
叶绿素合成的阶段III需要光，否则会出现黄化现象
过强
发生光氧化，褪去绿色
温度
影响酶促反应
最低2~4℃
抑制合成，解体慢
最适30℃
最高40℃
易分解
营养元素
氮、镁，组成成分
铁、锰、铜、锌，催化作用
水
缺水
影响合成
加速分解
类胡萝卜素
种类
胡萝卜素
橙黄色
b胡萝卜素最多
叶黄素
黄色
部位
类囊体膜
提取
不溶于水，溶于有机溶剂
吸收光谱
蓝紫光
400~500nm
功能： 1、辅助色素：将吸收的光能传递给叶绿素分子2、光保护
叶绿素：胡萝卜素=3:1
藻胆素
仅存在于藻类中
天线色素与反应中心色素
天线色素
不参加光化学反应，吸收传递光能
包括大多数的叶绿素a，全部的叶绿素b、类胡萝卜素、胆藻素
反应中心色素
捕获光能，将光能转化为电能
处于光系统反应中心的部分叶绿素a分子
只有与蛋白质结合，组成蛋白色素复合体后，才能行使其功能
4. 光合作用机理
原初反应
能量转化
光能®电（势）能
场所
光系统
聚光色素蛋白复合体
反应中心
反应中心色素分子（原初电子供体）
原初电子受体
次级电子供体
次级电子受体
过程
光物理反应
叶绿素吸收光子，基态®激发态
蓝光
第二单线态
红光
第一单线态
激发态的叶绿素分子
能量传递（第一单线态）
激子传递
分子间距离小的相同色素分子
共振传递
分子间距离大的同种或异种分子
（®三线态）®反应中心
（能量传递过程中，色素分子的光谱吸收峰值短波®长波，保证光能传递不可逆）
能量转化
放热
第二单线态®第一单线态
（蓝光光能利用率较低）
第一单线态®基态
第一单线态®三线态
三线态®基态
发射荧光（远红光波段）
第一单线态®基态
发射磷光(强度低)
三线态®基态
聚光色素蛋白复合体
光化学反应
电子传递
反应中心色素分子（原初电子供体）®原初电子受体
次级电子供体®原初电子供体®次级电子受体
PSI
反应中心色素分子（原初电子供体）
P700
原初电子受体
叶绿素分子（A0）
次级电子供体
质蓝素（PC）
次级电子受体
叶醌、铁硫中心
PSII
反应中心色素分子（原初电子供体）
P680
原初电子受体
去镁叶绿素分子（Pheo）
次级电子供体
Z
次级电子受体
醌分子（QA、QB）
反应中心
电子传递和光合磷酸化
能量转化
电（势）能®活跃的化学能
电子传递
非环式电子传递（“Z”方案）
H2O®PSII®PQ®Cytb6f®PC®PSI®Fd®FNR®NADP+
H2O
电子最终供体
PSII
反应中心
中心天线（CP47、CP43）
比LHCII更快地把吸收的光能传至反应中心
放氧复合体（OEC）
位于靠近类囊体腔一侧
3条多肽链+锰聚合体（含4个Mn）+Cl-、Ca2+等
参与水的裂解和氧的释放
S态转换机制（水氧化钟）
第3次闪光放氧量最多
每4次闪光出现一个峰
分解2个H2O，释放1个O2，传递4个e-，4个H+进入膜腔
细胞色素
（外围 ）聚光色素蛋白复合体II（LHCII）
吸收传递光能
消耗过多的激发能，保护光合器免受强光破坏
吸收8个光量子，量子产量为1/8
质体醌（PQ）
PSII的末端电子受体
双电子、双质子传递体
氧化态
在膜外侧接收电子，同时与H+结合
还原态
在膜内侧把电子传递给Cytb6f复合体，氧化时把H+释放至膜腔
Cytb6f
Q（醌）循环
由双电子传递转变为单电子传递和质子转移的机制
催化PQH2氧化、PC还原
把质子从类囊体膜外转运至膜内
释放4个H+进膜腔
质蓝素（PC）
位于类囊体膜内侧
含Cu的蛋白质，氧化时呈蓝色
在内囊体腔内，通过本身的扩散作用，将电子从Cytb6f传递给PSI
PSI
反应中心
聚光色素蛋白复合体I（LHCI）
吸收光能，传递给反应中心
铁氧还蛋白（Fd）
电子传递的分叉点
进行非环式电子传递
进行环式电子传递
交给硝酸，进行硝酸还原
传给硫氧还蛋白（Td），进行光合酶的活化调节
铁氧还蛋白-NADP+还原酶（FNR）
光合电子传递链的末端氧化酶
接收Fd传递的电子
接收基质中的H+，还原NADP+为NADPH
还原2个NADP+
NADP+
电子最终受体
环式电子传递
PSI®Fd®FQR®PQ®Cytb6f®PC®PSI
PSI®Fd®FNR®NDH®PQ®Cytb6f®PC®PSI
FQR
Fd-PQ氧化还原酶
NDH
NAD（P）H脱氢酶
假环式电子传递（梅勒反应）
H2O®PSII®PQ®Cytb6f®PC®PSI®Fd®O2
电子最终受体是O2
消耗O2，生成H2O2，有H+跨膜运输
叶绿体呼吸
NAD（P）H®NDH®PQ®PTOX®O2®H2O
PTOX
质体末端氧化酶
偶联质体醌库的氧化还原，将质子进行跨膜转运
类囊体膜上的光能分配与调节
激发能在不同光系统间的分配
天线移动假说
PSII过量激发，蛋白激酶活化，LHCII磷酸化，LHCII从堆叠区移至非堆叠区，扩大PSI的捕光面积
PSI过量激发，蛋白激酶失活，LHCII脱磷酸化，LHCII从非堆叠区返回堆叠区，扩大PSII的捕光面积
Cytb6f复合体在类囊体膜不同区域间移动
类胡萝卜素的光保护作用
光化学猝灭
激发态色素分子中的能量，可通过光化学反应，传递给其他分子而退激
没有退激的激发态叶绿素分子会和氧分子反应，生成单线态氧，破坏光合膜
类胡萝卜素可作为光能的受体分子，减少激发态叶绿素分子数
激发态的类胡萝卜素分子会以放热形式回到基态
叶黄素循环对能量的耗散
强光缺氧
紫黄素®环玉米黄素®玉米黄素
暗中有氧
玉米黄素®环玉米黄素®紫黄素
三种均为天线色素，集光效应：紫黄素>玉米黄素
光合磷酸化
种类
非环式光合磷酸化
环式光合磷酸化
机理
与电子传递相偶联
ATP/e2-
每对电子通过光合电子传递链而形成的ATP分子数
P/O
类囊体反应中，每释放一个氧原子所能形成的ATP分子数
比值越大，偶联越紧密
合成动力
类囊体膜的质子动力
合成部位
ATP合酶
膜内质子通道CF0
a亚基
b亚基
b¢亚基
c亚基
1：1：1：14
膜外CF1
a亚基
b亚基
与核苷酸结合，催化形成ATP
结合转化机制（ATP合酶的变构学说）
b亚基的3种构象变化
松弛（L）
紧绷（T）
开放（O）
对应
底物结合
产物形成
产物释放
质子流经过CF0时，释放能量，推动g亚基转动和b亚基构象变化，催化ATP合成
头部
g亚基
转动带动b亚基变构
d亚基
连接CF1与CF0
e亚基
防止质子泄露
3：3：1：1：1
抑制剂
电子传递抑制剂
阻断电子传递
DCMU、百草枯
解偶联剂
增加类囊体膜对质子的透性或偶联因子渗透质子的能力，消除膜的H+电化学势（电子传递仍可进行）
NDP、CCCP
能量传递抑制剂
抑制ATP合酶活性
DCCD、PCMB、寡霉素
类囊体反应
碳同化
能量转化
活跃的化学能®稳定的化学能
研究技术
14C同位素标记
排除原先在细胞里的物质的干扰
双向纸层析技术
把光合产物分开
研究对象
小球藻（单细胞藻类）
生化性质与高等植物类似
易于在均一条件下培养
可定量取样和快速杀死
种类
C3途径（卡尔文循环）
C3植物
BSC不发达，内无叶绿体
过程
RuBP羧化
在Rubisco催化下，CO2与受体RuBP结合，并水解产生PGA
1,5-二磷酸核酮糖（RuBP）
1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶（Rubisco）
双重功能
与CO2，羧化反应，启动C3循环
羧化
RuBP+CO2®中间产物
水解
中间产物+H2O®2PGA
与O2，加氧反应，引起光呼吸（氧气对光合作用有抑制作用）
光呼吸（C2途径、C2循环）
植物的绿色细胞依赖光照吸收O2和释放CO2的过程
特点
仅在光下发生
需叶绿体参与
与光合作用同时发生
生化途径
乙醇酸循环
（叶绿体）RuBP+O2®（叶绿体）磷酸乙醇酸
®（过氧化物酶体）乙醇酸®（过氧化物酶体）乙醛酸+H2O2（H2O+1/2O2）
（乙醇酸氧化酶）
耗氧反应
®（线粒体）甘氨酸®（过氧化物酶体）丝氨酸
脱羧反应，释放CO2
®（过氧化物酶体）羟基丙酮酸®（叶绿体）甘油酸
®（叶绿体）甘油酸®PGA
释放1分子CO2，需吸收3O2，消耗19ATP
意义
回收磷酸乙醇酸中的碳素
释放的CO2可维持C3的运转
防止强光破坏光合机构
消除乙醇酸，使细胞免遭毒害
两种形态
活化（ECM）
光下，Rubisco先与CO2、Mg2+作用
钝化（RuBP-Rubisco）
暗中，Rubisco先与RuBP结合
3-磷酸甘油酸（PGA）
最初产物
同化3CO2，消耗3H2O
PGA还原
利用同化力，将PGA还原为GAP
光合作用的还原储存过程基本完成
3-磷酸甘油醛（GAP）
消耗6ATP，6NADPH，生成1GAP
RuBP再生
GAP重新生成RuBP
消耗2H2O，3ATP
3CO2+5H2O+9ATP+6NADPH®GAP+9ADP+8Pi+6NADP++3H+
同化1个CO2，消耗3ATP、2NADPH
同化3个CO2输出1个磷酸丙糖（GAP）
运出叶绿体，在细胞质中合成蔗糖或参与其他反应
同化6个CO2，形成一个磷酸己糖
留在叶绿体中，转化为淀粉
调节
自（动）催化作用
暗中，RuBP含量低，最初同化CO2形成的磷酸丙糖不输出，而是进入循环，用于RuBP的增生，使同化CO2速率处于某一“稳态”
光对酶活性的调节
光调节酶
通过改变微环境调节（Rubisco）
光驱动电子传递，H+向类囊体腔转移，Mg2+从类囊体腔向基质转移，基质pH升高Mg2+浓度增加，利于光合酶活化
通过产生效应物调节
光驱动电子传递，使Fd、Td（硫氧还蛋白）还原，靶酶活化
碳同化不能在暗中持续进行
光合产物输出对C3途径的调节
磷酸转运器
位于叶绿体被膜上
反向共转运体
运出磷酸丙糖
合成蔗糖，释放无机磷酸
运入无机磷酸
蔗糖利用减慢
磷酸丙糖外运减少
促进叶绿体基质内合成淀粉
叶绿体内无机磷酸减少，抑制光合磷酸化
最基本的途径 所有放氧光合生物共有 场所：叶绿体基质
C4途径（C4双羧酸途径、PCA循环、Hatch-Slack途径）
C4植物
与C3植物的差异
栅栏组织与海绵组织分化不明显
叶片两侧颜色差异小
光合细胞
种类
叶肉细胞（MC）
磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）
与C4二羧酸生成相关的酶
维管束鞘细胞（BSC）
Rubisco等参与C3途径的酶
乙醇酸氧化酶
脱羧酶
结构特点
花环结构
呈同心圆排列的BSC与周围的MC层
BSC含丰富的叶绿体、线粒体和其它细胞器
BSC与相邻MC间壁较厚，壁中纹孔多，胞间连丝丰富
利于BSC与MC间物质交换和光合产物向维管束就近运输
过程
羧化阶段
CO2®HCO3-
碳酸酐酶（CA）
磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）+HCO3-®草酰乙酸（OAA）
磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPC）
胞质酶，位于叶肉细胞细胞质中
PEPC的羧化反应与Rubisco的区别
场所为细胞质
反应物为HCO3-，不是CO2
羧化反应不被氧抑制
还原或转氨阶段
还原反应
草酰乙酸（OAA）®苹果酸（Mal）
NADP-苹果酸脱氢酶
光调节酶，通过Fd-Td系统调节活性
场所
叶肉细胞叶绿体
转氨作用
草酰乙酸（OAA）+谷氨酸®天冬氨酸
天冬氨酸转氨酶
场所
细胞质
脱羧阶段
NADP-苹果果酸酶（NADP-ME）型
（BSC的叶绿体）苹果酸®丙酮酸+CO2
玉米、甘蔗、高粱、稗草
初产物
苹果酸（Mal）
叶绿体在BSC中离心排列，基粒不发达，PSII活性低
NAD-苹果酸酶（NAD-ME）型
（BSC线粒体）天冬氨酸®草酰乙酸®苹果酸®丙酮酸+CO2
（细胞质）丙酮酸®丙氨酸®进入MC
初产物
天冬氨酸（Asp）
狗尾草、狗牙根、蟋蟀草、马齿苋
叶绿体在BSC中向心排列
PEP羧激酶（PCK）型
天冬氨酸®草酰乙酸®PEP+CO2
PEP直接进入MC 或PEP®丙酮酸®丙氨酸®进入MC
羊草、卫矛、结缕草
初产物
天冬氨酸（Asp）
叶绿体在BSC中离心排列
CO2进入BSC叶绿体，由C3途径同化 脱羧起CO2泵作用 浓缩CO2抑制光呼吸提高CO2同化效率
底物再生
（NAD-ME型、PCK型）（MC中）丙氨酸®丙酮酸
丙酮酸®PEP
磷酸丙酮酸二激酶（PPDK）
易被光活化
消耗2ATP
同化1个CO2，消耗5ATP，2NADPH （与C3相比，底物再生阶段多消耗2ATP）
调节
光对酶活性的调节
PEPC
磷酸化-脱磷酸反应
磷酸化
活化
脱磷酸
钝化
代谢物
底物
促进
产物
抑制
NADP-苹果酸脱氢酶
受Fd-Td系统调节
PPDK
磷酸化-脱磷酸反应
磷酸化
钝化
脱磷酸
活化
代谢物
底物
促进
产物
抑制
光下活化暗中钝化
代谢物运输的调节
叶绿体被膜上具有转运器
BSC与相邻MC间壁较厚，含不透气脂层
CO2不易扩散
壁中纹孔多，胞间连丝丰富
共质体运输阻力小，光合代谢物运输速率高
意义
适应热带（高温、强光、干旱、低CO2）环境
高温下，气孔开度降低，进入细胞的CO2减少，但PEPC对HCO3-亲和力极高，C4植物受影响小
“CO2泵”，降低光呼吸
高光强，推动电子传递与光合磷酸化，满足格外的ATP需求
BSC中的光合产物可就近运入维管束，避免光合产物积累产生的抑制作用
景天科酸代谢（CAM）途径
CAM植物
热带、干旱环境
肉质植物，具有大的叶肉细胞，内含叶绿体和大液泡
维管束不发达，无花环结构
叶绿体中含有PEPC，细胞质中含有Rubisco
如菠萝、剑麻、兰花、百合、仙人掌、芦荟
过程
阶段I
PEP的羧化（夜间）
（叶肉细胞）CO2®HCO3-
®草酰乙酸
PEPC
®苹果酸（®液泡）
占全天固定CO2的3/4
葡聚糖®PEP
气孔开启
阶段II
PEPC羧化转向Rubisco羧化（早晨）
C3途径与C4途径同时进行
苹果酸积累中止
气孔导度和CO2吸收出现一个高峰 苹果酸含量最高点，葡聚糖含量最低点
阶段III
Rubisco同化CO2(白天，气温高湿度低)
（液泡）苹果酸®（细胞质）丙酮酸+CO2
CO2进入叶绿体卡尔文循环
气孔关闭
阶段IV
Rubisco羧化转向PEPC羧化（傍晚）
由C3途径过渡至C4途径
气孔开始打开，CO2吸收增加
调节
PEPC为胞质酶，受细胞质pH的昼夜变化影响
苹果酸是负效应剂
白天，苹果酸从液泡输出，细胞质pH下降 阻止PEPC的羧化反应，避免与Rubisco竞争CO2
夜间，苹果酸进入液泡，细胞pH升高，利于PEPC的羧化反应
PEPC的两种状态受磷酸化影响
白天，在蛋白磷酸酯酶作用下，对苹果酸的抑制敏感
夜间，在蛋白激酶作用下，被ATP磷酸化，对苹果酸的抑制不敏感
磷酸己糖（G6P）是正效应剂
白天下降
夜间上升
基质反应
5. 影响光合作用的因素
指标
光合速率
单位时间、单位叶面积的CO2吸收量或O2的释放量或干物质积累量
测定方法
测定CO2吸收量
红外线CO2气体分析仪
测定O2释放量
氧电极测氧装置
测定干物质积累量
改良半叶法
表观光合速率（净光合速率）
除呼吸作用及呼吸作用释放的CO2被光合作用再固定等因素的光合速率
总光合速率（真光合速率）
表观光合速率+光暗呼吸速率
光合生产率（净同化率）
植物在一昼夜内单位叶面积上的干物质生产量
常用于表示群体或整株植物的光合生产量
内部因素
叶龄
嫩叶光合速率低
随叶龄增长，光合速率低®高®低
叶片的结构
栅栏组织阳生叶比阴生叶发达
光合产物的输出
光合产物的积累影响光合速率
反馈抑制
淀粉粒的影响
压迫与损伤类囊体
对光有遮挡
外部因素
光照
光强
光强-光合曲线
光补偿点
光合速率=呼吸速率，CO2吸收量=CO2释放量，表观黄合速率=0
光饱和点
光合速率开始达到最大值时的光强
光补偿点高的植物光饱和点也高 草本>木本，阳生>阴生，C4>C3 CO2浓度增高或温度降低，光补偿点降低
比例阶段
斜率（光合速率/光强）=表观光合量子产量（CO2/E）
光强制约光合速率
光饱和阶段
CO2扩散速率
大气与羧化酶部位CO2浓度差
CO2固定速率
光合酶活性
光抑制
光合机构接受的光能超过所能利用的量时，引起光合速率降低
主要发生在PSII
光质
只有可见光部分才能被光合作用利用
600~680nm红光区
435nm蓝光区
与叶绿体色素的吸收光谱大体吻合
水层改变光质
深水层短波长的光线较多
光照时间
光合滞后期（光合诱导期）
从照光开始至光合速率达到稳定水平的一段时间
光合速率与光合速率按比例上升
原因
光对酶活性的诱导、光合碳循环中间产物的增加需要准备过程
光诱导气孔开启需要较长时间
可根据光合滞后期时间推测光诱导气孔开启的时间
CO2
CO2-光合曲线
CO2补偿点
光合速率=呼吸速率
CO2饱和点
光合速率开始达到最大值时的CO2浓度（Pm）
CO2补偿点和CO2饱和点，C4植物低于C3植物 温度上升、光强减弱、水分亏缺、氧浓度增加，CO2补偿点上升
比例阶段
斜率为羧化效率
受Rubisco活性及活化Rubisco的量的限制
可推测Rubisco活性
斜率，活性、羧化效率
CO2浓度制约光合速率
饱和阶段
CO2受体的量（RuBP的再生速率）制约光合速率
RuBP的再生受ATP供应的影响 Þ光合速率间接反映光合电子传递速率和光合磷酸化的活性 ÞPm被称为光合能力
CO2供给
大气®气孔®叶肉细胞间隙®叶肉细胞原生质®叶绿体基质
气孔阻力（Rs，气孔®叶肉细胞间隙）和原生质阻力（Rm，叶肉细胞原生质®叶绿体基质）较大
大气®气孔®叶肉细胞间隙（气相扩散） 叶肉细胞原生质®叶绿体基质（液相扩散）扩散动力为CO2浓度差
温度
温度三基点
最高温度
最低温度
最适温度
低温
膜脂呈凝胶相，叶绿体超微结构受到破坏
酶促反应缓慢
气孔开闭失调
高温
膜脂、酶蛋白热变性
刺激呼吸作用，表观光合速率下降
昼夜温差大，有利于光合积累，提高净同化力
水分
缺水
直接原因
水是光合作用的原料
间接原因
脱落酸增加，气孔导度下降
光合产物输出变慢，淀粉水解加剧，糖类积累，光合速率下降
电子传递速率降低，与光合磷酸化解偶联
叶绿体变形，片层结构破坏
生长受抑，叶面积扩展受限
过多
土壤
通气不良，影响根系活动
叶片
遮挡气孔，影响气体交换
使叶肉细胞处于低渗状态
矿质营养
叶绿体
N、P、S、Mg
电子传递体
PC
Cu
Fe-S中心、Cytb、Cytf、Fd
Fe
放氧复合体
Mn、Cl
磷酸基团
ATP、NADP
活化或调节因子
Rubisco活化
Mg
叶绿素合成
Fe、Cu、Mn、Zn
调节气孔开闭
K、Ca
促进光合产物的转化与运输
K、P
光合速率的日变化
光强日变化影响最大
温度适宜、水分充足
单峰曲线，中午前达到高峰，日落后趋于负值
光照强烈、气温过高
双峰曲线，大峰在上午，小峰在下午，中午前后光合速率下降
光合“午睡”
大气干旱、土壤干旱，植物失水大于吸水，萎蔫、气孔导度降低，CO2吸收减少
强光、高温、低CO2浓度，光呼吸急增，光抑制加剧
6. 光合效率与作物生产
光合有效辐射
能被光合作用利用的可见光
光能利用率
植物光合作用所积累在有机物中的化学能占光能投入量的百分比
光合产量
作物一生中进行光合作用所产生的全部有机物的量
光合面积
植物的绿色面积
生物产量
作物一生中合成并积累下来的有机物量
=净同化率*光合面积*光照时间
净同化率
单位叶面积上，白天的净光合生产量与夜间呼吸消耗量的差值
叶面积系数
作物的总叶面积和土地面积的比值
复种指数
全年内农作物的收获面积与耕地面积之比
经济产量
生物产量中经济价值较高的部分
=生物产量*经济系数
提高作物生物产量的途径
提高净同化率
提高白天的光合速率
增加光合面积
合理密植
改变株型
矮秆、株型紧凑、叶挺而厚、耐肥抗倒
延长光照时间
提高复种指数
延长生育期
补充人工光照