关于光质论文范文资料

光质光质。光质是指拍摄所用光线的软硬性质。可分为硬质光和软质光。硬质光即是强烈的直射光，如晴天的阳光，人工灯中的聚光灯、回光灯的灯光等。硬质光照射下的被摄体表面的物理特性表现为：受光面、背光面及投影非常鲜明，明暗反差较大，对比效果明显，有助于表现受光面的细节及质感，造成有力度、鲜活等视角艺术效果。软质光是一种漫散射性质的光，没有明确的方向性，在被照物上不留明显的阴影。如大雾中的阳光，泛光灯光源等。软质光的特点是光线柔和，强度均匀，光比较小，形成的影像反差不大，主体感和质感较弱。光质为影响植物光合作用的条件之一。光质会影响叶绿素a 叶绿素b对于光的吸收，从而影响光合作用的光反应阶段。光质也可以看作为光的波长。光质对植物的生长发育至关重要,它除了作为1种能源控制光合作用,还作为1种触发信号影响植物的生长。光信号被植物体内不同的光受体感知,即光敏素、蓝光/近紫外光受体(隐花色素) 、紫外光受体。不同光质触发不同光受体,进而影响植物的光合特性、生长发育、抗逆和衰老等。对光合作用的影响许多研究表明,光合器官的发育长期受光调控,红光对光合器官的正常发育至关重要,它可通过抑制光合产物从叶中输出来增加叶片的淀粉积累 ;蓝光则调控着叶绿素形成、气孔开启以及光合节律等生理过程。光质能够调节光合作用不同类型叶绿素蛋白质的形成以及光系统之间电子传递。光质对叶片叶绿素含量也有重要作用。徐凯、江明艳分别对草莓和一品红研究得出,红光可提高叶绿素a、b以及总叶绿素含量,但最有利于Chlb增加; 蓝光可降低叶绿素含量, 最有利于Chla增加。其它研究也有类似的结果,说明蓝光培养的植株一般具有阳生植物的特性,而红光培养的植株与阴生植物相似。在对番茄的研究中发现,红光处理可提高其叶绿素含量,增加气孔导度及蒸腾速率,光合速率显著高于其它光处理 。蓝光处理的叶绿素含量虽略低于对照,但光合速率仍显著高于对照,原因可能是蓝光促进叶片气孔开放,增加了胞间CO2 浓度。但也有相反的研究结果, Anna等发现蓝光促进风信子愈伤组织叶绿素的形成,而红光降低叶绿素含量。史宏志研究烟叶时也发现,在白光辅助照射的条件下,增强红光比例使叶绿素含量下降。Jean - Luc研究发现不同光质下的藻类,其辅助色素的含量也发生了变化 。Heraut - Born等研究发现较低的红光与远红光比值(R /FR ) 能够降低叶片叶绿素的含量。但Carlos研究菜豆( Phaseolus vulgaris L. )叶片时却发现随R /FR值增大,叶片叶绿素含量增多,呼吸和光合速率均增大。原因是由于当R /FR产生变化时对植物体内提高抵抗光抑制和光氧化的机制产生警告信号,使氨基酸积累产生变化,从而提高了抵抗能力。在低R /FR值的光质下生长的草莓叶片,其类胡萝卜素含量较高,这说明光敏色素参与了草莓叶片类胡萝卜素合成的调控。较高的光合速率是幼苗营养生长旺盛的重要原因之一,但光合作用受诸多因素的影响,不仅仅是叶绿素含量。红光和远红光协同调节光合作用中聚光色素(LHC)蛋白和光合碳循环中的Rubisco大亚基的编码基因rbcL和小亚基的编码基因rbcS的转录。即在转录水平上调节光合机构的组装,从而直接影响植物的光合作用。Hua YU研究种子发芽发现红光,蓝光和黄光照射比白光照射明显降低了表观量子产额,红光下光饱和点下降,这可能是单色光的波长范围太窄,引起了PSⅠ和PSII的光子不均衡而改变了电子传递链。Ramalho等研究表明,不同光源的光质影响咖啡叶片PSII的光化学效率及电子传递速率。Ernstsen等研究发现,光质对菠菜的Rubisco钝化有一定影响。绿膜下生长的草莓叶片RuBPCase活性最低,黄膜最高。以上多数研究都表明红光和蓝光能够提高植物的光合速率,绿光减弱其光合速率,不利于植物生长。对代谢与生长发育的影响影响植物生长发育和形态建成红光可促进幼苗的生长,红光处理的幼苗干物质积累多,营养生长旺盛 。马光恕、傅明华等在番茄、茄子及黄瓜等作物方面的研究也得出了相同结论。蓝光与红光能够显著抑制茎的伸长,这可能是由于红光通过降低赤霉素的含量; 蓝紫光能提高吲哚乙酸( IAA)氧化酶的活性,使IAA含量降低,进而抑制植物的伸长生长。UV - B辐射过强,作物不能正常生长,会限制结实量,如UV - B处理下的黄瓜植株变的矮小,叶面积小,结实量少。不同光质补光处理均促进新梢延长生长,缩短了新梢节间长度。其中,补充红光、蓝光明显增加新梢基部粗度;红光处理明显增加了新梢总的干物质积累,而且增大了叶片干物质分配比例 。光敏色素还可以影响种子萌发,这是通过影响赤霉素的合成来完成的。红光对种子萌发的促进作用主要由PhyB 调控, PhyB能够感受R /FR比例变化。种子能否充分发芽生长主要由所接受光的R /FR比例决定,较低的R /FR比值抑制种子的发芽 。影响生理代谢光质对植物的碳氮代谢有重要的调节作用。蓝光促进新合成的有机物中蛋白质的积累,而红光促进碳水化合物的增加。增加蓝光比例可以明显促进氮代谢,使叶片总氮提高,总碳降低。红光和蓝光处理显著提高抗氧化酶POD、SOD及APX活性 。红光照射可能促进了APX基因的表达,从而使APX活性明显升高。但光质对CAT活性的影响不大。红光和蓝光下较高的抗氧化酶活性是幼苗健壮生长的重要原因之一,而黄光和绿光处理下较低的酶活性表现为幼苗显著徒长,质量较低。红光与蓝光有利于黄瓜果实维生素C与还原糖含量的提高,蓝光与UV - A能促进黄瓜果实蛋白质的形成。有研究表明,蓝光可显著促进线粒体的暗呼吸,在呼吸过程中产生的有机酸又为氨基酸的合成提供了碳架,进一步导致蛋白质合成。已有研究证明光敏色素参与硝酸还原酶(NR)的诱导。蓝光、红光、远红光都可诱导幼苗NR的活性。不同光质对麦苗硝态氮代谢关键酶活性的影响与细胞内钙调系统有密切的联系。通过改变细胞内内环境的离子浓度,对植物氮代谢过程起调节作用。苯丙氨酸解氨酶( PAL)是莽草酸途径中受光调节的关键酶。PAL活性对甘蓝型油菜种皮色泽有影响 ,且对黄籽的影响更大。红光和蓝光处理甘蓝型油菜种子发现蓝光可降低种皮中的PAL活性,增加蛋白质含量。对结构特征的影响光质影响植物结构的研究中,UV - B辐射增强引起叶片形态解剖结构的变化的研究居多。而此部分研究主要集中于表皮附属物的变化等领域,而对叶肉解剖结构研究甚少。有研究表明,UV - B辐射的增加将引起叶面积和生物量明显减少, 比叶重(LMA)增加 。而赵平等指出, UV - B 辐射对叶片形态的影响很小,叶面积没有出现明显变化。研究结果不一致可能与植物种类和适应能力存在差异有关,明确UV - B辐射增强对植物叶片形态结构基础的影响需要更多研究。UV - B辐射增强主要作用于叶片PSⅡ,使基粒和基质类囊体受到损伤,叶绿体完整结构受到破坏。Pisum sativum的研究表明UV - B 使叶绿体的类囊体膜扩张。表皮层解剖结构也发生变化,如表皮细胞变短、叶片厚度的增厚等以降低UV - B辐射的穿透率 。UV - B照射下的白桦幼苗的叶片变厚变小,也是由于上表皮层,海绵薄壁组织和海绵组织细胞间隙的增厚引起的。在Populus trichocar2pa中还发现栅栏组织也变厚,但表皮没有发生变化。UV - B下的亚显微结构中出现了许多脂质体,并且出现了细胞膜的不正常卷曲,脂质体增多表明细胞老化。光质的改变直接影响叶片生长。据报道,蓝光有利于叶绿体的发育,在蓝光下生长的桦树(B etulapendu la)幼苗的叶面积是红光下的2倍,其叶表皮细胞面积、栅栏组织、海绵组织和功能叶绿体面积都比白光和红光下大 ,且蓝光下叶肉细胞中淀粉粒积累比红光少,这是因为红光抑制了光合产物从叶片中输出,增加了叶片的淀粉积累。光质对叶片组织结构影响的研究报道尚少,有待于进一步的研究。

[编辑本段]1. 光合作用的基本概念 中文解释光合作用（Photosynthesis）是植物、藻类利用叶绿素和某些细菌利用其细胞本身，在可见光的照射下，将二氧化碳和水（细菌为硫化氢和水）转化 为有机物，并释放出氧气（细菌释放氢气）的生化过程。植物之所以被称为食物链的生产者，是因为它们能够通过光合作用利用无机物生产有机物并且贮存能量。通过食用，食物链的消费者可以吸收到植物及细菌所贮存的能量，效率为10%～20%左右。对于生物界的几乎所有生物来说，这个过程是它们赖以生存的关键。而地球上的碳氧循环，光合作用是必不可少的。 英文描述Photosynthesis is the conversion of energy from the Sun to chemical energy (sugars) by green plants. The "fuel" for ecosystems is energy from the Sun. Sunlight is captured by green plants during photosynthesis and stored as chemical energy in carbohydrate molecules. The energy then passes through the ecosystem from species to species when herbivores eat plants and carnivores eat the herbivores. And these interactions form food chains． [编辑本段]2. 光合作用的基本原理光合作用可分为光反应和暗反应（又叫碳反应）两个阶段。 光反应条件：光照、光合色素、光反应酶。场所：叶绿体的类囊体薄膜。过程：①水的光解：2H2O→4[H]+O2↑(在光和叶绿体中的色素的催化下）。②ATP的合成：ADP+Pi→ATP（在光、酶和叶绿体中的色素的催化下）。影响因素：光照强度、CO2浓度、水分供给、温度、酸碱度等。意义：①光解水，产生氧气。②将光能转变成化学能，产生ATP，为暗反应提供能量。③利用水光解的产物氢离子，合成NADPH，为暗反应提供还原剂NADPH。 暗反应暗反应的实质是一系列的酶促反应。 条件：暗反应酶。场所：叶绿体基质。影响因素：温度、CO2浓度、酸碱度等。 过程：不同的植物，暗反应的过程不一样，而且叶片的解剖结构也不相同。这是植物对环境的适应的结果。暗反应可分为C3、C4和CAM三种类型。三种类型是因二氧化碳的固定这一过程的不同而划分的。对于最常见的C3的反应类型，植物通过气孔将CO2由外界吸入细胞内，通过自由扩散进入叶绿体。叶绿体中含有C5。起到将CO2固定成为C3的作用。C3再与NADPH及ATP提供的能量反应，生成糖类（CH2O）并还原出C5。被还原出的C5继续参与暗反应。光合作用的实质是把CO2和H2O转变为有机物（物质变化）和把光能转变成ATP中活跃的化学能再转变成有机物中的稳定的化学能（能量变化）。 [编辑本段]3. 光合作用的详细机制植物利用阳光的能量，将二氧化碳转换成淀粉，以供植物及动物作为食物的来源。叶绿体由于是植物进行光合作用的地方，因此叶绿体可以说是阳光传递生命的媒介。 原理 植物与动物不同，它们没有消化系统，因此它们必须依靠其他的方式来进行对营养的摄取。就是所谓的自养生物。对于绿色植物来说，在阳光充足的白天，它们将利用阳光的能量来进行光合作用，以获得生长发育必需的养分。 这个过程的关键参与者是内部的叶绿体。叶绿体在阳光的作用下，把经有气孔进入叶子内部的二氧化碳和由根部吸收的水转变成为淀粉，同时释放氧气 注意事项上式中等号两边的水不能抵消，虽然在化学上式子显得很特别。原因是左边的水，是植物吸收所得，而且用于制造氧气和提供电子和氢离子。而右边的水分子的氧原子则是来自二氧化碳。为了更清楚地表达这一原料产物起始过程，人们更习惯在等号左右两边都写上水分子，或者在右边的水分子右上角打上星号。 光反应和暗反应请参见本词条的“基本原理”栏目。 吸收峰 叶绿素a,b的吸收峰叶绿素a、b的吸收峰过程：叶绿体膜上的两套光合作用系统：光合作用系统一和光合作用系统二，（光合作用系统一比光合作用系统二要原始，但电子传递先在光合系统二开始）在光照的情况下，分别吸收680nm和700nm波长的光子（以蓝紫光为主，伴有少量红色光），作为能量，将从水分子光解过程中得到电子不断传递，（能传递电子得仅有少数特殊状态下的叶绿素a) 最后传递给 辅酶二 NADP+。而水光解所得的氢离子则因为顺浓度差通过类囊体膜上的蛋白质复合体从类囊体内向外移动到基质，势能降低，其间的势能用于合成ATP，以供暗反应所用。而此时势能已降低的氢离子则被氢载体NADP+带走。一分子NADP+可携带两个氢离子,NADP +2e- +H+ =NADPH .还原性辅酶二 DANPH则在暗反应里面充当还原剂的作用。 有关化学方程式H20→2H+ 1/2O2（水的光解） NADP+ + 2e- + H+ → NADPH（递氢） ADP+Pi→ATP （递能） CO2+C5化合物→2C3化合物（二氧化碳的固定） 2C3化合物→（CH2O）+ C5化合物（有机物的生成或称为C3的还原）ATP→ADP+PI（耗能）能量转化过程：光能→不稳定的化学能（能量储存在ATP的高能磷酸键）→稳定的化学能（糖类即淀粉的合成）注意：光反应只有在光照条件下进行，而只要在满足暗反应条件的情况下暗反应都可以进行。也就是说暗反应不一定要在黑暗条件下进行。 光反应阶段和暗反应阶段的关系①联系：光反应和暗反应是一个整体，二者紧密联系。光反应是暗反应的基础，光反应阶段为暗反应阶段提供能量（ATP）和还原剂（【H】），暗反应产生的ADP和Pi为光反应合成ATP提供原料。②区别：（见下表） 项目光反应暗反应 实质光能→ 化学能，释放O2同化CO2形成（CH2O)（酶促反应）时间短促，以微秒计较缓慢 条件需色素、光和酶不需色素和光，需多种酶场所在叶绿体内囊状结构薄膜上进行在叶绿体基质中进行物质转化2H2O→4[H]+O2↑(在光和叶绿体中的色素的催化下） ADP+Pi→ATP（在光、酶和叶绿体中的色素的催化下）CO2+C5→2C3（在酶的催化下）C3+【H】→（CH2O）+ C5（在酶和ATP的催化下）能量转化叶绿素把光能转化为活跃的化学能并储存在ATP中ATP中活跃的化学能转化变为糖类等有机物中稳定的化学能[编辑本段]4. 光合作用的要点解析 光合色素和电子传递链组分 光合色素 类囊体中含两类色素：叶绿素和橙黄色的类胡萝卜素，通常叶绿素和类胡萝卜素的比例约为3:1，chla与chlb也约为3:1， 在许多藻类中除叶绿素a,b外，还有叶绿素c,d和藻胆素，如藻红素和藻蓝素；在光合细菌中是细菌叶绿素等。叶绿素a,b和细菌叶绿素都由一个与镁络合的卟啉环和一个长链醇组成，它们之间仅有很小的差别。类胡萝卜素是由异戊烯单元组成的四萜，藻胆素是一类色素蛋白，其生色团是由吡咯环组成的链，不含金属，而类色素都具有较多的共轭双键。全部叶绿素和几乎所有的类胡萝卜素都包埋在类囊体膜中，与蛋白质以非共价键结合，一条肽链上可以结合若干色素分子，各色素分子间的距离和取向固定，有利于能量传递。类胡罗卜素与叶黄素能对叶绿素a,b启一定的保护作用。几类色素的吸收光谱不同，叶绿素a,b吸收红，橙，蓝，紫光，类胡罗卜素吸收蓝紫光，吸收率最低的为绿光。特别是藻红素和藻蓝素的吸收光谱与叶绿素的相差很大，这对于在海洋里生活的藻类适应不同的光质条件，有生态意义。 集光复合体（light harvesting complex） 由大约200个叶绿素分子和一些肽链构成。大部分色素分子起捕获光能的作用，并将光能以诱导共振方式传递到反应中心色素。因此这些色素被称为天线色素。叶绿体中全部叶绿素b和大部分叶绿素a都是天线色素。另外类胡萝卜素和叶黄素分子也起捕获光能的作用，叫做辅助色素。 光系统Ⅱ（PSⅡ） 吸收高峰为波长680nm处，又称P680。至少包括12条多肽链。位于基粒于基质非接触区域的类囊体膜上。包括一个集光复合体（light-hawesting comnplex Ⅱ，LHC Ⅱ）、一个反应中心和一个含锰原子的放氧的复合体（oxygen evolving complex）。D1和D2为两条核心肽链，结合中心色素P680、去镁叶绿素（pheophytin）及质体醌（plastoquinone）。 细胞色素b6/f复合体（cyt b6/f complex）可能以二聚体形成存在，每个单体含有四个不同的亚基。细胞色素b6（b563）、细胞色素f、铁硫蛋白、以及亚基Ⅳ（被认为是质体醌的结合蛋白）。 光系统Ⅰ（PSI） 能被波长700nm的光激发，又称P700。包含多条肽链，位于基粒与基质接触区和基质类囊体膜中。由集光复合体Ⅰ和作用中心构成。结合100个左右叶绿素分子、除了几个特殊的叶绿素为中心色素外外，其它叶绿素都是天线色素。三种电子载体分别为A0（一个chla分子）、A1（为维生素K1）及3个不同的4Fe-4S。 光反应与电子传递P680接受能量后，由基态变为激发态（P680*），然后将电子传递给去镁叶绿素（原初电子受体），P680*带正电荷，从原 绿叶是光合作用的场所初电子供体Z（反应中心D1蛋白上的一个酪氨酸侧链）得到电子而还原；Z+再从放氧复合体上获取电子；氧化态的放氧复合体从水中获取电子，使水光解。 2H 2O→O2 + 2【2H】+ 4e- 在另一个方向上去镁叶绿素将电子传给D2上结合的QA，QA又迅速将电子传给D1上的QB，还原型的质体醌从光系统Ⅱ复合体上游离下来，另一个氧化态的质体醌占据其位置形成新的QB。质体醌将电子传给细胞色素b6/f复合体，同时将质子由基质转移到类囊体腔。电子接着传递给位于类囊体腔一侧的含铜蛋白质体蓝素（plastocyanin，PC）中的Cu2+，再将电子传递到光系统Ⅱ。 P700被光能激发后释放出来的高能电子沿着A0→ A1 →4Fe-4S的方向依次传递，由类囊体腔一侧传向类囊体基质一侧的铁氧还蛋白（ferredoxin，FD）。最后在铁氧还蛋白-NADP还原酶的作用下，将电子传给NADP+，形成NADPH。失去电子的P700从PC处获取电子而还原。 以上电子呈Z形传递的过程称为非循环式光合磷酸化，当植物在缺乏NADP+时，电子在光系统内Ⅰ流动，只合成ATP，不产生NADPH，称为循环式光合磷酸化。 光合磷酸化一对电子从P680经P700传至NADP+，在类囊体腔中增加4个H+，2个来源于H2O光解，2个由PQ从基质转移而来，在基质外一个H+又被用于还原 NADP+，所以类囊体腔内有较高的H+（pH≈5，基质pH≈8），形成质子动力势，H+经ATP合酶，渗入基质、推动ADP和Pi结合形成ATP。 ATP合酶，即CF1-F0偶联因子，结构类似于线粒体ATP合酶。CF1同样由5种亚基组成α3β3γδε的结构。CF0嵌在膜中，由4种亚基构成，是质子通过类囊体膜的通道。 卡尔文原理卡尔文循环（Calvin Cycle）是光合作用的暗反应的一部分。反应场所为叶绿体内的基质。循环可分为三个阶段: 羧化、还原和二磷酸核酮糖的再生。大部分植物会将吸收到的一分子二氧化碳通过一种叫二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一个五碳糖分子1，5-二磷酸核酮糖（RuBP）的第二位碳原子上。此过程称为二氧化碳的固定。这一步反应的意义是，把原本并不活泼的二氧化碳分子活化，使之随后能被还原。但这种六碳化合物极不稳定，会立刻分解为两分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。后者被在光反应中生成的NADPH+H还原，此过程需要消耗ATP。产物是3-磷酸丙糖。后来经过一系列复杂的生化反应，一个碳原子将会被用于合成葡萄糖而离开循环。剩下的五个碳原子经一些列变化，最后在生成一个1，5-二磷酸核酮糖，循环重新开始。循环运行六次，生成一分子的葡萄糖。 C3类植物 二战之后，美国加州大学伯利克分校的马尔文·卡尔文与他的同事们研究一种名叫Chlorella的藻，以确定植物在光合作用中如何固定CO2。此时C14示踪技术和双向纸层析法技术都已经成熟，卡尔文正好在实验中用上此两种技术。 他们将培养出来的藻放置在含有未标记CO2的密闭容器中，然后将C14标记的CO2注入容器，培养相当短的时间之后，将藻浸入热的乙醇中杀死细胞，使细胞中的酶变性而失效。接着他们提取到溶液里的分子。然后将提取物应用双向纸层析法分离各种化合物，再通过放射自显影分析放射性上面的斑点，并与已知化学成份进行比较。 卡尔文在实验中发现，标记有C14的CO2很快就能转变成有机物。在几秒钟之内,层析纸上就出现放射性的斑点,经与一直化学物比较，斑点中的化学成份是三磷酸甘油酸（3-phosphoglycerate，PGA），是糖酵解的中间体。这第一个被提取到的产物是一个三碳分子， 所以将这种CO2固定途径称为C3途径,将通过这种途径固定CO2的植物称为C3植物。后来研究还发现，CO2固定的C3途径是一个循环过程,人们称之为C3循环。这一循环又称卡尔文循环。 C3类植物，如米和麦，二氧化碳经气孔进入叶片后，直接进入叶肉进行卡尔文循环。而C3植物的维管束鞘细胞很小，不含或含很少叶绿体，卡尔文循环不在这里发生。

植物的向光性

对于栽培植物的种子，光作为萌发的一个因子也许并不普遍地觉察到；可是在自然界的植物中，对光敏感的种子却很多，其中有些种子只能在暗处萌发，而更多的种子萌发却受到光照所促进。早在1907年就有人研究过946种种子，发现光对其中672种种子萌发有促进作用，而对258种种子有抑制作用，其余的为不受光影响的种子。萌发时需要光的种子叫需光种子，如莴苣和烟草；而另一些植物种子的萌发则受到光的抑制，叫嫌（忌）光种子，如老枪谷（苋属的一种）、葱属的若干种。大多数农作物种子萌发时对光照的敏感性不大。 种子对光的需要是一种保护作用。小粒种子贮藏物少，假如在埋土太深下萌发，未出土前已耗尽贮藏物质，萌发对光的需要可防止这种情况的发生，使种子只能在地面或靠近地面萌发。为光所抑制的萌发也是一种保护作用，可使缓慢生长的种子免于在一次阵雨后在地面上萌发，以至在幼苗根部长成前已干燥死亡。 种子的感光性是可逆的，即在红光（660nm）照射下具有促进萌发的效果，而远红光（730nm）照射可以逆转，这种可逆现象，能在同一种子中反复多次。目前已知这一可逆反应是由于光敏色素吸收了这两种光而引起一系列生物化学变化，从而促进或抑制种子萌发。 在研究赤霉素和激动素对种子萌发的影响时，发现赤霉素可以代替红光的作用，促进莴苣种子在暗处萌发，对烟草种子也有同样的作用。激动素也能在暗处促进需光种子的萌发。可是赤霉素和激动素的促进作用，都不能被远红光照射所抵消，表明它们的作用机理不同。 建议你看看植物生理学，上边有详细的介绍！！

光会破坏种子中的生长素从而改变萌发种子的生长方向。例如，光使萌发种子中胚芽的向天一面的生长素破坏，使向地一面的胚芽中的生长素浓度较向天一面的高，生长的速度也相对较快，故会使胚芽向上生长，冲出地面其他的影响因素还包括重力、水等