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 可见光的波长是400-700nm，会影响植物的光合速率，400-520nm之间为蓝紫光，在植物进行光合作用的过程中，叶绿素与类胡萝卜素吸收比例最大，对光合作用的影响也最大；520-610nm之间的绿光在植物中的吸收率不高；叶绿素对610-720nm之间的红橙光吸收率低，但是其对光合作用与光周期效应有显著的影响。 研究发现，红光和蓝光对植物光合作用的影响最大，所以现在很多人利用补光灯在光照不足的时候给植物进行补光，而补充最多的就是红光和蓝光，LED植物补光灯还可以根据需求调整补光灯中的红蓝比例。 问题：选考试题中出现了光对光合速率的影响，特别是不同的光质和补光对光合速率的影响，那么不同光质对叶片、叶绿体色素、光系统、光合酶活性的影响如何？ 不同光质对光合速率的影响 可见光大致划分为红光（650-760nm）、橙光（600～650nm）、黄光（560-600nm）、绿光（500-560nm）、青光（470-500nm）、蓝光（430-470nm）、紫光（390-430nm）。 可见光谱
植物对光的吸收不是全波段的而是有选择性的，但不同绿色植物对光的吸收谱基本相同，就红（橙）、黄、绿、蓝（紫）4种波长的光而言，叶片对其的吸收能力为蓝（紫）>红（橙）>黄>绿。 日光中强度最大的恰恰是500nm左右的绿光，而蓝紫和红橙区的含量相对较弱。因此，日光虽能促进植物均衡地生长，但其光效并不高，那么被吸收的光是怎样影响光合作用的呢？ 首先要明确一个道理，不同光质对植物的影响效应不尽相同，甚至得出相反的结论（这也是典型试题中的选考试题中明确指出某高等绿色植物为例的原因）。所以，那些笼统地认为“某种光的光合作用强，某种光的光合作用弱”的说法是不科学的。 至于出现相反结果的原因可能与植物的种类、发育年龄、发育状态、组织部位有关，也可能与光质处理方式、环境条件不同有很大的关系。 光质对光合速率的影响其蕴含的机理是错综复杂的，因为光质除了作为一种能源控制光合作用外，还可作为一种触发信号影响着植物的生长、发育，形态建成、抗逆和衰老、物质代谢以及基因表达等等。要想彻底搞清楚这些问题还要等待科研工作者们更进一步的深入研究。 近年来，很多科学工作者通过不同的方式研究了光质对植物光合作用的影响。光质对植物的生长发育和对光合作用的影响是有一定差异的。下面列举几个具体的实例： 1.光质对叶片的影响 光质影响叶片生长。蓝光有利于叶绿体的发育，红、蓝、绿复合光有利于叶面积的扩展，而红光更有利于光合产物的积累。 光质还影响气孔的开合。研究表明，叶绿体中存在的一种特殊的蓝光受体，使得蓝光在促进气孔开放方面具有更高的量子效率。 光质还可以调节保卫细胞内的物质浓度，通过渗透作用实现对气孔开闭的调节。此外，光质对气孔的大小和数目也有影响。 2.光质对叶绿体色素的影响 不同光质还可以调节叶绿素含量。尽管叶绿素含量可能因植物种类、组织器官不同而不同，但大多试验表明，蓝光可以提高多种植物的叶绿素a含量，且蓝光下的植株一般具有阳生植物的特性（叶绿素a/b值较高），而红光培养的植株与阴生植物相似（叶绿素a/b较低）。此外，光质还能影响植物叶片的类胡萝卜素含量。 3.光质对光系统的影响 光质能调控叶绿体类囊体膜的结构和功能。据报道。红光处理的黄瓜叶片PSⅡ活性与PSⅡ原初光能。转换效率比白光和蓝光处理高；蓝光处理的PSⅡ活性最低，但PSⅠ活性最高。 此外，光质的改变还可以造成PSⅠ和PSⅡ之间光吸收和电子传递的长期不平衡，而植物可以通过自身对PSⅠ和PsⅡ各成分的比例调节来抵消这种不平衡，从而使激发能在两系统间合理分配。但单色光的波长范围太窄，有可能引起PSⅠ和PSⅡ的光子不均衡而改变电子传递链，从而降低表观量子产量。 4.光质影响酶活性 Rubisco是光合作用碳同化的关键酶，光质不但影响其合成还可影响其活性。此外，在多种植物中发现增加蓝光比例可以提高植物呼吸速率和硝酸还原酶活性，前者的产物为蛋白质类合成提供了充分的碳骨架，后者则提供了较多的可同化态的氨源。所以，相对而言，蓝光更加有利于蛋白质的合成；红光更有利于糖类物质的积累。 典型试题解析 试题：（2022年1月浙江选考试题)不同光质及其组合会影响植物代谢过程。以某高等绿色植物为实验材料，研究不同光质对植物光合作用的影响，实验结果如图1，其中气孔导度大表示气孔开放程度大。该高等植物叶片在持续红光照射条件下，用不同单色光处理(30s/次)，实验结果如图2，图中“蓝光+绿光”表示先蓝光后绿光处理，“蓝光+绿光+蓝光”表示先蓝光再绿光后蓝光处理。
回答下列问题： （1）高等绿色植物叶绿体中含有多种光合色素，常用 方法分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能，可用于碳反应中 的还原。 （2）据图1分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是 。气孔主要由保卫细胞构成，保卫细胞吸收水分，气孔开放，反之关闭。由图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用可被 光逆转。由图1、图2可知蓝光也可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞的光合产物增多，也可以促进K+、Cl-的吸收等，最终导致保卫细胞 ，细胞吸水，气孔开放。 （3）生产上选用 LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境，已用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的 或 、合理的光照次序照射，利于次生代谢产物的合成。 答案： （1）（纸）层析 3-磷酸甘油酸（三碳酸） （2）光合速率大，消耗的（固定）二氧化碳多 蓝 溶质（细胞溶胶或细胞液）浓度升高 （3）不同颜色（光质或波长） 光强度（光强弱） 光照时间（持续时长） 解析：该试题考查不同光质对光合作用过程中，气孔导度、胞间CO2浓度和光合速率的影响。 （1）各种色素随层析液在滤纸上扩散速度不同而分离，溶解度大扩散快，根据这个原理常用纸层析方法分离。光合色素吸收的光能转化为ATP和NADPH中的化学能，可用于碳反应中3-磷酸甘油酸的还原，将能量转移到有机物中。 （2）据图1分析，相对于红光，蓝光照射下胞间CO2浓度低，其原因是蓝光照射下尽管气孔导度大，但光合速率大，消耗的CO2多。分析图2可知，绿光对蓝光刺激引起的气孔开放具有阻止作用，但这种作用可被蓝光逆转，并且先蓝光再绿光后蓝光的处理的效果比只用蓝光刺激更明显。由图1、图2可知蓝光可刺激气孔开放，其机理是蓝光可使保卫细胞光合产物增多，也可以促进K+、Cl－的吸收等，最终导致保卫细胞溶质浓度升高，细胞吸水膨胀，内侧膨胀的多，气孔侧内陷，气孔开放。 （3）生产上选用不同颜色LED灯或滤光性薄膜获得不同光质环境，用于某些药用植物的栽培。红光和蓝光以合理比例的光强度或光照时间、合理的光照次序照射，利于提高光合速率，利于次生代谢产物的合成。 相关内容链接 拓展｜爱默生效应－当红光和远红一起照射时光合速率远远大于它们分别照射时光合速率的总和。 析疑｜遮光后叶绿素含量为什么会升高？适当遮光可导致净光合速率增强？ 有些图片来自于网络（侵删）  高中生物教材研究 提高学科核心素养 ▲请猛戳它 喜欢就点个“赞”和“在看”呗~➘ |
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