中間光欄的作用？

以後，地球的大氣中才逐漸含有氧，從而使地球上其他進行有氧呼吸的生物得以發生和發展。由於大氣中的一部分氧轉化成臭氧(o3)。臭氧在大氣上層形成的臭氧層，能夠有效地濾去太陽輻射中對生物具有強烈破壞作用的紫外線，從而使水生生物開始逐漸能夠在陸地上生活。經過長期的生物進化過程，最後才出現廣泛分布在自然界的各種動植物。

光線光譜與植物光合作用的關系
近年來，光質對植物生長與形態的影響引起研究人員的重視。例如日本學界著重探討led單色光對組織培養苗的生長性狀影響。以色列則以不同顏色的塑料布為披覆材料，探討對於葉菜與觀葉植物生長的影響。
光質與植物發育的關系，最著名的文獻為“photomorphogenesisinplant”之論述資料，作者為r.e.kendrick與g.h.m.kronenberg(1986年,martinusnijhoffpublishers)。其資料如下：
光譜范圍對植物生理的影響
280~315nm對形態與生理過程的影響極小
315~400nnm葉綠素吸收少，影響光周期效應，阻止莖伸長
400~520nm（藍）葉綠素與類胡蘿卜素吸收比例最大，對光合作用影響最大
520~610nm色素的吸收率不高
610~720nm（紅）葉綠素吸收率低，對光合作用與光周期效應有顯著影響
720~1000nm吸收率低，刺激細胞延長，影響開花與種子發芽
＞1000nm轉換成為熱量
在2004年7（2）期的flowertech刊物，有篇文章討論光的顏色對光合作用的影響。作者為harrystijger先生。文章的子標題表示通常大家認為光的顏色對於光合作用的影響有所不同，事實上在光合作用過程中，光顏色的影響性並無不同，因此使用全光譜最有利於植物的發育。
植物對光譜的敏感性與人眼不同。人眼最敏感的光譜為555nm，介於黃-綠光。對藍光區與紅光區敏感性較差。植物則不然，對於紅光光譜最為敏感，對綠光較不敏感，但是敏感性的差異不似人眼如此懸殊。植物對光譜最大的敏感地區為400~700nm。此區段光譜通常稱為光合作用有效能量區域。陽光的能量約有45％位於此段光譜。因此如果以人工光源以補充光量，光源的光譜分布也應該接近於此范圍。
光源射出的光子能量因波長而不同。例如波長400nm（藍光）的能量為700nm（紅光）能量的1.75倍。但是對於光合作用而言，兩者波長的作用結果則是相同。藍色光譜中多余不能作為光合作用的能量則轉變為熱量。換言之，植物光合作用速率是由400~700nm中植物所能吸收的光子數目決定，而與各光譜所送出的光子數目並不相關。但是一般人的通識都認為光顏色影響了光合作用速率。植物對所有光譜而言，其敏感性有所不同。此原因來自葉片內色素（pigments）的特殊吸收性。其中以葉綠素最為人所知曉。但是葉綠素並非對光合作用唯一有用的色素。其它色素也參與光合作用，因此光合作用效率無法僅有考慮葉綠素的吸收光譜。
光合作用路徑的相異也與顏色不相關。光能量由葉片中的葉綠素與胡蘿卜素所吸收。能量藉由兩種光合系統以固定水分與二氧化碳轉變成為葡萄糖與氧氣。此過程利用所有可見光的光譜，因此各種顏色的光源對於光合作用的影響幾乎沒有不同。
有些研究人員認為在橘紅光部份有最大的光合作用能力。但是此並不表示植物應該栽培於此種單色光源。對植物的形態發展與葉片顏色而言，植物應該接收各種平衡的光源。
藍色光源（400~500nm）對植物的分化與氣孔的調節十分重要。如果藍光不足，遠紅光的比例太多，莖部將過度成長，而容易造成葉片黃化。紅光光譜（655~665nm）能量與遠紅光光譜（725~735nm）能量的比例在1.0與1.2之間，植物的發育將是正長。但是每種植物對於這些光譜比例的敏感性也不同。
在溫室內部常常以高壓鈉燈做為人工光源。以philipsmasterson-tpia燈源為例，在橘紅色光譜區有最高能量。然而在遠紅外光的能量並不高，因此紅光/遠紅光能量比例大於2.0。但是由於溫室仍有自然陽光，因此並未造成植物變短。(如果在生長箱使用此光源，就可能產生影響。)
在自然陽光下，藍光能量占有20％。對人工光源而言，並不需要如此高的比例。對正常發育的植物而言，多數植物只需要400~700nm范圍內6％的藍光能源。在自然陽光下，已有此足夠藍光能量。因此人工光源不需要額外補充更多的藍光光譜。但是在自然光源不足時（如冬天），人工光源需要增加藍光能量，否則藍色光源將成為植物生長的限制影響因子。但是如果不用光源改善方法，仍是有其它方法可補救此光源不足問題。例如以溫度調節或是施用生長荷爾蒙。
（附記）：
由bse研究室對光源與植物組培養苗發育關系的研究結果，有兩點結論與此篇文章相近：
一、光源的顏色並不影響光合作用速率，因此也不影響鮮重或干物重。影響光合作用速率的主要因子仍是光量與溫度。
二、光質影響了組培苗的形態，例如組培苗節距長度（苗的高度），葉片葉綠素含量，地下物與地下物的比例等。(中興大學生物系統工程研究室陳加忠)
參考資料：科技視窗/花卉，園林綠化，蔬菜·雲南園藝博覽

光合作用
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光合作用(photosynthesis)是植物、藻類和某些細菌利用葉綠素，在可見光的照射下，將二氧化碳和水轉化為葡萄糖，並釋放出氧氣的生化過程。植物之所以被稱為食物鏈的生產者，是因為它們能夠通過光合作用利用無機物生產有機物並且貯存能量。通過食用，食物鏈的消費者可以吸收到植物所貯存的能量，效率為30%左右。對於生物界的幾乎所有生物來說，這個過程是他們賴以生存的關鍵。而地球上的碳氧循環，光合作用是其中最重要的一環。

目錄[隱藏]
1光合作用的發現
2原理
2.1光反應和暗反應
2.1.1光反應
2.1.2暗反應
2.1.2.1c3類植物
2.1.2.1.1卡爾文循環
2.1.2.2c4類植物
2.1.2.2.1詳細請見
2.1.2.3景天酸代謝植物
3藻類和細菌的光合作用
4研究意義
5鏈接

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光合作用的發現
古希臘哲學家亞裡士多德認為，植物生長所需的物質全來源於土中。
荷蘭人范·埃爾蒙做了盆栽柳樹稱重實驗，得出植物的重量主要不是來自土壤而是來自水的推論。他沒有認識到空氣中的物質參與了有機物的形成。
1771年，英國的普裡斯特利發現植物可以恢復因蠟燭燃燒而變“壞”了的空氣。
1773年，荷蘭的英恩豪斯證明只有植物的綠色部分在光下才能起使空氣變“好”的作用。
1804年，瑞士的索緒爾通過定量研究進一步證實二氧化碳和水是植物生長的原料。
1845年，德國的邁爾發現植物把太陽能轉化成了化學能。
1864年，德國的薩克斯發現光合作用產生澱粉。
1880年，美國的恩格爾曼發現葉綠體是進行光合作用的場所。
1897年，首次在教科書中稱它為光合作用。
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原理
植物與動物不同，它們沒有消化系統，因此它們必須依靠其他的方式來進行對營養的攝取。就是所謂的自養生物。對於綠色植物來說，在陽光充足的白天，它們將利用陽光的能量來進行光合作用，以獲得生長發育必需的養分。

這個過程的關鍵參與者是內部的葉綠體。葉綠體在陽光的作用下，把經有氣孔進入葉子內部的二氧化碳和由根部吸收的水轉變成為葡萄糖，同時釋放氧氣：

12h2o+6co2+光→c6h12o6(葡萄糖)+6o2↑+6h2o
注意：

1上式中等號兩邊的水不能抵消，雖然在化學上式子顯得很特別。原因是左邊的水，是植物吸收所得，而且用於制造氧氣和提供電子和氫離子。而右邊的水分子的氧原子則是來自二氧化碳。為了更清楚地表達這一原料產物起始過程，人們更習慣在等號左右兩邊都下寫上水分子，或者在右邊的水分子右上角打上星號。

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光反應和暗反應
光合作用可分為光反應和暗反應兩個步驟，

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光反應
場所：葉綠體膜

影響因素：光強度，水分供給

植物光合作用的兩個吸收峰
葉綠素a,b的吸收峰過程：葉綠體膜上的兩套光合作用系統：光合作用系統一和光合作用系統二，（光合作用系統一比光合作用系統二要原始，但電子傳遞先在光合系統二開始）在光照的情況下，分別吸收680nm和700nm波長的光子，作為能量，將從水分子光解光程中得到電子不斷傳遞，最後傳遞給輔酶nadp。而水光解所得的氫離子則因為順濃度差通過類囊體膜上的蛋白質復合體從類囊體內向外移動到基質，勢能降低，其間的勢能用於合成atp，以供暗反應所用。而此時勢能已降低的氫離子則被氫載體nadp帶走。一分子nadp可攜帶兩個氫離子。這個nadph+h離子則在暗反應裡面充當還原劑的作用。

意義：1：光解水，產生氧氣。2：將光能轉變成化學能，產生atp，為暗反應提供能量。3：利用水光解的產物氫離子，合成nadph+h離子，為暗反應提供還原劑。

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暗反應
實質是一系列的酶促反應

場所：葉綠體基質

影響因素：溫度，二氧化碳濃度

過程：不同的植物，暗反應的過程不一樣，而且葉片的解剖結構也不相同。這是植物對環境的適應的結果。暗反應可分為c3,c4和cam三種類型。三種類型是因二氧化碳的固定這一過程的不同而劃分的。

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c3類植物
二戰之後,美國加州大學貝克利分校的馬爾文·卡爾文與他的同事們研究一種名叫chlorella的藻，以確定植物在光合作用中如何固定co2。此時c14示蹤技術和雙向紙層析法技術都已經成熟，卡爾文正好在實驗中用上此兩種技術。

他們將培養出來的藻放置在含有未標記co2的密閉容器中,然後將c14標記的co2注入容器,培養相當短的時間之後,將藻浸入熱的乙醇中殺死細胞，使細胞中的酶變性而失效。接著他們提取到溶液裡的分子。然後將提取物應用雙向紙層析法分離各種化合物,再通過放射自顯影分析放射性上面的斑點,並與已知化學成份進行比較。

卡爾文在實驗中發現，標記有c14的co2很快就能轉變成有機物。在幾秒鐘之內,層析紙上就出現放射性的斑點,經與一直化學物比較,斑點中的化學成份是三磷酸甘油酸(3-phosphoglycerate,pga),是糖酵解的中間體。這第一個被提取到的產物是一個三碳分子,所以將這種co2固定途徑稱為c3途徑,將通過這種途徑固定co2的植物稱為c3植物。後來研究還發現,co2固定的c3途徑是一個循環過程,人們稱之為c3循環。這一循環又稱卡爾文循環。

c3類植物，如米和麥，二氧化碳經氣孔即如葉片後，直接進入葉肉進行卡爾文循環。而c3植物的維管束鞘細胞很小，不含或含很少葉綠體，卡爾文循環不在這裡發生。

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卡爾文循環
卡爾文循環（calvincycle）是光合作用的暗反應的一部分。反應場所為葉綠體內的基質。循環可分為三個階段:羧化、還原和二磷酸核酮糖的再生。大部分植物會將吸收到的一分子二氧化碳通過一種叫二磷酸核酮糖羧化酶的作用整合到一個五碳糖分子1，5-二磷酸核酮糖（rubp）的第二位碳原子上。此過程稱為二氧化碳的固定。這一步反應的意義是，把原本並不活潑的二氧化碳分子活化，使之隨後能被還原。但這種六碳化合物極不穩定，會立刻分解為兩分子的三碳化合物3-磷酸甘油酸。後者被在光反應中生成的nadph+h還原，此過程需要消耗atp。產物是3-磷酸丙糖。後來經過一系列復雜的生化反應，一個碳原子將會被用於合成葡萄

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