高速CO₂濃度梯度技術——極速測定A/Ci響應曲線

　　多年以來研究者一直采用穩態A/Ci響應曲線技術對植物光合狀態進行探索研究。激動人心的是PP Systems公司通過“High-Speed CO₂Ramping Technique”快速CO₂濃度梯度技術實現了在極短的時間內完成可與常規方法媲美的A/Ci響應曲線。CIRAS-3可在5分鐘內生成A/Ci響應曲線！實際測量生成時間主要取決于研究者所使用的設置及其所關心的參數。

　　CIRAS-3具備在快速調控CO₂濃度過程中同步持續的記錄各項光合數據的能力。該技術使得所有CIRAS-3均可進行多級響應曲線的測定。目前線性CO₂濃度響應曲線成為新的熱點，PP Systems公司新近發布了新版的PC端腳本編輯器，方便用戶通過簡單操作即可建立線性CO₂濃度曲線并同步測量光合數據。

　　本文詳盡介紹了測定快速A/Ci響應曲線的方法步驟，整個操作過程含以下步驟：

　　1創建自動響應曲線腳本文件；

　　2進行“存儲差分平衡”(Stored Diff Bal)；

　　3響應曲線基線的測定；

　　4試驗樣品測定；

　　5數據處理。

　　一、創建自動響應曲線腳本文件

　　1)創建快速A/Ci響應曲線需使用PP Systems公司*新的CIRAS-3_PC端軟件：CIRAS-3 Utility,軟件版本需高于2.0（如圖）；

　　2)打開軟件點擊File > Open Scripts Folder，彈出對話框選擇新建腳本存儲位置，默認存儲位置為User\MyDocuments\PPSystems\Ciras3_PC_Utility\Response；

　　3)彈出對話框為標準腳本編輯器界面，勾選左上角Ramp選項，打開新版線性腳本編輯器，即進入默認腳本Default RAMP編輯窗口；

　　4)編輯起始CO₂濃度（CO2 Start）、終止CO₂濃度（CO2 Stop）、響應曲線時間（Ramp Time）,以及其它試驗參數；

　　5)更改參數后更新按鈕將高亮藍色標注，點擊更新按鈕（Update Levels）更新試驗參數，按鈕恢復灰色；

　　6)對話框下方表格中Record Interval顯示為1，意為每次記錄間隔記錄1次數據或每1.6秒記錄一次數據；

　　7)點擊File > Save As保存腳本文件。

　　8)將腳本文件導入CIRAS-3主機，在CIRAS-3主機上點擊Operations（F1）> Rec Options（F2）> Edit Rsp Crv（F5）> Transfer（F5）>選中腳本文件> Import（F2）導入CIRAS-3內部存儲器Internal Memory Files即可。

腳本文件創建教學視頻（詳見官網視頻）

　　二、存儲差分平衡Stored Diff Bal

　　每天實驗前均需在CIRAS-3預熱后進行存儲差分平衡，存儲差分平衡結果可維持8～12小時，當天未關機狀態下直至第二天無需重新進行存儲差分平衡。

　　過程詳見如下視頻：

　　三、響應曲線基線的測定

　　測定響應曲線基線時，應合上PLC3葉室且不夾葉片！

　　CIRAS-3主機選擇Operations（F1）> Rec Options（F2）進入記錄模式功能頁，選擇自動響應曲線記錄模式Response Curves，選擇應用上傳的線性腳本文件，設置*終數據存儲位置后即可開始基線測定。

　　無葉片（空葉室）響應曲線基線可穩定4小時以上，如當天試驗參數無變化則無需進行重做。

　　四、試驗樣品測定

　　選擇樣品葉片，葉室夾好后，如步驟三中操作進行即可。如周圍環境與葉室設置的微環境差異較大時，強烈建議預留部分時間使葉片適應葉室微環境后再進行線性自動響應曲線的測定。

　　五、數據處理

　　使用Excel即可方便的進行數據處理！

　　1)導出數據，點擊Operations（F1）> RecOptions（F2）> Transfer Data（F6）導出基線響應曲線及試驗樣品線性響應曲線數據；

　　2)打開基線數據文件，復制基線凈光合速率A數據；

　　3)打開樣品線性響應曲線數據文件，將基線凈光合速率A數據復制于該文件的空白列中；

　　4)如圖計算實際凈光合速率：即圖中Actual A = ramp A (Col Y)- empty A；

實際凈光合速率（Actual A）=響應曲線凈光合速率(ramp A；Y列)-基線凈光合速率A（empty A）

　　注：實際真實數據測定時有延遲，通常始于第20行；

　　5)使用新計算出的實際凈光合速率及其它參數（CO2a、gs和E）重新計算真實胞間CO₂濃度（Ci）：

　　其中gc為CO₂總氣傳導率：

　　[1.585為CO₂和H₂O在空氣中的擴散率；1.37為CO₂和H₂O在邊界層中的擴散率；rs=1/gs；rb為邊界層阻力]

　　6)選中20行后的A/Ci數據，插入散點圖即得快速A/Ci響應曲線圖。

CIRAS-3高速A/Ci響應曲線測定結果是否可靠、精準？

　　CIRAS-3的高速A/Ci響應曲線與傳統點對點穩態測定方法所測定擬合結果匹配度高，可靠、精準，值得擁有您的信賴！

　　·黑點：非穩態高速A/Ci快速響應曲線

　　·紅點：傳統點-點穩態A/Ci測定方法,每點穩定約2min

　　·典型C3植物大豆（上圖）：光強PAR 1500μmol m-2 s-1 ；流速300 ml/min；參比CO2濃度在7min內由50 ppm升至500 ppm；傳統方法耗時約22min；

　　·典型C4植物狗尾草（下圖）：光強PAR1500μmol m-2 s-1 ；流速300 ml/min；參比CO2濃度在10min內由100 ppm升至1000 ppm；傳統方法耗時約22min；