植物生理实验报告

学号：.植物生理学实验报告学院名称：生物科学与技术年级班别：硕-植物11班姓名：张敏2011年3月7号北京林业大学植物生理学实验报告2实验一红外线CO2气体分析仪测定光合速率一、实验目的1.学习并掌握微量红外气体分析仪的工作原理和使用方法。2.使用微量红外气体分析仪测定植物光合速率。二、实验原理在密闭的系统中，由于同化室中的叶片进行光合后，系统中的CO2浓度不断下降，可用单位时间内同化室中CO2浓度的减少量或CO2浓度减少量所需的时间，根据叶片面积、同化室体积，计算光合速率。许多由异原子组成的气体分子对红外线都有特异的吸收带。CO2的红外吸收带有四处，其吸收峰分别在2.69μm、2.77μm、4.26μm和14.99μm处，其中只有4.26μm的吸收带不与H2O的吸收带重叠，红外仪内设置仅让4.26μm红外光通过的滤光片，当该波长的红外光经过含有CO2的气体时，能量就因CO2的吸收而降低，降低的多少与CO2的浓度有关，并符合朗伯—比尔定律（A=lg(1/T)=Kbc其中A为吸光度，T为透射比，是透射光强度比上入射光强度，c为吸光物质的浓度，b为吸收层厚度）。分别供给红外仪含与不含CO2的气体，红外仪的检测器便可通过检测红外光能量的变化而输出反映CO2浓度的电讯号。三、分析检测原理红外线通过两个气室，一个是充以不断流过的被测气体的测量室，另一个是充以无吸收性质的背景气体的参比室。工作时，当测量室内被测气体浓度变化时，吸收的红外线光量发生相应的变化，而基准光束(参比室光束)的光量不发生变化。从二室出来的光量差通过检测器，使检测器产生压力差，并变成电容检测器的电信号。此信号经信号调节电路放大处理后，送往显示器以及总控的CRT显示。该输出信号的大小与被渊组分浓度成比例。接收室内充以样气中的待测组分，两个接收室中间用一个薄的金属膜隔开，在两测压力不同时膜片可以变形产生位移，膜片的一侧放一个固定的圆盘型电极。可动膜片与固定电极构成了一个电容变进器的两极。整个结构保持严格的密封，两接收气室内的气体为动片薄膜隔开，但在结构上安置一个大小为百分之几毫米的小孔，以使两边的气体静态平衡。辐射光束通过参比室、测量室后，进入检测器的接收室。被接收室里的气体吸收，气体温度植物生理学实验报告3升高，气体分子的热运动加强，产生的热膨胀形成的压力增大。当测量室内通入零点气(N2)时，来自两气室的光能平衡，两边的压力相等，动片薄膜维持在平衡位置，检测器输出为零。当测量室内通入样气时，测量边进入接收室的光能低于参比边的，使测量边的压力减小，于是薄膜发生位移，故改变了两极板问的距离，也改变了电容量C。于是输出一个与待测组分浓度成比例的电信号。四、材料与方法1.植物材料：百合竹（Dracaenareflexa），龙舌兰科。2.使用仪器：微量红外气体分析仪（图1）。图中仪器型号FF1-FQ-B。图1微量红外线气体分析仪3.实验步骤：（1）按要求将参比管和工作管气路系统交叉连接起来，一端接到气泵，一端连接到充满NaOH颗粒的透明玻璃长管，使气路闭合。（2）将作用开关打到A（预热档），接通电源，打开红外仪电源预热一段时间，打开气泵电源，仪表盘指示的CO2浓度缓慢下降，直到零点附近，如果偏离零点，需要将作用开关达到C（工作档/调零档）调零。仪表盘上由上向下分别标有4套刻度值，其最大数值依次为600ppm,300ppm,150ppm和75ppm，它们在步进开关分别对准1，2，3和4时使用，误差从5ppm，2.5ppm，1.25ppm到0.75ppm。调零校准仪器时需要由粗到细，再由细到粗。（3）调零后，将参比管进气口和出气口相连以封闭参比管，将工作管进气口接高浓度CO2气（接外界大气），另一端接气泵，再通入密闭透明同化室，使气流流过同化室中的植物，最后回到仪器中检测。未照射强光，稳定一段时间测定CO2浓度C1。（4）照射光强约6000Lux的强光，观察CO2浓度变化，并测定CO2稳定时的浓度C2。五、实验结果外界大气压刚刚充入时，在没有照光情况下，测得CO2浓度C1为243ppm。照射强光后，3min后CO2浓度C2下降到190ppm，5min后CO2浓度C2下降到170ppm，10min植物生理学实验报告4后CO2浓度C2下降到158ppm。根据：Pn＝ΔC×V×273×P/[Δt×S×22.4×(273＋t)×0.1013]其中Pn为光合速率（μmol/m2s），ΔC为CO2浓度差C1-C2(ppm)，Δt为测定时间（s），S为叶片面积（m2），V为封闭同化室（包括气路系统）体积（L），t为同化室的温度，P为大气压（Mpa），按照同化室体积15*15*30cm3，空气大气压1个标准大气压0.1MPa，测定时间30min，叶面积单叶（10*2*0.958cm2，其中叶面积指数取花生的0.958）与整株植物叶片数量（约300）乘积，同化室温度25℃测算，得出百合竹的光合速率为3.98μmol/m2s。六、分析与讨论在没有照光情况下，测得CO2浓度C1为243ppm。照射强光后，3min后CO2浓度C2下降到190ppm，5min后CO2浓度C2下降到170ppm，10min后CO2浓度C2下降到158ppm，说明在光照过程中CO2不停地被消耗，植物光合作用吸收了CO2。吸收的CO2量能够反应植物光合作用的状况。进而通过相关公式计算出其光合作用速率。说明了CO2的消耗是与光合作用速率相关的。利用这种方法测定植物光合速率时需要考虑同化室体积，因为同化室体积与植物株型不符，如同化室远大于植物，则测算出的光合速率可能偏高。测定时间并不是越长越好，因为长时间处于密闭的同化室，叶片蒸腾、光呼吸等生理变化会对测量产生干扰，比如强光照射时间长可能产生一定热量，使同化室温度上升。另外气路的密闭性也能造成测量误差，因为如果仪器气路漏气，会使同化室中植物吸收量计算值偏大，导致过高估计植物光合速率。植物生理学实验报告5实验二离心薄层色谱法分离叶绿素一、实验目的1.学习并掌握植物叶绿素提取、分离和吸收光谱曲线的绘制。2.学习并掌握旋转薄层层析法。二、实验原理离心薄层色谱(centrifugalthinlayerchromatography，CTLC)属于薄层色谱的一种，又叫旋转薄层色谱，是一种离心型连续洗脱的环形薄层色谱分离技术，主要是在经典的薄层色谱基础上运用离心力促使流动相加速流动。离心力用于分离，可以减少破坏，对沸点高、分子量大的化合物有利，可用于分离100mg左右的样品。植物叶绿素a和叶绿素b在有机溶剂中溶解度不同，根据叶绿素a和b在固定相和流动相之间的吸附、分配作用的不同，再加上离心加速度的作用，使两组分之间原有的比移率（如果溶剂从原点渗透到距离a，位于原点的物质从原点向前移动到b，那么b/a值为这种物质的比移率）差异加大，从而提高了分离效果。三、实验材料与方法1.植物材料：油松（Pinustabulaeformis），松科。（图1）2.使用仪器：圆板薄层仪（图2）。图1油松图2圆板薄层仪3.实验步骤：（1）叶绿素提取。称取油松10g，剪碎，放入研钵中，加入少许CaCO3和石英砂，再加植物生理学实验报告6入适量丙酮充分研磨，静置，浸提液过滤到分液漏斗中，加入30ml石油醚，100ml10%NaCl溶液使两相均匀混合，静置分层后弃下层，重复萃取1次，色素提取液备用。（2）硅胶板制备。称取30g硅胶，1.2g石膏70ml水，充分混匀后制版。室温下放置12h，放80℃烘箱烘3h，取出层析板，冷却后刮板，除去中心及边缘多余硅胶，板固定在旋转薄层仪上，固定好板后盖上玻璃，卡住。（3）先使用上样泵（调到10）吸取纯石油醚，润湿薄板。当由圆心润湿到圆板的1/3时，吸取石油醚和丙酮8：2混合液，将上样泵调到5上样。经过约30min，可见叶绿素a和b分开，并分别收集叶绿素a和b谱带的洗脱产物。（4）在分光光度计下测量，绘制出叶绿素a和b的吸收曲线。四、实验结果在叶绿素提取中叶绿素提取液在有机相，蛋白等杂质在水相，经分液漏斗弃下层水相就得到墨绿色的叶绿素溶液，在薄层仪上展层较好，叶绿素a、叶绿素b、叶黄素和胡萝卜素分离清晰，最外层为叶绿素a。洗脱下来的色素用试管收集，叶绿素a和b颜色具有明显差别，叶绿素a为蓝绿色，叶绿素b为黄绿色。根据标准的叶绿素吸收光谱图（图3），其中实线为叶绿素a曲线，虚线为叶绿素b曲线，看到它们各有两个明显的吸收峰。叶绿素a最大吸收峰在430nm左右，另一吸收峰在662nm；叶绿素b最大吸收峰在450nm左右，另一吸收峰在642nm。植物生理学实验报告7图3叶绿素在乙醚中的吸收曲线0.0000.2000.4000.6000.8001.0001.200350400450500550600650700750波长/nmOD值叶绿素a叶绿素b图4测定叶绿素的吸收曲线波长/nm380390400410420430435440450460叶绿素a0.4700.4570.5940.7170.7411.0830.8300.3910.3800.011叶绿素b0.2990.3380.4300.5580.7190.8800.8740.8711.0070.805波长/nm470480490500520540560580600620叶绿素a0.0090.0100.0130.0150.0230.0290.0390.0760.0870.136叶绿素b0.6820.5350.2210.0740.0240.0260.0290.0430.0510.059波长/nm630640650660670680690700710叶绿素a0.0970.1110.3000.8320.4210.0630.0060.0020.000叶绿素b0.0720.1690.1910.2400.1150.0180.0030.0020.002五、分析与讨论从叶绿素提取的全过程以及分离得到的叶绿素a和b的流出液颜色判断，叶绿素提取浓度高，分离效果好。但是分光光度计测定的吸收曲线中，叶绿素b的吸收峰出现位置与实际不符，叶绿素吸收峰值也不符合实际情况。叶绿素a和叶绿素b提取浓度低的可能原因：一是提取过程中丙酮加入量不大适合，在研磨过程中叶绿素没有很好地溶解到丙酮中，最终只有少量叶绿素进入下一步操作；二是可能由于在研磨过程中加入的石英砂较少，材料又不易研磨，导致研磨不充分，在丙酮提取完后发现残渣颜色依旧很深，说明叶绿素提取不很成功。植物生理学实验报告8实验三压力室法测定植物PV曲线一、实验目的1.学习并掌握压力室法测定植物水势的原理和方法。2.用植物PV曲线研究质壁分离时植物水势状况，可用于植物抗旱性的测定。二、实验原理植物内水势由根系向地上部分的茎、叶逐渐递减，叶肉细胞中水势高于大气水势，由于水势的梯度，植物不断从根向地上部分输送水分，使根内水势下降，根从土壤中吸收水分。植物蒸腾作用不断失水，产生蒸腾拉力，蒸腾拉力与根压共同作为植物吸水的动力。水势等于溶质势（渗透势）、衬质势和压力势之和。由于导管中水溶质势与张力比很低，水分在导管中的运输渗透势接近零，因此导管中水势近似等于水的压力势。当枝条被剪断，导管中连续的水柱被截断，剪口上部水柱在蒸腾拉力作用下上移，剪口下的水柱受重力以及大气压的力液面下降。压力室法就是将植物剪口上部枝条倒着竖直固定在密闭压力室中，通过外加高压气体将水柱压出枝条。当压力不断增大，压出的水的总体积也不断增加，直到难以压出水来，称量得到排空导管水的枝条鲜重以及烘干的干重，绘制枝条中水分体积对外加压力的曲线，称为植物PV曲线。植物PV曲线是指植物枝叶样品吸水饱和后，随压力室中连续加压渗透水量的体积与相应平衡压倒数之间的变化曲线。应用PV曲线可测定植物细胞在膨压为0（质壁分离）时的渗透势、相对水含量和相对渗透水含量，以及饱和含水时的渗透势、束缚水含量、膨压随叶水势下降而降低的速率b值和组织细胞总体弹性模量等水分参数。这些PV曲线的水分参数能够指示植物对干旱逆境的响应，为植物抗旱生理机制研究提供依据。三、材料与方法1.植物材料：红掌（