【精品】植物生理学实验指导

1实验1植物组织渗透势的测定（质壁分离法）原理当植物组织细胞内的汁液与其周围的某种溶液处于渗透平衡状态，植物细胞内的压力势为零时，细胞汁液的渗透势就等于该溶液的渗透势。该溶液的浓度称为等渗浓度。当用一系列梯度浓度溶液观察细胞质壁分离现象时，细胞的等渗浓度将介于刚刚引起初始质壁分离的浓度和尚不能引起质壁分离的浓度之间的深液浓度。代入公式即可计算出春渗透势。仪器药品显微镜载玻片及盖玻片镊子刀片配成0.5—0.1mol/L梯度浓度的蔗糖溶液各50ml。称34.23g蔗糖用蒸馏水配成100ml，其浓度为1m0le/L（母液）。再配制成下列各种浓度：0.50mol/L：吸母液25ml+水25ml0.45mol/L：吸母液22.5ml+水27.5ml0.40mol/L：吸母液20.0ml+水30.0ml0.35mol/L：吸母液17.5ml+水32.5ml0.30mol/L：吸母液15.0ml+水35.0ml0.25mol/L：吸母液12.5ml+水37.5ml0.20mol/L：吸母液10.0ml+水40.0ml0.15mol/L：吸母液7.5ml+水42.5ml0.10mol/L：吸母液5.0ml+水45.0ml操作步骤将带有色素的植物组织（叶片），一般选用有色素的洋葱鳞片的外表皮、紫鸭跖草、苔藓、红甘蓝或黑藻、丝状藻等水生植物，也可用蚕豆、玉米、小麦等作物叶的表皮。撕取下表皮，迅速分别投入各种浓度的蔗糖溶液中，使其完全浸入，5—10分钟后，从0.5mol/L开始依次取出表皮薄片放在滴有同样溶液的载玻片上，盖上盖玻片，于低倍显微镜下观察，如2果所有细胞都产生质壁分离的现象，则取低浓度溶液中的制片作同样观察，并记录质壁分离的相对程度。实验中必须确定一个引起半数以上细胞原生质刚刚从细胞壁的角隅上分离的浓度，和不引起质壁分离的最高浓度。在找到上述浓度极限时，用新的溶液和新鲜的叶片重复进行几次，直至有把握确定为止。在此条件下，细胞的渗透势与两个极限溶液浓度之平均值的渗透势相等。将结果记录下表中。测出引起质壁分离刚开始的蔗糖溶液最低浓度和不能引起质壁分离的最高浓度平均值之后，可按下列公式计算在常压下该组织细胞质液的渗透势。RTiCss为细胞渗透势。R为气体常数=0.083×105/L·Pа/mol·K。T为绝对温度，单位K，即273℃+t，t为实验湿度。I为解离系数，蔗糖为1。C为等渗溶液的浓度，单位为mol/L。则：s=0.083×105×(273℃+t)×1×C实验人时期材料名称实验时室温℃蔗糖摩尔浓度（mol/L）渗透势（Pа）质壁分离的相对程度（作图表示）0.500.450.400.350.300.250.200.150.103实验2植物组织水势的测定（小液流法）原理水势表示水分的化学势，象电流之由高电位处流向低电位处一样，水从水势高处流向低处。植物体细胞之间，组织之间以及植物体和环境间的水分移动方向都由水势差决定。当植物细胞或组织放在外界溶液中时，如果植物的水势小于溶液的渗透势（溶质势），则组织吸水而使溶液浓度变大；反之，则植物细胞内水分外流而使溶液浓度变小；若植物组织的水势与溶液的渗透势相等，则二者水分保持动态平衡，所以外部溶液浓度不变，而溶液的渗透势即等于所测植物的水势。可以利用溶液的浓度不同其比重也不同的原理来测定试验前后溶液的浓度的变化，然后根据公式计算渗透势。仪器药品试管毛细滴管移液管剪刀镊子甲烯蓝操作步骤首先配制一系列不同浓度的蔗糖溶液（0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8mol/L）各10ml注入8支试管中，各管都加上塞子，并编号。按编号顺序在试管架上排成一列，作为对照组。另取8支试管，编好号，按顺序放在试管架上，作为试验组。然后由对照组的各试管中分别取溶液4ml移入相同编号的试验组试管中，再将各试管都加上塞子。用剪刀将菠菜叶剪成约0.5cm2大小相等的小块60—80片。向试验组的每一试管中各加相等数目（约10片）的叶片小块，塞好塞子，放置30分钟，在这段时间内摇动数次，到时间后，向每一试管中各加甲烯蓝粉末少许，并振荡，此时溶液变成蓝色。用毛细滴管从试验组的各试管中依次吸取着色的液体少许，然后伸入对照组的相同编号试管的液体的中部，缓慢从毛细滴管尖端横向放出一滴蓝色试验溶液，并观察小液滴移动的方向。如果有色液滴向上移动，说明溶液从细胞液中吸出水分而被冲淡，比重比原来小了；如果有色液向下移动，则说明细胞从溶液中吸了水，溶液变浓，比重变大；如果液滴不动，则4说明试验溶液的密度等于对照溶液，即植物组织的水势等于溶液的渗透势。记录液滴不动的试管中蔗糖溶液的浓度。重复测定一次。按RTiCw计算水势。式中w为细胞水势，其余符号同实验4。注意：毛细滴管要各个浓度专用。5实验3蒸腾强度的测定（钴纸法）原理本实验方法系根据氯化钴纸在干燥时为蓝色，当吸收水分后，变为粉红色，根据变色所需时间的长短，然后按钴纸标准吸水量计算出作物蒸腾强度。仪器药品扭力天平烘箱干燥器瓷盘镊子剪刀玻璃板载玻片薄橡皮有塞指管滤纸弹簧纸夹5%氯化钴溶液（9.2gCoCl1·6H2O用蒸馏水配成100ml）滴几滴盐酸调成弱酸性。操作步骤1．氯化钻纸的制备选取优质滤纸，剪成0.8cm宽，20cm长的滤纸条，浸入5%氯化钴溶液中，待浸透后取出，用吸水纸吸去多余的溶液，将其平铺在干洁的玻璃板上，然后置于60—80℃烘箱中烘干，选取颜色均一的钴纸条，小心而精确地切成0.8cm的小方块，再行烘干，取出贮于有塞指管中，再放入氯化钙干燥器中备用。2．钴纸标准化使用前，先将钻纸标准化。测出每一钴纸小方块由蓝色转变成粉红色需吸收多少水量。取1—2钴纸小方块，置于扭力天平上称重，并记下开始称重的时间，及每隔一分钟记一次重量，当钻纸蓝色全部变为粉红色时，要立即准确地记下重量和时间，如此重复数次，计算出钻纸小方块由蓝色变为粉红色时平均吸收多少水分，以mg表示，作为钴纸吸水量。3．测定取二片玻片，薄橡皮一小块，在其中央开1cm2的小孔，用胶水将它固定在玻片当中，另准备一只弹簧夹。用镊子从干燥器（管）中取出钻纸小块，放在玻片上的橡皮小孔中，立即置于待测作物叶子的背面（或正面），将另一玻片在叶子的正面（或背面）的相应位置上，用夹子夹紧，同时6记下时间，注意观察钻纸的颜色变化，待钻纸全部变为粉红色时，记下时间。以时间的长短作相对比较，可用钻纸小方块的标准吸水量成小纸块由蓝色变为粉红色所需的时间来计算术为该叶片表面蒸腾的强度，用mg/cm2·min表示之。本实验可选择不同作物的功能叶片，或同一作物的不同部位的叶片测其蒸腾强度，或者可测定作物在不同环境条件下的蒸腾强度。例如光和暗对植物蒸腾作用的影响，事先把一组盆栽的蚕豆、小麦或其他植物放在黑暗中过夜或几个小时，另一组放在光下，二者都要适当灌水，分别测其蒸腾强度（注：黑暗中的植物在测定时可移到实验室柔和的光线下进行）。每一处理最少要测10次左右，然后求其平均值。7实验4小孔的扩散（示范）原理气孔蒸腾是植物散失水分的主要途径，气孔口很小，其总面积一般不超过叶面积的1%，可是叶子通过气孔蒸腾所损失的水分却达到与叶面积相等的自由表面的50—80%，如此惊人的蒸腾量，可以用小孔扩散原理加以说明。水分通过小孔扩散的量和小孔的周缘长度成正比，而和小孔面积不成比例。通过此试验所产生的现象，可以证明小孔边缘效应的存在。仪器获品小烧杯台天平培养皿刀片尺及解剖针卡片纸1%琼脂石蜡红墨水或蓝墨水酒糟或丙酮操作步骤1．物质通过小孔扩散的途径预备聚乙烯塑料薄膜（可用食品袋）一张，大小约5×5cm，取解剖针于煤气灯上加热，在薄膜中央穿刺一小孔。配制1%琼脂，倒在一小烧坏中，如用10ml小烧杯，则更易于观察。待琼脂还未完全凝固时，将薄膜小心地贴在琼脂的表面，使小孔位于烧杯的中央。等琼脂凝固后，在薄膜上面倒上有色溶液少许。4—5小时后，即可看到有色溶液通过小孔向琼脂凝胶中扩散，形成一个有色的半球形，它显示染料通过小孔扩散的途径。2．将卡片纸剪成与培养皿大小一致的圆片，然后在一张卡片纸的中部剪成一正方形大孔，每边长3cm，则面积为9cm2。在另一卡片纸上剪成数个小孔，其总面积与大孔完全相等。为此，将其剪成9个每边长1cm的正方形小孔，并使其均匀地分布在圆形卡片纸上。再将此卡片纸浸于熔化的石蜡中，取出盖于培养皿上，并用石蜡将边缘封严。于两皿中各加入等量的酒精（或丙酮），将此皿分别置于台天平两边用酒精调节使之平衡。隔15—30分钟后，由于小孔具有较高的边缘效应，酒精蒸发较快，因此台天平指针倾向大孔一边，由此可看出孔的总面积虽相等，但酒精通过小孔的散失比大孔要快得多。证明小孔的边缘效应要大，因其周缘长度比大孔大。8实验5单盐毒害及离了间拮抗现象原理离子间的拮抗现象的本质是复杂的，它可能反映不同离子对原生质亲水胶粒的稳定度、原生质膜的透性，以及对各类酶活性调节等方面的相互制约作用，从而维持机体的正常生理状态。仪器药品烧杯纱布石蜡0.12mol/LKCl0.06mol/LCaCl20.12mol/LNaCl（所用药品均需用AR）操作步骤实验前3—4天选择饱满的小麦种子100粒浸种，在室温下萌发，待根长1cm时即可用作材料。取4个小烧杯，依次分别倒人不列盐溶液：（1）0.12mol／LKCI（2）0.06mol／LCaCl2（3）0.12mol／LNaCI（4）0.12mol／LNaCl100ml＋0.06mol／LCaCl21ml十0.12mol／LKCl2.2ml小烧杯用涂石蜡的纱布盖上。挑选大小相等及根系发育一致的小麦幼苗10株或20株，小心种植在纱布盖的孔眼里，使根系接触到溶液，在室温下培育2—3星期后，即可看出在单盐溶液中，小麦幼苗生长，特别是它们的根部出现畸形。9实验6植物根系对离子的选择吸收原理植物根系对不同离子吸收量是不同的，即使是同一种盐类，对阳离子与阴离子的吸收量也不相同。本实验是利用植物对不同盐类的阴、阳离子吸收量不同，使溶液的pH发生改变以说明这一吸收特性。此实验也使我们了解什么是生理酸性盐与生理碱性盐。仪器药品pH计精密pH试纸移液管100ml三角烧瓶0.5mg/ml（NH4）2SO40.5mg/mlNaNO3操作步骤1．在实验前约2—3周按实验19方法培养根系完好的小麦（或其他植物）植株。2．实验开始时吸取0.5mg/ml浓度的（NH4）2SO4和NaNO3各100ml分别置于两个100ml三角烧瓶中，另一三角烧瓶中放蒸馏水100ml。用pH计或精密pH试纸测定以上各溶液和蒸馏水的原始pH值。3．取根系发育完善的、大小相似的小麦3份，每份数株，但数目相等，分别放于上述3个三角烧瓶中，在室温下经2一3小时后*取出植株，并测定溶液的pH值。实验结果按下表记录。植物从盐溶液中吸收离子后溶液pH值的变化处理pH值放植株前放植株后0.5mg/ml（NH4）2SO40.5MG/MLNaNO3蒸馏水注：为了避免根系的分泌作用影响实验结果，故用蒸馏水作对照，将上述pH值变化进行修正，即得真实的pH变化。10实验7钾离子对气孔开度的影响原理保卫细胞的渗透系统歌可由钾离子所调节，无论是环式或非环式光合磷酸化，都可形成ATP。ATP不断供给保卫细胞原生质膜上的钾－氯离子交换泵作功，支持保卫细胞逆着离子浓度差而从周围表皮细胞吸收钾离子，降低保卫细胞的渗透势，从而使气孔张开。仪器药品显微镜镊子温箱载玻片、盖玻片培养皿0.5%硝酸钾0.5%硝酸钠操作步骤1．配0.5%KNO3及0.5%NaNO3溶液。2．在3个培养皿中分别放0.5%KNO3、0.5%NaNO3及蒸馏水各15ml。3．撕蚕豆叶表皮若干放入上述3个培养皿中。4．培养皿放入25℃温箱中，使溶液温度达到25℃。5．将培养皿置于人工光照条件下照光半小时。6．分别在显微镜下观察气孔的开度。11实验8植物的元素缺乏症（溶液培养）原理植物的生长发育，除需要充足的阳光和水分外，还需要矿质元素，否则植物就不能很好地生长发育甚至死亡。应用溶液培养技术，可以观察矿质元素对植物生活的必需性；用溶