植物组织渗透式的测定

植物组织渗透势的测定实验目的•渗透势是水势的组分之一，是指由于细胞内溶质颗粒的存在而使水势下降的数值，纯水的渗透势为零，溶液的渗透势为负值。植物细胞的渗透势是植物的一个重要生理指标，对于植物的水分代谢、生长及抗性都具有重要的意义。常用于测定植物细胞与组织水势的方法有质壁分离法、冰点降低法、蒸汽压降低法等。•成熟植物细胞水势的组成：Ψ=Ψs+Ψp1.Ψs溶质势/渗透势由于溶液中溶质颗粒的存在而使水势降低的值。纯水的溶质势为0，溶液的渗透势可根据Van‘tHoffEquation计算：Ψs=-CiRT2.ψp压力势压力势是指外界（如细胞壁）对细胞的压力而使水势增大的值。一般情况下细胞处于膨胀状态，原生质体压迫细胞壁产生膨压，而细胞壁反过来反作用于原生质体使产生压力势。当发生质壁分离时，ψp＝0，这时Ψ=Ψs质壁分离法•实验原理生活细胞的原生质膜是一种选择透性膜，可以看作是半透膜，它对于水是全透性的,而对于一些溶质如蔗糖的透性较低。因此当把植物组织放在一定浓度的外液中，组织内外的水分便可通过原生质膜根据水势梯度的方向而发生水分的迁移，当外液浓度较高时（高渗溶液），细胞内的水分便向外渗出，引起质壁分离；而在外液浓度低时（低渗溶液），外液中的水则进入细胞内。当细胞在一定浓度的外液中刚刚发生质壁分离时（初始质壁分离，质壁分离仅在细胞角隅处发生），细胞的压力势等于零，细胞的渗透势等于细胞的水势，也就等于外液的渗透势。该溶液即称为细胞或组织的等渗溶液，其浓度称为等渗浓度。高渗溶液质壁分离现象——水分的渗透作用•实验设备与材料–显微镜；–镊子；–载玻片；–盖玻片；–刀片；培养皿；–移液管；–蔗糖；–洋葱•实验步骤1．配制一系列不同浓度的蔗糖溶液，浓度分别为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6M。2．取6个培养皿，编号，分别吸取上述浓度的蔗糖溶液各10ml放于培养皿内。3．用镊子撕取洋葱的外表皮投入各浓度的蔗糖溶液中，使其完全浸没。投入时先从高浓度开始，每隔5min向下一浓度放2~3片洋葱表皮。4．在洋葱表皮在各浓度的蔗糖溶液中平衡30min后，从高浓度开始依次取出放入显微镜下观察质壁分离的情况（低倍镜即可），记录观察结果。•实验结果蔗糖浓度(M)0.10.20.30.40.50.6质壁分离情况•结果分析注意寻找在两个相邻浓度的蔗糖溶液中，其中一个大约有50%的细胞发生初始质壁质壁分离，而在其后一个浓度的蔗糖溶液中不发生质壁分离，以这两个浓度的平均浓度作为等渗浓度，其对应的渗透势即为细胞的渗透势。未发生质壁分离箭头所示角隅处发生初始质壁分离已在很大程度上发生质壁分离箭头所示细胞在撕表皮时被撕破，细胞内容物流失表：蔗糖溶液浓度与其渗透势蔗糖溶液浓度(mol/L)渗透势（大气压）0.1-2.640.15-3.960.2-5.290.25-6.700.3-8.130.35-9.580.4-11.110.45-12.690.5-14.310.55-15.990.6-17.770.65-19.610.7-21.49•注意：1．观察时要在载玻片上滴一滴同浓度的蔗糖溶液。2．实验用洋葱以紫色的最易于观察质壁分离，其它材料如紫鸭趾草、红甘蓝也可代替。冰点下降法•实验原理：根据VanHoff公式，溶液的渗透势ψs＝－icRT,因此只要知道溶液的ic值即颗粒的总浓度即可算出溶液的渗透势。而根据物理化学溶液理论之一——拉乌尔（Raoult）冰点下降原理，任何溶液，如果其单位体积中所溶解的溶质颗粒（分子和离子）总数相同，则引起冰点下降的数值也相同。实验表明，1摩尔的任何非电解质（等于6.02×1023分子颗粒数）溶解于1000克水中,则使水的冰点由0度下降至-1.857度;而1摩尔的电解质溶解于1000克水中,其冰点下降值为解离的离子与不解离的分子的总摩尔数同1.857的乘积,即冰点下降值与溶质的总颗粒数有关。因此,欲求某一溶液的溶质颗粒数目,可先测其冰点下降数值,然后再按下式算出结果:•OS=(△t)/1.857–式中:OS为1000克水中所溶解的溶质颗粒数目,即重量摩尔渗透浓度（osmolarity），也就是总颗粒浓度ic值;△t为冰点下降数值(度);1.857为水的摩尔冰点下降常数。根据上述原理,本实验采用冰点渗透压计测定植物细胞液的渗透势,冰点渗透压计的测量原理是以冰点下降值与溶液的摩尔浓度成比例关系为基础,采用高灵敏度的感温元件热敏电阻测量溶液的冰点,通过电量转换,冰点下降值直接转换为常用渗透势单位(mosm/KGH2O)。测定时将被测液体样品置于半导体致冷槽中进行冷却，使之温度下降至-10度左右,通过强掁使之结冰，测定其冰点。渗透压计的操作过程采用程序自动控制。•实验仪器及材料–冰点渗透压计(美国产Fiske210型)；–液氮罐；–注射器；–eppendorf管；–纱布；–吸水纸。•实验步骤1．取一定量的植物材料，用潮湿纱布轻轻擦去表面灰尘；将材料包在洁净的锡箔纸中，立即放入液氮中5分钟，将细胞杀死。也可放在低温冰箱中杀死组织。2．材料取出后，用剪刀将材料剪碎，放入注射器内融冰，然后用加压方法将细胞液挤出，存于Eppendorf管内，如暂时不能测,可放入冰箱冰室内保存。3．打开冰点渗透压计的电源，如果仪器需要校正则按仪器使用说明用标准液进行校正。4．取20ul待测液倒入测定管中，把测定管放入致冷槽内，按下探头，按“COOL”键致冷，约70Sec后，测定管内发出强振声，同时数字显示器显示数字，待数字稳定不变后，即可记下读数。5．提起探头，用吸水纸擦拭一下探头，在致冷槽内放入另一样品，继续测定下一个样品。•结果分析–冰点渗透压计已经直接将冰点下降值换算成渗透浓度单位（ic值），且显示正数，所以再根据Ψs=-icRT公式（R=0.0083143L.MPa.Mol-1.K-1），计算出植物细胞液或溶液的渗透势。•注意1．加样时测定管中不允许有气泡，否则会发生不冻现象或结果不准确。2．若样品挤出液含有植物残渣，要离心去掉杂质后再测定。3．仪器长期不用后需校正后再用。