实验1-2_环境因素对植物水分状态的影响.ppt

植物生理学实验（植物生理学实验（36学时学时,2学分）学分）时间：每时间：每2周周4课时课时地点：生物学教学实验中心植物生理学实地点：生物学教学实验中心植物生理学实验室验室(C1019)选用的实验教材选用的实验教材参考用自编实验教材参考用自编实验教材相关网络：相关网络：http:/ 植物组织含水量和组织水势（植物组织含水量和组织水势（小液流法小液流法）气孔状态观察（气孔状态观察（固定、印迹法固定、印迹法）硝酸还原酶活性的测定（硝酸还原酶活性的测定（磺胺比色法磺胺比色法）叶绿体色素的测定和分析（叶绿体色素的测定和分析（ArnonArnon法法）萌动种子呼吸速率（萌动种子呼吸速率（小篮子法小篮子法）快速测定种子活力的方法和比较（快速测定种子活力的方法和比较（TTCTTC等法等法）植物激素对种子萌发、胚根和胚芽生长影响植物激素对种子萌发、胚根和胚芽生长影响（生物检测法生物检测法）植物细胞膜透性检测（植物细胞膜透性检测（电导法电导法）除第除第1 1个实验自学外，第个实验自学外，第3 3周开始周开始安排安排8 8个实验个实验,平时实验及实验报告平时实验及实验报告成绩占成绩占5050分分,期末考试成绩期末考试成绩5050分分.实验题目实验题目实验目的及原理实验目的及原理实验步骤实验步骤结果结果与与分析分析本实验注意事项本实验注意事项思考题思考题植物生理学实验报告（独立完成，交学委）植物生理学实验报告（独立完成，交学委）实验中的注意事项：实验中的注意事项：1 1、实验、实验材料准备材料准备及取材及取材2 2、操作及观察、操作及观察3 3、实验数据记录与、实验数据记录与整理整理4 4、实验结果的、实验结果的分析分析(结合统计分析分清结合统计分析分清错误和误差错误和误差)5 5、思考题、思考题6 6、实验报告、实验报告其它注意事项：其它注意事项：合理、安全、在老师指导下使用实验仪器、设施；合理、安全、在老师指导下使用实验仪器、设施；实验前分组查看器皿；实验前分组查看器皿；实验后彻底清洗、按实验前摆放器皿；实验后彻底清洗、按实验前摆放器皿；一旦损坏物品，及时到一旦损坏物品，及时到C1020室登记；室登记；严禁将任何器皿插入洗液瓶中；严禁将任何器皿插入洗液瓶中；每次实验结束后由班长安排每次实验结束后由班长安排3位同学整体清洁打扫位同学整体清洁打扫 一、一、植物组织含水量的测定植物组织含水量的测定二、二、植物组织水势的测定植物组织水势的测定实验二实验二 环境因素对植物水分状态的影响环境因素对植物水分状态的影响(p105-112)植物组织含水植物组织含水量和组织水势量和组织水势（小液流法小液流法）新鲜和萎蔫植物新鲜和萎蔫植物组织含水量和组织组织含水量和组织水势的比较水势的比较一、植物组织含水量的测定一、植物组织含水量的测定目的目的：植物组织含水量与组织水势的关系；植物植物组织含水量与组织水势的关系；植物组织某种成分单位干重水平上的含量比较；组织某种成分单位干重水平上的含量比较；原理原理：x100组织鲜重组织鲜重-组织干重组织干重组织鲜重组织鲜重=组织含水量（组织含水量（%）器材器材：小白菜小白菜(新鲜叶片，高温贮藏萎蔫叶片新鲜叶片，高温贮藏萎蔫叶片)；打孔器、橡胶垫；打孔器、橡胶垫；称样铝盒；称样铝盒；烘箱、搪瓷盆、棉布手套；烘箱、搪瓷盆、棉布手套；天平天平铝盒号铝盒号1234铝盒重量铝盒重量W1W2W4W530片叶圆片片叶圆片(避开大叶脉)鲜叶鲜叶鲜叶鲜叶干叶干叶干叶干叶鲜重鲜重(盒+叶圆片,下同)FW1FW2FW4FW5干重干重(70-80下烘干2h后至恒重)DW1DW2DW4 DW5含水量（含水量（%）（FWn-DWn）/(FWnWn)x100步骤：步骤：实验步骤1.取铝盒4个，依次编号（写于铝盒底部）并称取质量，2.选取生长一致的待测材料叶片数枚，用打孔器打叶圆片120（避开叶脉位置，新鲜60枚，萎蔫叶60枚），立即装到上述铝盒内，盖上盒盖称重，3.将4个铝盒（已放入30叶圆片，打开盖子）放在搪瓷盘上置于105C烘箱中烘1-2hr至恒重，称重时需置于干燥器中，待冷却后称重，4.若Wn 铝盒重，FWn 铝盒叶圆片，DWn 烘干后的铝盒叶圆片；5.植物组织含水量为：（FWn-DWn）/（FWn-Wn）x100二、小液流法测定植物组织水势1.实验目的实验目的1)1)1)1)因陋就简测定植物组织水势；因陋就简测定植物组织水势；因陋就简测定植物组织水势；因陋就简测定植物组织水势；2)2)2)2)与含水量进行比较，分析二者关系与含水量进行比较，分析二者关系与含水量进行比较，分析二者关系与含水量进行比较，分析二者关系将植物组织分别放在一系列梯度浓度溶液中，将植物组织分别放在一系列梯度浓度溶液中，植物组织的水势植物组织的水势溶液的渗透势，组织吸水而使溶液浓度溶液的渗透势，组织吸水而使溶液浓度变大；变大；植物组织的水势植物组织的水势溶液的渗透势，组织水分外流而使溶液溶液的渗透势，组织水分外流而使溶液浓度变小；浓度变小；植物组织的水势植物组织的水势=溶液的渗透势，外部溶液浓度不变。溶液的渗透势，外部溶液浓度不变。2.实验原理实验原理在渗透系统中，水总是从水势高处流向水势低处。在渗透系统中，水总是从水势高处流向水势低处。用溶液的渗透势用溶液的渗透势()代表植物水势代表植物水势(w)。wiCRT（单位：兆帕，（单位：兆帕，MPa）i：解离系数（蔗糖解离系数（蔗糖=1.00;CaCl2=2.60;NaCl=1.80）C：等渗浓度（：等渗浓度（mol/L)R：气体常数：气体常数0.008314LMPa/（molK）T：绝对温度（：绝对温度（273+摄氏温度）摄氏温度）材料：小白菜（新鲜叶组和萎蔫叶组）材料：小白菜（新鲜叶组和萎蔫叶组）仪器设备：仪器设备：注射针头注射针头打孔器打孔器,橡胶垫橡胶垫刻度试管（刻度试管（15mlx12支），小试管支），小试管(12支支)试剂：试剂：1M蔗糖，纯水，甲烯蓝粉蔗糖，纯水，甲烯蓝粉3.材料、仪器设备与试剂材料、仪器设备与试剂新鲜叶片新鲜叶片萎蔫叶片萎蔫叶片刻度试管刻度试管管号管号123456789101112配制一系列浓度的蔗糖溶液于刻度试管中，体积为配制一系列浓度的蔗糖溶液于刻度试管中，体积为10ml 蔗糖溶液蔗糖溶液c(mol/L)0.10.20.30.40.50.60.10.20.30.40.50.6随机取相同叶位叶圆片各随机取相同叶位叶圆片各10片放入小试管中、从刻度试管中取片放入小试管中、从刻度试管中取2ml蔗糖蔗糖溶液移入小试管中，并使叶圆片溶液移入小试管中，并使叶圆片完全浸没于溶液完全浸没于溶液中中小试管管小试管管号号123456789101112液滴动态液滴动态（or）4.实验步骤实验步骤随机取相同叶位叶圆片各随机取相同叶位叶圆片各10片、从刻度试管中取片、从刻度试管中取2ml蔗糖溶液，分别放入和移入小试管中，并使蔗糖溶液，分别放入和移入小试管中，并使叶圆片叶圆片完全浸没于溶液完全浸没于溶液中。中。30分钟后，回型针尖沾分钟后，回型针尖沾少许少许甲烯蓝入小试管，甲烯蓝入小试管，混混匀匀，然后用清洁注射针头依次取小试管中的蓝色，然后用清洁注射针头依次取小试管中的蓝色液体，伸入相应标号刻度试管溶液液体，伸入相应标号刻度试管溶液中部中部，注滴同，注滴同时观察并记录液滴动态。时观察并记录液滴动态。4.实验步骤实验步骤取小试管中取小试管中的蓝色液体的蓝色液体轻捏吸管轻捏吸管,放入放入刻度试管刻度试管深入溶液中部深入溶液中部,挤出小液滴挤出小液滴取出吸管观取出吸管观察液滴升降察液滴升降蔗糖溶液浓蔗糖溶液浓度度(mol/L)0.10.20.30.40.50.6液滴移动方液滴移动方向向C=0.3mol/L5.结果分析结果分析蔗糖溶液浓度蔗糖溶液浓度(mol/L)0.10.20.30.40.50.6液滴移动方向液滴移动方向有错误数据有错误数据有错误数据有错误数据蔗糖溶液浓度蔗糖溶液浓度(mol/L)0.10.20.30.40.50.6液滴移动方向液滴移动方向C(0.3+0.4)/2C(0.3+0.4)/2mol/L蔗糖溶液浓度蔗糖溶液浓度(mol/L)0.10.20.30.40.50.6液滴移动方向液滴移动方向有错误数据有错误数据有错误数据有错误数据蔗糖溶液浓度蔗糖溶液浓度(mol/L)0.10.20.30.40.50.6液滴移动方向液滴移动方向严重萎蔫叶片的严重萎蔫叶片的严重萎蔫叶片的严重萎蔫叶片的 CC可能可能可能可能 0.60.6幼嫩新鲜叶片的幼嫩新鲜叶片的幼嫩新鲜叶片的幼嫩新鲜叶片的 CC可能可能可能可能 0.10.1蔗糖溶液浓度蔗糖溶液浓度(mol/L)0.10.20.30.40.50.6液滴移动方向液滴移动方向1.计算新鲜和萎焉叶片的含水量计算新鲜和萎焉叶片的含水量,并进行比较分析；并进行比较分析；2.记录记录不同浓度溶液中的液流方向；不同浓度溶液中的液流方向；不同浓度溶液中的液流方向；不同浓度溶液中的液流方向；3.计算两组叶片的水势计算两组叶片的水势,并结合各自含水量比较分析。并结合各自含水量比较分析。蔗糖溶液浓度蔗糖溶液浓度(mol L-1)0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 w(MPa)新鲜叶新鲜叶萎蔫叶萎蔫叶思考题思考题:增加或减少蔗糖溶液中叶圆片数目是否会影增加或减少蔗糖溶液中叶圆片数目是否会影响水势测定结果响水势测定结果,为什么为什么?拭干叶表水分和泥渍拭干叶表水分和泥渍避开大的叶脉打叶圆片避开大的叶脉打叶圆片,混合均匀混合均匀移液管取溶液和纯水移液管取溶液和纯水配制的蔗糖溶液要混匀配制的蔗糖溶液要混匀润洗移液管和针头（放回原液）润洗移液管和针头（放回原液）叶圆片浸入溶液中叶圆片浸入溶液中室温下浸泡室温下浸泡3030分钟后再染色分钟后再染色尽量少加尽量少加甲烯蓝甲烯蓝轻压胶管使针筒少量吸入染色溶液轻压胶管使针筒少量吸入染色溶液滴入后，停止挤压或放松胶管滴入后，停止挤压或放松胶管6.注意事项注意事项液相平衡法：小液流法、称重法、质壁分离法液相平衡法：小液流法、称重法、质壁分离法液相平衡法：小液流法、称重法、质壁分离法液相平衡法：小液流法、称重法、质壁分离法 压力平衡法：压力室法压力平衡法：压力室法压力平衡法：压力室法压力平衡法：压力室法气相平衡法：露点法气相平衡法：露点法气相平衡法：露点法气相平衡法：露点法 植物组织水势和渗透势的测定方法：水水水水势势势势测测测测定定定定冰点降低法冰点降低法冰点降低法冰点降低法渗渗渗渗透透透透势势势势蒸气压渗透压计法蒸气压渗透压计法蒸气压渗透压计法蒸气压渗透压计法三、压力室法测定植物组织水势三、压力室法测定植物组织水势（如果有时间则讲解）（如果有时间则讲解）植植物物叶叶片片通通过过蒸蒸腾腾作作用用不不断断向向环环境境散散失失水水分分，产产生生蒸蒸腾腾拉拉力力。导导管管中中的的水水分分由由于于“内内聚聚力力”的的作作用用而而形形成成连连续续的的水水柱柱。因因此此，对对于于蒸蒸腾腾着着的的植植物物，其其导导管管中中的的水水柱柱由由于于蒸蒸腾腾拉拉力力的的作作用用，承承受受着着一一定定的的张张力力或或负负压压，使使水水分分连连贯地向上运输（图贯地向上运输（图A）。）。当当叶叶片片或或枝枝条条被被切切断断时时，木木质质部部中中的的液液流流由由于于张张力力解除迅速缩回木质部（图解除迅速缩回木质部（图B）。）。将将叶叶片片装装入入压压力力室室钢钢筒筒，叶叶柄柄切切口口朝朝外外，逐逐渐渐加加压压，直直到到导导管管中中的的液液流流恰恰好好在在切切口口处处显显露露时时，所所施施加加的的压压力力正正好好抵抵偿偿了了完完整整植植株株导导管管中中的的原原始始负负压压。这这时时所所施施加加的的压压力力值值（通通常常称称为为“平平衡衡压压”）将将叶叶片片中中的的水水势势提提高高到到相相当当于于开开放放大大气气中中导导管管中中液液体体渗渗透透势势s（sap）的的水水平平（图（图C）。）。由由于于通通过过导导管管周周围围完完整整活活细细胞胞半半透透膜膜进进入入木木质质部部导导管管的的汁汁液液，其其渗渗透透势势常常接接近近于于零零（活活性性溶溶质质含含量量很低）。因此，下式成立：很低）。因此，下式成立：P+w=s0w=P 式中：式中：P平衡压（正值）；平衡压（正值）；w叶片或枝条的水势（负值）；叶片或枝条的水势（负值）；s木质部汁液的渗透势木质部汁液的渗透势。植物材料植物材料植物材料植物材料:梧桐枝条梧桐枝条梧桐枝条梧桐枝条操作步骤操作步骤操作步骤操作步骤1 1 1 1装样时螺旋环套不要拧得太紧，以免压伤植物装样时螺旋环套不要拧得太紧，以免压伤植物装样时螺旋环套不要拧得太紧，以免压伤植物装样时螺旋环套不要拧得太紧，以免压伤植物 组织。组织。组织。组织。2 2 2 2加压速度不能太快，接近叶片水势时加压速度加压速度不能太快，接近叶片水势时加压速度加压速度不能太快，接近叶片水势时加压速度加压速度不能太快，接近叶片水势时加压速度 要放慢，否则会影响测量精度。要放慢，否则会影响测量精度。要放慢，否则会影响测量精度。要放慢，否则会影响测量精度。3 3 3 3注意安全，加压时不要使脸部处于钢筒顶盖正注意安全，加压时不要使脸部处于钢筒顶盖正注意安全，加压时不要使脸部处于钢筒顶盖正注意安全，加压时不要使脸部处于钢筒顶盖正 上方。上方。上方。上方。4 4 4 4高压钢瓶有危险，搬运或使用时要注意。高压钢瓶有危险，搬运或使用时要注意。高压钢瓶有危险，搬运或使用时要注意。高压钢瓶有危险，搬运或使用时要注意。注意事项：注意事项：思考题：思考题：压压力力室室法法测测定定水水势势时时，加加压压速速度度过过快快对对结结果果有有何何影响？影响？四、冰点渗透压计测定植物水势 实验原理：水溶液的冰点下降值与溶液的摩尔浓度成正比。实验原理：水溶液的冰点下降值与溶液的摩尔浓度成正比。1mol的任何非电解质溶液溶解于的任何非电解质溶液溶解于1kg的水中，则使水的水中，则使水的冰点由的冰点由0摄氏度降至摄氏度降至1.875摄氏度。因此已知某溶液的摄氏度。因此已知某溶液的冰点下降值，即可由以下公式计算出其渗透势：冰点下降值，即可由以下公式计算出其渗透势：Os=t/1.875 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）;t为冰点下降数值(度);1.857为水的摩尔冰点下降常数。被测样品的温度变化过程配套教材配套教材植物生理生化实验原理和技术植物生理生化实验原理和技术王学奎主王学奎主编，编，2006，高等教育出版社，高等教育出版社植物生理生化实验原理和技术植物生理生化实验原理和技术李合生主李合生主编，编，2000，高等教育出版社，高等教育出版社现代植物生理学实验技术指南现代植物生理学实验技术指南中国科学中国科学院上海植物生理研究所主编院上海植物生理研究所主编，1999，上海科，上海科技出版社技出版社植物生理学实验指导植物生理学实验指导南京农业大学自编，南京农业大学自编，1999下次实验实验三：实验三：光和K+对气孔运动的调节（p115）