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14．植物组织的水势和渗透势56植物组织的水势和渗透势14水是植物体的主要组成部分，水不仅能使原生质保持溶胶状态，以维持细胞旺盛的代谢活动；而且水还是植物体内许多代谢过程的原料或媒介，并有助于维持细胞的紧张度，促进细胞保持固有的形态。在自然环境中，植物体表现为吸水还是失水，与植物组织的水势和渗透势有密切联系。实验目的：1.了解水分在植物生命活动中的作用。2.了解植物体内不同组织和细胞之间，植物与环境之间水分的转移与植物组织的水势及渗透势的关系。3.学习测定植物组织水势和渗透势的基本方法。实验内容：1.用小液流法测定植物组织的水势。2.用质壁分离法测定植物组织的渗透势。实验步骤：1.植物组织的水势水势是水的化学势，植物细胞与相邻细胞或外界环境之间水分的移动，决定于细胞水势的大小，水总是从水势高的部分向水势低的部分移动。因此，当植物细胞与外液接触时，若其水势低于外液时，细胞吸入水分，外液浓度上升；反之细胞排出水分，外液浓度下降；若二者相等时，外液浓度不变。一种溶液当其浓度不同时，比重也不同。将浸泡组织后的溶液小滴置于原浓度溶液时，浓度下降的溶液小滴由于比重下降将在原溶液中上升，反之下沉，液滴基本不动时，表示该组织的水势等于溶液的渗透势。▲取预先配制的1.00mol/dm3的蔗糖溶液配制0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.60mol/dm3的蔗糖溶液各10cm3，充分摇匀，编号。▲取10支试管编号，用移液管分别加入2cm3相应编号的蔗糖溶液。▲用打孔器在同一马铃薯块茎上打取完整的圆柱体，并用刀片分割成若干1cm长的切段。然后依次在每个装有2cm3蔗糖溶液的试管中放入2个切段。盖好试管，开始计时，不时轻轻摇动。▲放置40min后，用解剖针依次将各试管中的马铃薯切段取出，用针尖加入少许甲烯兰粉末，振荡使之溶解，至溶液呈浅兰色即可。▲用长滴管从各试管中分别吸取少许兰色溶液，然后将滴管尖端插入相应的原浓度蔗糖溶液的中部，徐徐放出一小滴兰色溶液，轻轻抽出滴管，在试管后面衬一张白卡片，仔细观察兰色液滴的移动方向。注意：马铃薯切段的大小要尽可能一致，操作要快，但要小心，不要切到手。14．植物组织的水势和渗透势57▲在实验报告中记录不同浓度溶液中，小液滴的移动方向(可用“↑”表示上升，“↓”表示下降，“—”表示基本不动)，确定小液滴基本不动的溶液浓度。▲根据下列公式计算马铃薯块茎的水势。ψ＝-iRCTψ为植物细胞的水势(常以Pa或Mpa为单位，1atm=101325Oa=0.10325MPa)i为溶液的等渗系数(蔗糖溶液i=1)R为气体常数(0.082atm·dm3/mol·k)C为小液滴基本不动时的溶液浓度T为实验时的绝对温度(T=273+t，t为实验时的环境摄氏度)观察思考：1．在组织浸泡过程中，为何要轻轻摇动试管？▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。2．为何不可向溶液中多加甲烯兰粉末？▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。2．植物组织的渗透势植物细胞的细胞壁允许水分和溶质自由透过，但质膜是有选择性的半透膜，在这个半透膜的内侧是含有无机盐、糖和有机酸等各种有机化合物的水溶液——细胞液，它们与环境(细胞壁、细胞间隙、土壤等)中的溶液之间可以发生渗透作用。当植物细胞处于高渗溶液中时，常常由于细胞失水而导致整个原生质收缩，脱离细胞壁，发生质壁分离现象。但如将植物细胞转入低渗溶液或清水中时，随着水分进入细胞，液泡变大，整个原生质体可逐渐恢复到原来的状态，即质壁分离复原。当植物细胞的渗透势等于外液的渗透势时，细胞处于即将发生质壁分离的状态，这种状态称为临界质壁分离。因此，若将植物组织放入一系列不同浓度的蔗糖溶液中，观察确定发生临界质壁分离的溶液的浓度(此浓度称为等渗浓度)，根据此浓度就可以测定植物组织的渗透势。▲取1.00mol/dm3蔗糖溶液配制成0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、0.50、0.60mol/dm3的溶液，摇匀并编号后，分别取1.0cm3置于10个培养皿中。▲取洋葱(或其它带色素的植物组织)，用刀片在洋葱鳞茎内表皮上划出10个边长为2-5mm的小方格，用镊子轻轻地将表皮剥离，并从高浓度至低浓度，依次将洋葱表皮小片投入各培养皿中。▲浸泡5-10min后，将表皮取出，放在加有1-2滴相同浓度溶液的载玻片上，盖好盖片，在显微镜下观察，计算发生质壁分离的细胞比例，找出引起50%左右细胞出现细胞壁角隅质壁分离的浓度，以及刚刚不引起质壁分离的最高浓度。▲重复三次上述操作，确定上述两类极限溶液的浓度，取其平均值。细胞的渗透势就等于该平均浓度的溶液所具有的渗透势。图14.1质壁分离14．植物组织的水势和渗透势58▲按照公式ψπ＝-iRCT计算细胞的渗透势。式中ψπ是细胞的渗透势，其他符号与“小液流法”相同。观察思考：1．生活的植物细胞会发生质壁分离现象，死亡的植物细胞是否还会发生质壁分离现象？▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。2．动物细胞是否会发生质壁分离现象？为什么？▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。综合分析：1．水分对植物生长发育的作用主要表现在哪些方面？2．植物生长发育需要水分，那么是不是水分越多越好？为什么？14．植物组织的水势和渗透势59实验报告姓名：学号：组（桌）号：▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁1．植物组织的水势：小液流法测定植物组织的水势结果记录植物材料：实验时温度：实验日期：溶液浓度0.100.150.200.250.300.350.400.450.500.60小液滴移动方向小液滴基本不动的溶液浓度为：植物组织的水势ψ＝-iRCT＝2．植物组织的渗透势：细胞质壁分离法测定植物组织的渗透势结果记录植物材料：实验时温度：实验日期：溶液浓度0.100.150.200.250.300.350.400.450.500.60发生质壁分离的细胞比例引起50%左右细胞发生角隅质壁分离的溶液浓度为：不引起质壁分离的最高浓度为：植物组织的渗透势ψπ＝-iRCT＝▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁