2015植物生理学实验

实验一植物细胞渗透势的测定（质壁分离法）实验二钾离子对气孔开度的影响实验三希尔反应的观察实验四植物种子生命力的快速测定实验五单盐的毒害作用及离子间的对抗作用实验六水稻种子萌发对氧的需要实验七生长素对绿豆苗发根的影响实验八光对植物生长的影响实验九脱落酸对植物叶柄的脱落效应实验（上面实验中选4个+1个学生自己设计的实验）实验一植物细胞渗透势的测定（质壁分离法）植物细胞的渗透势主要取决于液泡的溶质浓度，因此又称溶质势。渗透势与植物水分代谢、生长及抗逆性等有密切关系。已知在干旱、盐渍等条件下，一些植物常在细胞内主动积累溶质，以降低其渗透势，增加吸水能力，而在一定程度上维持细胞膨压，保障细胞的生长和气孔的开放，这种现象叫做渗透调节作用。渗透调节能力的大小可以用逆境条件下细胞的渗透势的降低值来表示，在水分生理与抗逆性生理研究中经常需要测定。一、原理将植物组织放入一系列不同浓度的蔗糖溶液中，经过一段时间，植物细胞与蔗糖溶液间将达到渗透平衡状态。如果在某一溶液中细胞脱水达到平衡时刚好处于临界质壁分离状态，则细胞的压力势（Ψp）将下降为零。此时细胞液的渗透势（Ψs）等于外液的渗透势Ψs0。此溶液称为该组织的等渗溶液，其浓度称为该组织的等渗浓度，即可计算出细胞液的渗透势（Ψs）。实际测定时，因为临界质壁分离状态难以在显微镜下直接观察到，所以一般均以初始质壁分离作为判断等渗浓度的标准。处于初始质壁分离状态的细胞体积，比吸水饱和时略小，故细胞液浓缩而渗透势略低于吸水饱和状态时的渗透势称基态渗透势。二、实验材料、试剂与仪器设备（一）实验材料洋葱鳞茎、紫鸭跖草、苔藓、红甘蓝或黑藻、丝状藻等。（二）试剂1．1mol/kg蔗糖水溶液：称取预先在60～80℃下烘干的蔗糖34.2g溶于100g蒸馏水中，即为1质量摩尔浓度的蔗糖溶液。2．0.03％中性红溶液。3．蔗糖系列标准液：取干燥洁净的小试剂瓶9支编号，用1mol/kg蔗糖水溶液依据C1V1=C2V2公式配制0.30mol/kg、0.35mol/kg、0.40mol/kg、0.45mol/kg、0.50mol/kg、0.55mol/kg、0.60mol/kg、0.65mol/kg、0.70mol/kg等一系列不同浓度的蔗糖水溶液（具体范围可根据材料不同而加以调整），贮于试剂瓶中，瓶口加塞以防蒸发浓缩。（三）仪器设备显微镜，载玻片，盖玻片，温度计，尖头镊子，刀片，小培养皿（直径为6cm），试剂瓶，烧杯，容量瓶，量筒，吸管，吸水纸等。三、实验步骤1．取干燥、洁净的培养皿9套编号，将配制好的不同浓度的蔗糖溶液按顺序加入各培养皿，使之成一薄层，盖好皿盖备用。2．用镊子撕取（或用刀片刮取）供试材料的表皮，大小以0.5cm2为宜，迅速分别投入各种浓度的蔗糖溶液中，使其完全浸入，每一浓度4～5片。同时记录室温。为了便于观察，可先将切片于0.03%中性红内染色5min左右，吸去水分，再浸入蔗糖溶液中，但如不染色即能区别质壁分离时，仍以不染色为宜。3．5～10min后，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。如果在两个相邻浓度的切片中，一个切片没有发生质壁分离，另一个切片发生质壁分离的细胞数超过50％，则这两个浓度的平均值为其等渗浓度。每一制片观察的细胞不应少于100个。检查时可先从中间浓度开始。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。将结果记录于表5–1中。表5-1植物细胞渗透势测定记载表实验人日期材料名称实验室温度蔗糖浓度（mol/kg）渗透势（Mpa）质壁分离的相对程度（作图表示）0.300.350.400.450.500.550.600.650.70四、结果计算由所得到的等渗浓度和测定的室温，用下式计算供试溶液的渗透势（Ψs0），即为细胞的渗透势（Ψs）。Ψs（MPa）=Ψs0=-iCRT式中，Ψs0——供试溶液的渗透势，MPa。i——解离系数，蔗糖=1。C——供试溶液的浓度，mol/kg（以水作溶剂）。R——气体常数，0.008314[L·MPa／（mol·K）]。T——绝对温度，（273+t℃），K。[思考题]某种植物叶片吸水饱和时的渗透势经测定为﹣0.8MPa，有用质壁分离法测出其渗透势为﹣0.9MPa，请计算质壁分离状态的细胞液体积相当于饱和时的百分数。实验二钾离子对气孔开度的影响一、目的了解钾离子对气孔开度的影响。二、材料用具及仪器药品蚕豆叶片、显微镜、温箱、盖玻片、培养皿、0.5%硝酸钾、0.5%硝酸钠、纯水、滴管三、原理保卫细胞的渗透系统可由钾离子所调节，无论是环式或非环式光合磷酸化都可形成ATP，ATP不断供给保卫细胞膜上的H+—泵作功，使保卫细胞中的H+泵出，并从周围表皮细胞吸收钾离子，降低保卫细胞的水势，使保卫细胞吸水，气孔张开。四、方法步骤1、在三个培养皿中各加入0.5%KNO3。5%NaNO3及蒸馏水15m1。2、撕蚕豆叶下表皮若干放入上述三个培养皿中。3、将培养皿放入25℃温箱中，使溶液温度达到25℃。4、将培养皿置于光照条件下照光半小时，然后分别在显微镜下观察气孔开度。五、实验报告根据实验结果，解释钾离子引起气孔张开的机理。六、思考题钾离子引起气孔张开的原理是什么？实验三希尔反应的观察（离体叶绿体对染料的还原作用）一、原理希尔反应（Hillreaction）是绿色植物的离体叶绿体在光下分解水，放出氧气，同时还原电子受体的反应，它是光合作用反应中的重要现象。氧化剂2,6–二氯酚靛酚是一种蓝色染料，接受电子和H+后被还原成无色，可以直接观察颜色的变化，也可用分光光度计对还原量进行精确测定。二、实验材料、试剂与仪器设备（一）实验材料菠菜或其他绿色植物新鲜叶片。（二）试剂0.1％2,6–二氯酚靛酚。（三）仪器设备研钵，石英砂，小试管，试管架，漏斗，纱布，小烧杯，剪刀。三、实验步骤取新鲜的菠菜或其他植物叶片0.5g，剪碎后放入研钵中，加少量石英砂，研磨成匀浆。加50mL蒸馏水，通过5～6层纱布，过滤到小烧杯中，即得到叶绿体粗悬浮液。取试管两支。每管中加入叶绿体悬浮液5mL，0.1％2,6–二氯酚靛酚溶液5～6滴，摇匀。将其中一管置于直射光下，另一管置于暗处，注意日光下的试管液颜色变化。5～8min后，将置于暗处的试管取出，比较两管溶液颜色变化，并解释原因。[思考题]试管中蓝色褪色的原因是什么?与光照有什么关系?实验四植物种子生命力的快速测定Ⅱ.染料染色法一、原理有生命力种子胚细胞的原生质膜具有半透性，有选择吸收外界物质的能力，一般染料不能进入细胞内，胚部不染色。而丧失生命力的种子，其胚部细胞原生质膜丧失了选择吸收能力，染料可自由进入细胞内使胚部染色。所以可根据种子胚部是否被染色来判断种子的生命力。二、材料、仪器设备及试剂（一）材料：玉米种子（二）设备：小烧杯；刀片；镊子；（三）试剂：0.02％～0.2％靛红溶液、5％红墨水三、实验步骤1.将种子用温水（约30℃）浸泡2～6h2.随机取种子100粒，然后沿种胚中央准确切开，取其一半备用。3.将准备好的种子浸于TTC试剂中，于恒温箱（30～35℃）中保温30min。4.反应结束，观察种胚的情况，凡种胚全部或大部分被染成红色的即为具有生命力的种子。种胚不被染色的为死种子，如果种胚中非关键性部位（如子叶的一部分）被染色，而胚根或胚芽的尖端不染色都属于不能正常发芽的种子。实验五单盐的毒害作用及离子间的对抗作用一、目的观察单盐对植物的毒害作用或离子间的对抗作用；从而进一步了解矿质元素的相互作用，为科研和农业生产提供理论依据。二、原理任何植物如果培养在单一种盐溶液中，不久即呈现不正常状态，最后导致死亡。这种单盐毒害现象，即使在浓度很低，而且是植物所必需的元素的单盐溶液中也会发生。尤其是阳离子的毒害更为严重，因为阳离子对原生质的理化特性及生理机能有巨大的影响，如K+能使原生质粘度变小，而Ca2+则能使原生质粘度变大。如果在这种单盐溶液中加入微量的其它一种盐（阳离子），便可减轻或消除单盐毒害。离子价数越高，其消除单盐毒害作用所需的浓度越低，这种现象称为离子间的对抗作用（拮抗作用）。三、材料、设备及试剂1.材料：水稻幼苗或玉米幼苗。2.设备：250ml三角瓶；200ml量筒；石蜡，未脱脂棉花。3.试剂：0.05mol·L－1NaCl溶液；0.05mol·L－1CaCl2溶液(这些试剂要经过重结晶，使其十分纯净)。四、实验步骤取三个250ml三角瓶，用石蜡涂在内壁表面，贴上1、2、3标签，分别作如下处理：1.瓶内加入200ml0.05mol·L－1NaCl溶液；2.瓶内加入200ml0.05mol·L－1CaCl2溶液;3.瓶内加入100ml0.05mol·L－1NaCl溶液及100ml0.05mol·L－1CaCl2溶液。选择15株大小一致的玉米幼苗，每瓶插入5株，使根部完全浸在溶液中，茎部用棉花包住，以免擦伤。把各处理放在阳光不太强的地方，每天通气一次，并补充蒸馏水，使瓶内溶液保特原来的容量。经1－2周后，观察记录茎、叶、根生长情况。并简要解释其原因。实验六水稻种子萌发对氧的需要一、目的通过实验，证明高等植物种子的正常萌发生长都必需要有充足的氧气，即使是水稻这类淹水植物也不例外。二、原理水稻系淹水植物，对缺氧环境有一定的适应能力，但适应方式主要是借助发达的通气组织使根系得到从地上部运来的氧气。水稻种子能在氧气不足的水中萌发，这是一般作物如小麦、玉米所不能的。但在缺氧严重的情况下，其胚根和真叶也不能正常生长，只能长出细长的芽鞘。由于芽鞘迅速伸出水面，便可将空气中的氧气运至基部，而利于发根和长叶。三、材料、仪器设备及试剂1.材料：水稻种子。2.仪器设备：光照培养箱；500ml烧杯；尖头镊子，塑料尺。3.试剂：0.1﹪升汞溶液。四、实验步骤1.种子处理选取饱满的水稻种子，用0.1﹪升汞溶液进行表面消毒10min，再用清水充分洗净种子，然后浸种几小时。2.种子培养取5个500ml烧杯，编号并贴上标签，作五个处理，每个处理（烧杯）放30－40粒种子，然后各处理加入不同深度的蒸馏水如下：1：刚刚加水至种子厚度的一半。2：加水浸没种子1cm。3：加水浸没种子3cm。4：加水浸没种子5cm。5：加水浸没种子7cm。将各处理放在25－30℃的光亮处培养5－7d（期间2天换水1次）。五．结果测量培养5－7d后，各处理随机取10株测量其芽鞘和真叶长度、胚根数和长度，求10株平均值记录下表中。不同淹水层对水稻种子萌发的影响—————————————————————————————————处理芽鞘长度（cm）真叶长度（cm）胚根数（条）胚根长度（cm）————————————————————————————————————————————加水至种子厚度的一半加水浸没种子1cm加水浸没种子3cm加水浸没种子5cm加水浸没种子7cm——————————————————————————————————————实验七生长素对绿豆苗发根的影响目的通过实验，了解生长素诱导植物不定根形成的原理和方法。二、原理生长素不但能促进细胞的伸长与长大，而且能促进细胞的分裂与分化，用适宜浓度的生长素处理绿豆苗的下胚轴，可诱导不定根的发生。在一定浓度范围内，发生的根数与生长素浓度呈正相关。三、材料、设备及试剂1.材料：绿豆种子。2.设备：光照培养箱；100ml容量瓶；50ml烧杯；瓷盘；剪刀；木尺。3.试剂及配制：100μg·ml－1IAA母液：准确称取10mgIAA于小烧杯中，加几滴95﹪乙醇溶解后加蒸馏水稀释，然后倒入100ml容量瓶中定容至刻度。四、实验步骤1.绿豆苗的培养精选绿豆种，浸种后播入装有砂粒的瓷盘中，用砂粒复盖种子，在光照处25℃左右培养至长出2片初生叶和一心叶即可。2.系列IAA浓度溶液配制：用100μg·ml－1IAA母液稀释成10、1、0.