植物組織水勢測定實驗教學改革的研究

孫曉東

摘要結(jié)合實驗教學經(jīng)驗，分析了“小液流法” 測定植物組織水勢的影響因素以及實驗過程存在的不足，并提出改進辦法，旨在改善教師教學效果，提升學生實驗?zāi)芰Α?/p>

關(guān)鍵詞水勢；測定；不足；改進

中圖分類號S-01文獻標識碼A文章編號0517-6611（2014）36-13132-01

AbstractCombined with experimental teaching experience， the influencing factors for determination of plant tissue water potential by small fluid flow method and existing shortcomings were analyzed， the improvement measures were put forward， so as to improve teaching effect and students experiment ability.

Key wordsWater potential； Determination； Shortcoming； Improvement

目前，在高等院校植物生理學實驗教學中，測定植物組織水勢是植物水分生理章節(jié)必做的專業(yè)基礎(chǔ)實驗，是植物生理學實驗教學的重要組成部分之一。一般采用“小液流法”測定植物組織的水勢[1]，便于學生對水勢概念的理解和掌握[2-4]。但實驗現(xiàn)象常常不穩(wěn)定，達不到預(yù)期結(jié)果。為提高實驗教學效果，按照實驗教學要求，對該實驗進行了一些可行性改進，收到了較好的實驗效果。

1原理

水勢是指同溫同壓下每偏摩爾體積水的化學勢差，純水的水勢規(guī)定為零。在植物體內(nèi)不同細胞之間、組織之間、器官之間以及植物體和環(huán)境之間的水分移動趨勢都由水勢差決定，即水分總是從水勢高區(qū)域流向水勢低區(qū)域。將植物細胞或組織置于某已知濃度的溶液中時，當植物的水勢（ψ細胞）低于該溶液的水勢（ψ溶液）時，水分進入細胞（植物吸水）而使溶液濃度增大；反之，則植物內(nèi)水分向外移動（植物失水）而使溶液濃度降低；若兩者的水勢相等，植物既不吸水也不失水，水分移動保持動態(tài)平衡，則外部溶液濃度不變，溶液的水勢（滲透勢）即等于所測植物組織的水勢。依據(jù)植物的吸水或失水會使溶液的濃度發(fā)生改變，相對密度也隨之變化的原理來測定實驗前后溶液濃度的變化，篩選動態(tài)平衡時的溶液濃度[1]。然后根據(jù)公式計算該溶液的滲透勢，即為植物組織的水勢。

“小液流法”測定植物組織水勢就是根據(jù)上述原理分別將植物組織置入濃度不同而體積相同的系列濃度梯度蔗糖溶液中，約30 min后植物與蔗糖溶液的水分進行了充分交換，達到動態(tài)平衡，加入極微的甲烯藍溶液，使蔗糖溶液顯示藍色，之后用毛細吸管吸取微量藍色蔗糖溶液，置入原來相同濃度的對應(yīng)試管溶液中部，橫向輕擠出管內(nèi)藍色溶液一滴并觀察液滴上下移動方向。若向上移動則說明植物細胞水分溢出，溶液濃度變小，比重下降；反之，若液滴向下移動則說明植物細胞從溶液中吸水使其比重增大；若藍色液滴懸在中部不移動，則表明植物組織水勢等于該濃度蔗糖溶液的水勢，記下該濃度，利用公式即可計算出植物組織的水勢（表1）。

3實驗方法

步驟一：用母液配制下列不同濃度梯度的蔗糖溶液（01、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8 mol/L）各10 ml，放入編好號的8只加塞試管中，按編號順序依次排放在試管架上，作為對照組。

步驟二：取干燥潔凈的8個帶蓋青霉素小瓶，對應(yīng)對照組給各小瓶一一編號，作為試驗組。

步驟三：用移液管由低濃度到高濃度依次從對照組的試管中各自分別取3 ml溶液移入對應(yīng)的相同編號的青霉素小瓶中并蓋蓋。

步驟四：在白蘿卜上用直徑0.5 cm大小的打孔器取長45 mm的圓柱狀長條，用刀片將每個長條切成厚薄均勻的15個小圓片。

步驟五：分別向試驗組的每個青霉素小瓶中放入蘿卜小圓片15片，加瓶塞，進行水分交換30 min，其間搖動4～5次以加速水分平衡。然后在試驗組的每個青霉素小瓶中加少許甲烯藍溶液，并震蕩，使瓶中溶液呈藍色。

步驟六：用8只自制彎頭毛細管分別從試驗組的各編號小瓶中吸取少許藍色蔗糖液，伸入到對照組同一編號試管、相對應(yīng)的相同濃度溶液的中部，橫向輕擠釋放出一滴藍色溶液，緩慢取出滴管避免影響液滴的移動方向，及時觀察各試管中藍色小液滴的升降情況。分別記下各濃度對照組中藍色小液滴移動方向，填入自行設(shè)計的表格中

4實驗影響因素及改進

在實驗教學過程中，因受眾多因素的影響，實驗結(jié)果不穩(wěn)定，重現(xiàn)性不理想，許多問題有待進一步思考和探索。為了進一步加強實驗課的教學效果，提高實驗的科學性和嚴密性，對影響實驗結(jié)果的相關(guān)問題進行了進一步摸索和實踐，從以下四個方面提出了更為合理的解決方法，收到較好效果。

4.1溶液配制

蔗糖梯度溶液配制一定要準確，并要在實驗前和實驗過程中搖動，始終保持溶液均一。預(yù)先配置1 mol/L 的蔗糖母液，再按照要求配制不同梯度濃度的溶液，這樣可以提高所配制溶液濃度的準確度。配置溶液時要充分搖勻，一定要保證試驗組和對照組中相對應(yīng)溶液的濃度達到嚴格一致，這樣才能使實驗結(jié)果滿意。否則會出現(xiàn)試管中小液滴移動方向混亂、無規(guī)律的上升與下降或恰好與理論上的移動方向相反的現(xiàn)象，這是在實驗過程中時常發(fā)生使學生感到困惑的問題。

4.2實驗選材

實驗材料的選取直接影響實驗結(jié)果，所以實驗教學選材必須進行恰當?shù)暮Y選。通過對比，筆者認為選用白蘿卜比選用菠菜葉片要好。因為葉片的部位、葉的老嫩、距葉脈的遠近、當時的光照、溫度、以及空氣濕度都會引起葉片水勢的改變，從而導(dǎo)致實驗結(jié)果的差異。另外，市場上采購菠菜會受其生長季節(jié)限制，且實驗會受葉片所帶泥土和水珠的影響（臨實驗前不能用水沖洗葉片）。選用白蘿卜作為實驗材料就能較好的克服以上不足。切取的白蘿卜片應(yīng)薄厚均勻，保證材料的一致性，現(xiàn)切現(xiàn)用，以免失水。

4.3毛細吸管

目前，用小液流法測植物組織水勢都離不開毛細吸管。用自制的彎頭卡介苗注射器代替毛細吸管，彌補了毛細吸管的不足，取得令人滿意的實驗效果。長期實驗教學發(fā)現(xiàn)，用毛細吸管吸送藍色蔗糖液滴，觀察效果不理想：①吸管口長大小不一，滴量不均勻，影響觀察效果；②彎頭處極易損壞；③市場上不易買到，自制毛細吸管規(guī)格也很難統(tǒng)一。近年來，筆者在教學實踐中用卡介苗注射器代替毛細吸管，彌補了毛細吸管的不足。卡介苗注射器滴量少且均勻一致；針頭阻力小，試管中滴注的藍色蔗糖液基本保持水平狀態(tài)，觀察效果明顯，成功率高；實驗操作更為簡單、方便，同時還提高了儀器的重復(fù)使用率。

4.4甲烯藍量

“小液流”法是根據(jù)溶質(zhì)、濃度都相同的溶液比重亦相同的原理，測定某溶液濃度是否發(fā)生變化，該方法非常靈敏，只要溶液濃度稍有改變即可在液滴比重上反應(yīng)出來。所以實驗待測液中加入甲烯藍著色這一環(huán)節(jié)必需要掌握好，嚴格控制甲烯藍的加入量，減小實驗誤差。如果加入太少會因著色太淺而不易準確辨別，并且各管中所加量難于一致。為了遵循在能夠看清小液滴的基礎(chǔ)上盡量少加甲烯藍的原則，具體的改進方法是，把大頭針固定在牙簽上，將圓頭部分垂直伸入10%甲烯藍溶液，這樣每次取出的甲烯藍的量少而且基本相同，每次約為1 μl，約為3 ml蔗糖溶液重量的0.003 3%，對蔗糖溶液的比重影響極小，從而將實驗誤差降到最小，提高實驗結(jié)果的準確性。

還需要說明的是，用青霉素小瓶代替試管作為試驗組進行水分交換，既節(jié)省成本，又方便操作。

5結(jié)語

通過上述實驗方法的探索和改進，解決了該實驗教學中常出現(xiàn)的問題和不足，教師教學效果得到明顯改善。不僅使學生掌握測定水勢的實驗方法、理解水勢的基本概念，同時還能進一步激發(fā)學生學習的主動性和創(chuàng)造性，有效地提升其分析、解決實驗過程以及實驗結(jié)果中出現(xiàn)問題的能力。

參考文獻

[1] 張志良.植物生理學實驗指導(dǎo)[M].4版.北京：高等教育出版社，2007.

[2] 陳彥，朱奇.植物組織水勢測定實驗的改進[J].植物生理學通訊，2007，43（1）：153-154.

[3] 廖建良.“ 小液流法”測定植物組織水勢初探[J].惠州大學學報：自然科學版，1996，16（4）：98-99.

[4] 陳秉初.小液流法測定植物組織水勢實驗的探討[J].實驗室研究與探索，1991（4）：92-93.