小液流法測定植物水勢實驗綜述報告

朱秀云　馬玉　梁夢

摘 要

小液流法是一種普遍被采用的測定植物組織水勢的方法，該方法能夠在學生已有的知識范圍內(nèi)簡單而又快速的測定植物組織水勢，近年來成為高等院校生物類專業(yè)植物生理學實驗課程中常用的測定水勢的方法。這篇文章詳細介紹了小液流法測植物水勢的實驗原理以及具體的操作流程，同時指出實驗操作過程中容易出現(xiàn)錯誤的步驟。

關鍵詞

基礎實驗;植物組織水勢;小液流法

中圖分類號： Q945? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼： A

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457 . 2020 . 10 . 65

植物一切的生理生化過程都需要水的參與，若植株遇到缺水情況（干旱、鹽害等逆境）則其正常生命活動就會受阻。在農(nóng)作物的水肥管理上，農(nóng)作物收成多少在很大程度上受水分決定。水分的移動是一個耗能過程，該過程所需能量來自滲透作用，所謂滲透作用就是水分通過半透膜擴散的現(xiàn)象。相鄰兩細胞間水分的移動方向和速率取決于兩細胞間水勢差的大小。植物生理學實驗中測定植物組織水勢的方法很多，目前實驗室中常用到的一般有小液流法、壓力勢法和熱電偶法等[1]，其中小液流法原理清晰易懂，操作方法簡單且實驗過程中需要的儀器設備較少，所以大多數(shù)的高等學校在進行植物組織水勢的實驗教學時選用此法。

1 實驗基本要求

1.1 實驗目的

（1）了解小液流法測定植物組織水勢的基本思想;

（2）掌握小液流法測定水勢的操作方法;

（3）了解折射儀法測定植物水勢的實驗原理。

1.2 實驗原理

兩細胞之間的水分移動由它們之間的水勢差決定，水分子在兩細胞之間的流動是相互的，總的移動方向表現(xiàn)為從水勢高的細胞向水勢低的細胞流動，最終達到動態(tài)平衡。本實驗就是根據(jù)水分在細胞間流動這一原理展開的，首先通過對小液滴進行染色，染色后便于觀察液滴在不同系列蔗糖濃度中的移動方向。然后將植物組織放在已知水勢的一系列蔗糖溶液中，如果植物組織的水勢小于某一溶液的水勢，則組織吸水，外界溶液比重增大，細胞向上移動;反之則組織失水，外界溶液比重減小，細胞向下移動;若兩者相等，則水分交換保持動態(tài)平衡，液滴保持不動。最終根據(jù)液滴移動的方向找到與植物組織等水勢的蔗糖溶液濃度，將數(shù)據(jù)帶入公式推算出植物組織的水勢。

液體交換法測定水勢實驗雖然其方法多種多樣，總的來說都有相同的原理。本文選擇其中三種方法進行簡單介紹[2]，它們的原理列于表1中。

1.3 器材與試劑

（1）實驗儀器：5ml移液管，試管，直角彎頭毛細滴管[3]，直徑0.5cm打孔器，鑷子。

（2）實驗試劑：1.00mol/l蔗糖溶液：使用電子天平稱取342.3g蔗糖，將其溶解在約900ml蒸餾水中，定容至1000ml以留存?zhèn)溆谩?/p>

10%甲烯藍：使用電子天平稱取5g甲烯藍固體，將其溶解在約40 ml蒸餾水中，定容至50ml以留存?zhèn)溆谩?/p>

（3）實驗材料：菠菜葉片。

1.4 內(nèi)容及操作步驟

（1）使用同一品種和部位的植物葉片進行預試驗。設置濃度梯度較大的不同蔗糖溶液，找到一個使液滴保持動態(tài)平衡的濃度范圍。在此濃度范圍的基礎上縮短蔗糖濃度梯度，繼續(xù)進行實驗。最終確定一個較為準確地蔗糖濃度范圍。

（2）對照組實驗：取7支干燥試管，給各管依次編號并排在試管架上。用1.00mol/l蔗糖溶液配制一組不同濃度的蔗糖溶液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7mol/l各100ml（可以幾個實驗小組的同學一起進行配制，減少實驗材料的浪費），分別取20ml緩慢倒入7支干燥試管中，加塞。

（3）實驗組實驗：另取7支干燥試管（編號步驟同對照組）。將兩組試管對應編號排成兩排，用5ml移液管取4ml溶液從試驗組向?qū)φ战M各管中移入，加塞。

（4）選擇同一成熟度的菠菜葉片，將主脈除去留下葉片，將其疊在一起用直徑0.5cm打孔器打取葉圓片（可節(jié)約時間，減少水分流失），隨機取樣20片葉圓片放入針管中，倒入實驗組4ml溶液，利用針管對其進行抽真空，待葉片完全沉入溶液底部則表示抽真空完全。將溶液倒入原來對應的試管中，用膠頭滴管給各管加入一滴甲烯藍溶液，輕輕振蕩后溶液呈藍色。

（5）取一支直角彎頭的毛細滴管從實驗組的各管中按蔗糖溶液濃度從小到大依次吸取適量少許著色的液體，然后伸入對照組同樣編號試管溶液的中部，輕輕擠壓毛細滴管使其尖端橫向流出一滴著色液體，先觀察著色液滴的移動方向，再漸漸拿出滴管。及時準確的在實驗記錄表上記錄液滴在不同濃度蔗糖溶液中的移動情況，整理并分析實驗數(shù)據(jù)。試驗結束時，用試管刷清洗試管，將其倒放，以便下一組同學實驗使用。對實驗桌面及實驗室進行歸納整理，檢查電器是否關閉電源。

2 結果計算與表示

首先找到藍色液滴基本保持不動的試管，此時，植物細胞和外界溶液水分交換平衡，則該試管內(nèi)蔗糖溶液的濃度和植物細胞的濃度相等，可將其帶入下列公式計算植物細胞水勢[2-4]：

Ψcell=Ψout=-iCRT

式中：

Ψcell為植物細胞水勢;

Ψout為外界溶液滲透勢;

i為解離系數(shù)，蔗糖為1;

C為小液滴在保持平衡時蔗糖溶液的濃度，單位是mol/l;

R為氣體常數(shù);

T為熱力學溫度，單位是K。

3 注意事項

（1）實驗所選取的植物葉片在植株上的部位要一致，打取葉片要避開葉脈;其次打取葉圓片的過程要迅速，以免植物葉片失水;

（2）蔗糖的不同濃度配制要準確，配制時可采用先向試管中加蒸餾水再加蔗糖母液后混合搖勻的步驟，因蔗糖密度比水大，易使溶液混合均勻;

（3）毛細滴管的尖端要彎成直角，緩慢釋放液滴，以保證其從滴管中出來時不受外力的影響，從而減少實驗誤差;

（4）每個試管加入甲烯藍試劑的量需相等且不宜過多，減小其對蔗糖濃度的影響;

4 思考題

（1）記錄實驗結果，確定實驗結果的正確性，若錯誤分析其原因？

（2）為什么加入甲烯藍試劑的量不能太多？

（3）如果液滴在蔗糖溶液中呈現(xiàn)全部上升或全部下降的現(xiàn)象，應如何調(diào)整試驗方案？

5 實驗結果與討論

5.1 實驗結果

根據(jù)液滴移動的方向可推出C=0.4;實驗室溫度為25℃;代入公式得

Ψcell=Ψout=-iCRT

=-1×0.4×0.083×105×（273+25）

=-9.8936×105pa

5.2 結果討論

本實驗的實驗結果符合該實驗的原理，其結果是正確的（表2-3展示兩種不正確的液滴移動方向），液滴出現(xiàn)了下移上升和靜止不動三種運動形式，且它們具有一定的順序性。本實驗造成誤差的影響因素較多，這要求同學們在實驗過程中要規(guī)范進行實驗操作。

參考文獻

[1]柏新富，卜慶梅，譚永芹，朱建軍.植物4種水勢測定方法的比較及可靠性分析[J].林業(yè)科學，2012，48（12）：128-133.

[2]李小方.張志良植物生理學實驗指導（第五版），高等教育出版社，2016.6.

[3]王振英，小液流法測定植物水勢毛細玻璃滴管的改進[J].實驗技術與管理，1998，15（06）： 62-63.

[4] 楊劍平，郝玉蘭，王文平，厲秀茹.小液流法測定植物組織水勢之實驗內(nèi)容的改進[J].北京農(nóng)學院學報，1999（03）：73-74.