四、植物组织水势的测定

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四、植物组织水势的测定    植物组织的水分状况可用水势（代表水的级量水平）来表示。植物组织的水势愈低，则吸水能力愈强。反之，水势愈高，则吸水能力愈弱。不同植物，不同部位，不同年龄及不同时刻的组织，水势都有一定差异；土壤条件及大气条件等外界因毒对植物组织的水势也有很大影响。测定植物组织的水势可以了解植物组织的水分状况，也可作制订作物灌溉的生理指标。    （一）原理    1.原理    当植物组织与外液接触时，如有植物组织的水势低于外液的渗透势，则组织吸水而使外液浓度变大；反之，则失水而使外液浓度变小；若二者相等，则外液浓度不变。当两个不同浓度的溶液相遇时，比较稀的溶液由于比重较小而上浮，浓的则由于比重大而下沉。如果取浸过植物的溶液一小滴（为便于观察，可先染色），放在原来与其浓度相同而未浸植物组织的溶液中，就可根据刻滴的升降情况而断定其浓度的变化，小液滴不动，则表示该溶液浸过植物后浓度未变，此溶液的渗透势即等于组织的水势。    2.材料与设备    （1）小液流测水势装置1套[包括：①小指管16支（或用16个装青霉素的小瓶代替）其中8支试管（甲管）附有软木塞，另8管（乙管）附有中间插橡皮头弯咀毛细管的软木塞；②特制试管架1个；③直径为0.5cm左右的打孔器1个；④镊子；⑤解剖针；⑥移液管（5ml）8支；⑦CaCl2溶液，浓度为：0.05.0.10.0.15.0.20、0.25.0.30、及0.40mol/L;⑧甲烯兰（或甲基橙）少量；⑨特制木臬1个。]（2）待测植物。    3.实验步骤    （1）测定组织水势进所用的溶液，一般最常用的是蔗糖溶液。便有人（1974认为以用9份NaCl与1份CaCl2混合而成的平平溶液较好；且指出，为简易起见，用纯碎CaCl2溶液也可。本实验采用溶CaCl2液。这两类溶液有如下优点。     ①它们能使植物细胞保持正常的选择特性，因而可防止细胞内含物的外逸。    ②植物细胞或组织浸入这些盐类溶液时，与这些外液达到水分平衡所需的时间比浸入蔗糖溶液时间少6倍，这是因为这些盐溶液的粘度比蔗糖溶液的低，其溶质的扩散系数也比蔗糖大的缘故。由于细胞或组织在这些盐溶液中所需浸入时间短得多，因而也就利于细胞维持正常状态。    ③它们即不发酵；也不易分解，因而在室温下可久贮于加塞的玻瓶中而不变质，这又是蔗糖及葡萄等溶液所不及的。    CaCl2溶液可先配制成1mol/L，配好后可用PH试纸或PH计测定溶液的PH。如发现PH值低于4.5时，可加入小滴浓NaOH溶液，然后再测试，要求CaCl2溶液的PH达到稍高于4.5。    （2）取干燥洁净的小指管（或青霉索瓶）8支（甲组），分别在各管中依次加入0.05至0.40moml/L8种浓度的CaCl2溶液（溶液范围根据植物组织水势的大小而定）各4ml左右。另取干燥洁净的小指管（或青霉索瓶）8个（乙组），同样地分别加入8种不同浓度的CaCl2溶液各1ml。各指管加标签注明浓度后，按浓度顺序将甲、乙指管相间排列在度管架上。甲组指管塞上软木塞，以防蒸发。乙组指管上塞一插有橡皮头的弯咀毛细管的软木塞，以便吸取溶液。全部试管装于一特制木箱内，以便田间测定。    （3）在待测植株上，选取一定叶位及叶龄的叶子数片（如5～８片）放在一起，用打孔器打取圆片，每打一次得5～８片，放于乙组指管的一种浓度中，并使小圆片全部浸没溶液中，盖紧软木塞。共柏树取叶片小圆片8次，将8支乙组指管放完为止（要注意操作迅速，以防水分蒸发）。放置5～２０分钟（如不是CaCl2溶液而是蔗糖溶液，则常需放置30～120分钟），并经常轻轻摇动指管，以加速水分平衡（温度低时应适当延长放置时间）。为使叶圆片在各管间尽量一致，8次打片可这样做，对称叶在叶子中脉对称的两侧各打4次（4孔），孔与孔间尽时靠拢。    （4）经一定时间后，乙组的每一指管中用解剖针投入甲烯兰（或甲基橙）粉末微量，拌匀，使溶液着色。用毛细管吸取了色的溶液少许，插入盛有相应浓度的甲组指管中，使毛细管尖端位于溶液中部，然后轻轻挤出着色溶液一小滴。小心取出毛细管（注意勿觉动溶液），观察着色小液滴的升降动力 同。如果液滴上升，表示浸过组织的溶液浓度变小（即植物组织中有水排出）说明叶片组织的水势高于该深夜的渗透势；如果有色液滴下降，则说明叶片组织的水势低于偏浓度溶液的渗透势；如果有色液静止不动，说明叶片组织的水势等于该溶液的渗透势。如果在二浓度相邻的二溶液中一个下降，而另一个上升，则植物组织的水势为此二溶液渗透势的平均值。    分别测定不同浓度中有液滴的升降情况，找出与组织水势相当的溶液浓度，查附表，得该组织的水热势。也可代入下列公式计算：    φw=φπ=-CRTi×1.013×0.1(Mpa)    I:解离系数，CaCl2等于2.6    C:溶液浓度（mol/L）    R:气体常数（0.082）    T:绝对温度（273+t）℃    （5）测定并比较不同条件（如不同的植株之间或枝长在植株上、中、下各不同部位；不同的土壤水分条件；一天中不同时刻等等）下植物叶子的水势。记录并分析结果。            （二）折光仪法    1.原理    折光仪是测定物质折光率（折光系统）的仪器。根据折光率可以测定溶液的浓度，所以也可用于本实验测定植物组织外液浓度的变化，以求知植物组织的水势。这一方法较为迅速而准确。    2.材料及设备    （1）蔗糖溶液（0.2~0.7mol/L）；（2）折光仪；（3）小指管（或青霉素瓶）；（4）温度计；（5）打孔器（直径为0.5cm左右）。    3.实验步骤    （1）将贮于密闭小指管（或青霉瓶）中的各不同浓度（0.2~0.7mol/L）蔗糖溶液，用折光仪测定它们的折光系数，并记录溶液温度。     （2）从供试植物叶上用打孔小圆片如前，分别浸入各种浓度的糖溶液中1-2小进，每，隔15-20分钟播动10秒钟左右，使组织与外液水分交换达到平衡，然后用折光仪将糖液折光系数再测一次，并记录液温。    3.根据所测糖液的折光系数，查出浸泡叶片之后其浓度未变的糖溶液。该液的渗透势就等于植物组织的水势。可根据折光仪上读得的溶液含糖%（如折光仪不能读出含糖%，可由折光系查表（见物理化学手册）而求得，换算成摩尔浓度（mol/L），再查附表，就得到以大气压（或巴）表示的植物组织的水势。