实验一植物细胞渗透势与组织水势的测定

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1、实验一、植物细胞渗透势与组织水势的测定植物生物学实验(二)植物生理学基础与综合实验南京师范大学生命科学学院一、实验目的了解细胞渗透势与组织水势的生理意义及相互关系；掌握质壁分离法测细胞渗透势的原理与步骤；掌握长度法、小液流法测组织水势的原理和步骤；了解阿贝折射仪的原理、结构和使用方法；了解阿贝折射仪法测定组织水势的原理与步骤。一、实验原理基本概念植物细胞对水分的吸收：扩散、集流、渗透（扩散+集流的组合）成熟的植物细胞以渗透性吸水为主。决定因素：水势高低渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动。植物细胞的半透膜：原生质层（质膜、细胞质、液泡膜）实验原理水势：Ψw=Ψπ

2、+Ψp+Ψg水势=渗透势+压力势+重力势压力势：细胞吸水膨胀时Ψp>0初始质壁分离时、质壁分离后Ψp=0细胞剧烈失水初期Ψp<0重力势：成熟植物细胞Ψg≈0渗透势：Ψπ=-RTic渗透势=-气体常数*绝对温度*解离常数*溶液浓度渗透作用如果：外界溶液水势>细胞内水势水分移动：细胞将：将洋葱表皮细胞浸入不同浓度蔗糖溶液后：质壁分离如果：外界溶液水势<细胞内水势水分移动：细胞将：临界状态此时：外界溶液水势=细胞内水势细胞内压力势=0细胞内重力势≈0∴细胞内渗透势=细胞内水势=溶液水势=溶液渗透势该溶液被称为：等渗溶液初始质壁分离状态：50%细胞发生角隅质壁分离。如何确定质壁分离临界状态

3、？理论上：50%细胞发生角隅质壁分离。实际操作：常以两个临界浓度的平均值作为等渗溶液的浓度：引起质壁分离的最低浓度；不引起质壁分离的最高浓度。将土豆条浸入不同浓度蔗糖溶液后：溶液Ψw<土豆条Ψw：土豆条失水，长度↓溶液吸水，C↓、比重↓溶液Ψw>土豆条Ψw：土豆条吸水，长度↑溶液失水，C↑比重↑如果溶液Ψw=土豆条Ψw，则：土豆条长度不变，溶液C不变、比重不变。该溶液也被称为等渗溶液。注意根据土豆条长度变化、溶液浓度变化、比重变化，均可判断等渗溶液。实际观察中，常以引起变化最小的溶液浓度，或者两个临界浓度的平均值作为等渗浓度。引起土豆条长度↓，溶液比重↓、浓度↓的最低浓度；引起土豆

4、条长度↑，溶液比重↑、浓度↑的最高浓度。对于等渗溶液溶液渗透势=溶液水势=组织水势三、仪器、药品与材料仪器与用品：显微镜、阿贝折射仪；镊子、刀片、试管、载玻片、盖玻片、结晶皿、温度计。药品：1mol/L蔗糖母液：每34.23g蔗糖定容到100mL。保存于4℃。蔗糖梯度浓度溶液：用母液配制（0.50mol/L、0.40mol/L、0.30mol/L、0.20mol/L、0.10mol/L、0.10mol/L各10mL于中试管中。实验材料：洋葱、土豆。四、实验步骤（一）质壁分离法测定组织渗透势。取5套洁净的结晶皿或培养皿,编号。将蔗糖梯度浓度溶液按顺序分别倒入，加盖；用刀片在洋葱鳞片外

5、表皮上纵横划成0.5cm2的小块，用尖头镊子轻轻撕下，将内侧面朝下，迅速投入蔗糖梯度浓度溶液中。每个浓度中投入5片，使之完全浸入并立即加盖。3、静置10~15min后，从最高浓度溶液开始依次取出表皮薄片放在滴有同样浓度溶液的载玻片上，加盖玻片，于低倍显微镜下观察细胞的状态。未发生质壁分离箭头所示角隅处发生初始质壁分离已在很大程度上发生质壁分离箭头所示细胞在撕表皮时被撕破，细胞内容物流失实验步骤4，确定两个临界浓度：引起半数以上细胞原生质体发生角隅质壁分离的最低浓度不引起质壁分离的最高浓度5，判断等渗浓度，代入公式计算洋葱表皮细胞的渗透势。Ψπ=-RTic=-0.008314*（27

6、3+t）*1*c（MPa）（二）植物组织水势的测定1.配制蔗糖梯度浓度溶液各10mL，注入5支试管，加塞并编号，作为对照组；2.另取5支试管，编号，作为实验组；3.从对照组的试管中各取4mL溶液移入相应编号的实验组试管中，加塞；4.洗净土豆块茎，迅速切取土豆条25根（长度4~5cm，长度厚度尽量一致）。5根一组，首尾相连，准确量取总长度并记录。5.各组土豆条放入实验组5支试管，每管5支。浸泡30min，期间摇动数次。I、长度法6.取出土豆条，立即重新测量每组5根土豆条的总长。7.比较实验前后土豆条总长度的变化，判断与确定等渗浓度。8.计算植物组织水势。Ψw=-RTic=-0.008

7、314*（273+t）*1*c（MPa）II、阿贝折射仪法（演示）6.取出土豆条，利用阿贝折射仪分别测定实验组和对照组中蔗糖溶液的百分比浓度。7.比较实验前后蔗糖浓度变化，判断等渗浓度。8.计算组织水势。Ψw=-RTic=-0.008314*（273+t）*1*c（MPa）III、小液流法6.向每一实验组试管中加入亚甲基蓝粉末少许，震荡，使溶液变为均匀的蓝色；7.用长滴管从实验组各管吸取少许有色溶液，深入相应编号的对照管中部，缓慢放出一滴，小心取出滴管，观察有色液滴的