植物生理实验测定植物组织水势探讨

王怀利

（六盘水职业技术学院园艺实验室，贵州六盘水 553003）

植物生理实验测定植物组织水势探讨

王怀利

（六盘水职业技术学院园艺实验室，贵州六盘水 553003）

实验实训在职业技能培训中举足轻重。结合实验教学经验，就《植物及植物生理学》实验教学中的“小液流法测定植物组织水势”实验提出改进措施，为相应实验教学提供了参考。

测定；植物组织；水势；生理实验

自2014年6月全国职业教育工作会议在北京召开以来，中央及地方各级政府都在分别投入大量的人力与物力致力于改进大中专院校学生的实验实训工作，进一步强化学生的职业技能及动手能力培训。目前国内各个院校均开始重视学生动手能力的培养，也有不少研究者对学生实践能力培养现状与方法进行了探讨，如吴晓荣等分析了传统园艺专业实验实训教学模式存在的问题,提出了园艺专业实验实训教学模式建议[1]。张洁等在介绍开设综合设计性实验的背景基础上,从创新教学内容组成与综合性自主设计实验等方面构建了贵阳医学院综合设计性实践教学模式,并对贵阳医学院综合设计性实验教学取得的效果与存在的不足进行了总结[2]。中、高等院校植物生理实验教学目的主要是介绍植物生理学的细胞生理、呼吸作用及糖类代谢、光合作用、水分生理及矿质营养、氮代谢、种子生理、生长发育、生长物质、逆境生理、同工酶及蛋白质电泳和植物组织培养等实验技术[3-4]。六盘水职业技术学院高中职园艺、茶叶专业学生所学专业基础《植物与植物生理学》均采用陈忠辉教授主编的教材，在实验教学实践中，结合实验耗材获取与实验实际操作的难易程度不同，对实验课程设置与教学方法进行了一定的改进。如对教材“实验实训十‘植物组织水势的测定（小液流法）’”[5]中的实验，“小液流法”测定植物组织水势实验是植物生理学中的基础实验之一,实验的取材、蔗糖溶液的浓度、甲烯蓝的加入量及液滴释放的测定操作等方面都会对实验结果造成影响[6]。孙晓东结合实验教学经验,分析了“小液流法”测定植物组织水势的影响因素以及实验过程存在的不足,并提出改进办法。针对这些方面进行分析与改进,可以取得良好的教学效果。笔者对该校改进后的植物组织水势的测定（小液流法）实验进行探讨，拟提高实验

实训的可操作性，以培养学生动手操作的主动性和实践动手能力。

1 实验实训原理

国内植物生理学教学中于1979年开始采用水势概念。水势是表示作物水分状况的一种指标，是由自由能与化学势引申而来，当作物水缺时，作物的水势下降（负值增大）[7]。此次实验实训中，实验实训的目的和原理在《植物与植物生理》第308页已经阐述得很详细透彻，不再重复介绍，在实际实验教学实践中只对实验仪器、材料、操作步骤进行改进调整。

2 实验实训材料

实验实训需要以下材料：蔗糖、一次性注射器（1 mL带针头）、蒸馏水、天平、容量瓶、马铃薯块茎（露天贮藏3月以上）、指形管（带橡皮塞）、管架、移液管（5 mL）、标签、切片机、打孔器与甲烯蓝。

3 实验实训操作步骤

3.1 配制蔗糖液

用天平、容量瓶等配制浓度梯度为：①0.05mol/L、②0.1 mol/L、③0.15 mol/L、④0.2 mol/L、⑤0.25 mol/L的蔗糖液共5组（每组100 mL）。

3.2 分装蔗糖液

取洗净烘干的指形管10支分成2组，用不同颜色的记号笔或标签按蔗糖的浓度梯度编记号为1、 2、3、4、5，并插于指形管架上排成对应的两排，要使同号的指形管相应对，然后按编号在近操作员的第一排指形管内分别用5支5 mL移液管取0.05～0.25 mol/L的蔗糖液各1 mL注入，而远离操作员的第2排指形管内分别用5支5 mL移液管取0.05～0.25 mol/L蔗糖液各5 mL（要与第1排的编号和浓度一一对应），并塞上橡皮塞。

3.3 切取马铃薯块茎薄片

用切片机均匀地切取马铃薯块茎薄片（1～2 mm厚）数张，然后用直径为10 mm的打孔器取马铃薯块茎薄片60片，用小镊子选取均匀的马铃薯块茎片加入1 mL的蔗糖液指形管中，每管6片，要求全部浸入糖液后塞上玻璃塞，每隔5 min轻轻摇动一次便于块茎薄片内外水分更好地移动。30～60 min后打开玻璃塞，向装有马铃薯块茎薄片的一组试管内加入甲烯蓝1～2粒作指示剂使1 mL组的糖液呈蓝色。

3.4 有色蔗糖液升降观察

分别用5支一次性1 mL注射器代替毛细吸管从第一排指形管内吸取少量有色糖液注入第2排相应浓度指形管内，在其中部轻轻挤出一小滴有色糖液，抽出注射器前后均不能搅动溶液，观察有色糖液的升降情况，找到有色糖液不动指形管的浓度就是所找的等渗浓度。

3.5 结果计算

据找到的溶液浓度换算成溶液渗透压。公式为：

式中，P值为溶液的渗透压，其负值就是溶液的溶质势，也是所测植物的水势；C为质量摩尔浓度。

4 讨论

小液流法测定植物组织水势是植物生理学中的基础实验之一[8]。韦善君等[9]即从甲烯蓝的用量、实验材料的选择、取材方法和实验器材等方面进行优化,建立了一套操作方便、可重复性好的小液流法测定植物组织水势的体系。于虹漫等[4]以传统实验“植物组织水势的测定”为例，介绍了探究性实验教学改革的具体做法,使学生在老师的指导下自主探索、发现、实践，从而获得新知识,以此培养学生的创新意识和创新能力。水势是植物细胞和组织的重要水分生理参数之一，水势大小影响着植物的代谢、生长发育及抗逆性,也是合理灌溉的生理指标。目前国内在教学、科研中植物水势的测定主要采用小液流法、压力势法、热电偶法和木质部压力探针法。小液流法和压力势法测定水势简便易行,但2种方法都存在难以克服的弊端[10]。笔者根据教学实践，对小液流法测定植物组织水势实验进行了改进，同样取得了一定的成效。

（1）在该实验实训操作中经降低蔗糖溶液的浓度梯度，实验显示的效果较显著。

（2）用马铃薯块茎（组织）替代叶片（组织），主要是一般新鲜马铃薯块茎含水量74%～80%[7]，经露天贮藏3个月之后失水较多，做成均匀的马铃薯块茎薄切片放入蔗糖液中，会因马铃薯块茎切片的水势小于所放入蔗糖溶液的水势，块茎细胞大量吸水从而使所置蔗糖溶液浓度增大，滴入的蔗糖液与原蔗糖液比重差异显著，于是可以通过观察滴出小液滴在原相应浓度中的上浮、下沉、静止现象更容量找出等渗浓度，从而较快地算出溶液的水势。

（3）用1 mL的一次性注射器（带针头）替代毛细吸管（带橡皮头），在糖液中挤出有色糖液一小滴后观察有色糖液的升降情况十分明显，同时又节省清

洗、烘烤制作毛细吸管时间。0.1 mL的一次性注射器在市场上易购置，且在实际操作上简便易行。

（4）在观察时，如糖液内的植物组织排出水分，糖液浓度就变稀，比重降低，则染色糖液小液滴往上浮；反之下沉；如静止不动，说明这种糖液的溶质势等于此植物组织的水势；若找不到静止不动的浓度，就找液滴上升与下降交界的2个浓度来计算平均值，即为此植物组织的水势。

（5）在计算时要注意：公式中的C是质量摩尔浓度（molality,单位为moL/kg）而不是体积摩尔浓度（molarity,单位为mol/L）[11]；T是绝对温度，单位为K（T=实验时温度t℃+273℃，而不是273℃+实验时温度t）。将体积摩尔浓度表示的等浓度溶液（单位为mol/L）换算成质量摩尔浓度表示的等浓度溶液（单位为mol/kg）公式为：

式中，M为溶质分子的摩尔数；ρ为溶液的密度（g/mL）；MB为溶质的摩尔质量（g/mol）；1 000×ρ为溶液重量（g）；m为1 000 g溶剂质量。

[1]吴晓荣，王怀利.高职院校园艺专业实验实训教学模式探讨[J].园艺与种苗，2013(4）：43-45.

[2]张洁，周静，王赟，等.《植物组织培养》课程开设综合性设计实验的教学实践[J].园艺与种苗，2012(6）：102-104.

[3]孙晓东.植物组织水势测定实验教学改革的研究[J].安徽农业科学，2014（36）：13132+13138.

[4]于虹漫，张雪梅，梁社往，等.探究性实验“植物组织水势测定”教学模式初探[J].安徽农业科学，2012（31）：15528-15529.

[5]陈忠辉.植物与植物生理[M].北京：中国农业出版社，2007.

[6]石雪芹，朱晔荣，赵念席，等.“小液流法”测定植物组织水势实验教学的改进[J].实验室科学，2014（1）：42-43+46.

[7]莫同正.植物及植物生理学[M].辽宁：农业出版社，1980.

[8]邹立基.植物水势教学初探[J].植物生理学通讯，1991（1）：62-63.

[9]韦善君，农钧琇，马廷娟，邹慧敏，沈光涛，戴景峰.小液流法测定植物组织水势的优化[J].植物生理学报，2014（12）：1899-1902.

[10]柏新富，卜庆梅，谭永芹，等.植物4种水势测定方法的比较及可靠性分析[J].林业科学，2012（12）：128-133.

[11]黄群声.用梯度浓度溶液测定植物组织渗透势之我见[J].植物生理学通讯，1996（3）：211-212.

（责任编辑 张杨林）

Discussion on Determination of Plant Tissue Water Potential in Plant Physiology Experiments

WANG Huai-li(Liupanshui Vocational and Technical College Horticulture Laboratory Postcode,Liupanshui, Guizhou 553003)

Experimental training was pivotal in the vocational skills training.Combining with experimental teaching experience,the improvements of“small flow assay plant tissue water potential”experiments on“plants and plant physiology”experiment teaching were proposed.The results provided

for corresponding experimental teaching.

Determination;Plant tissue;Water potential;Physiological experiments

Q943

A

2095-0896（2015）05-076-03

王怀利（1969-），男，贵州六盘水人，实验师，从事植物组织培养、马铃薯育种及脱毒制种与推广体系建设，以及农学类综合实验实训教学工作，E-mail：lpszywhl@163.com。

2015-03-01