小液流法测定植物水势实验综述报告

2020-05-21朱秀云马玉梁梦

科技视界 2020年10期

朱秀云　马玉　梁梦

摘要

小液流法是一种普遍被采用的测定植物组织水势的方法，该方法能够在学生已有的知识范围内简单而又快速的测定植物组织水势，近年来成为高等院校生物类专业植物生理学实验课程中常用的测定水势的方法。这篇文章详细介绍了小液流法测植物水势的实验原理以及具体的操作流程，同时指出实验操作过程中容易出现错误的步骤。

关键词

基础实验;植物组织水势;小液流法

中图分类号： Q945 文献标识码： A

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

植物一切的生理生化过程都需要水的参与，若植株遇到缺水情况（干旱、盐害等逆境）则其正常生命活动就会受阻。在农作物的水肥管理上，农作物收成多少在很大程度上受水分决定。水分的移动是一个耗能过程，该过程所需能量来自渗透作用，所谓渗透作用就是水分通过半透膜扩散的现象。相邻两细胞间水分的移动方向和速率取决于两细胞间水势差的大小。植物生理学实验中测定植物组织水势的方法很多，目前实验室中常用到的一般有小液流法、压力势法和热电偶法等[1]，其中小液流法原理清晰易懂，操作方法简单且实验过程中需要的仪器设备较少，所以大多数的高等学校在进行植物组织水势的实验教学时选用此法。

1 实验基本要求

1.1 实验目的

（1）了解小液流法测定植物组织水势的基本思想;

（2）掌握小液流法测定水势的操作方法;

（3）了解折射仪法测定植物水势的实验原理。

1.2 实验原理

两细胞之间的水分移动由它们之间的水势差决定，水分子在两细胞之间的流动是相互的，总的移动方向表现为从水势高的细胞向水势低的细胞流动，最终达到动态平衡。本实验就是根据水分在细胞间流动这一原理展开的，首先通过对小液滴进行染色，染色后便于观察液滴在不同系列蔗糖浓度中的移动方向。然后将植物组织放在已知水势的一系列蔗糖溶液中，如果植物组织的水势小于某一溶液的水势，则组织吸水，外界溶液比重增大，细胞向上移动;反之则组织失水，外界溶液比重减小，细胞向下移动;若两者相等，则水分交换保持动态平衡，液滴保持不动。最终根据液滴移动的方向找到与植物组织等水势的蔗糖溶液浓度，将数据带入公式推算出植物组织的水势。

液体交换法测定水势实验虽然其方法多种多样，总的来说都有相同的原理。本文选择其中三种方法进行简单介绍[2]，它们的原理列于表1中。

1.3 器材与试剂

（1）实验仪器：5ml移液管，试管，直角弯头毛细滴管[3]，直径0.5cm打孔器，镊子。

（2）实验试剂：1.00mol/l蔗糖溶液：使用电子天平称取342.3g蔗糖，将其溶解在约900ml蒸馏水中，定容至1000ml以留存备用。

10%甲烯蓝：使用电子天平称取5g甲烯蓝固体，将其溶解在约40 ml蒸馏水中，定容至50ml以留存备用。

（3）实验材料：菠菜叶片。

1.4 内容及操作步骤

（1）使用同一品种和部位的植物叶片进行预试验。设置浓度梯度较大的不同蔗糖溶液，找到一个使液滴保持动态平衡的浓度范围。在此浓度范围的基础上缩短蔗糖浓度梯度，继续进行实验。最终确定一个较为准确地蔗糖浓度范围。

（2）对照组实验：取7支干燥试管，给各管依次编号并排在试管架上。用1.00mol/l蔗糖溶液配制一组不同浓度的蔗糖溶液0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7mol/l各100ml（可以几个实验小组的同学一起进行配制，减少实验材料的浪费），分别取20ml缓慢倒入7支干燥试管中，加塞。

（3）实验组实验：另取7支干燥试管（编号步骤同对照组）。将两组试管对应编号排成两排，用5ml移液管取4ml溶液从试验组向对照组各管中移入，加塞。

（4）选择同一成熟度的菠菜叶片，将主脉除去留下叶片，将其叠在一起用直径0.5cm打孔器打取叶圆片（可节约时间，减少水分流失），随机取样20片叶圆片放入针管中，倒入实验组4ml溶液，利用针管对其进行抽真空，待叶片完全沉入溶液底部则表示抽真空完全。将溶液倒入原来对应的试管中，用胶头滴管给各管加入一滴甲烯蓝溶液，轻轻振荡后溶液呈蓝色。

（5）取一支直角弯头的毛细滴管从实验组的各管中按蔗糖溶液浓度从小到大依次吸取适量少许着色的液体，然后伸入对照组同样编号试管溶液的中部，轻轻挤压毛细滴管使其尖端横向流出一滴着色液体，先观察着色液滴的移动方向，再渐渐拿出滴管。及时准确的在实验记录表上记录液滴在不同浓度蔗糖溶液中的移动情况，整理并分析实验数据。试验结束时，用试管刷清洗试管，将其倒放，以便下一组同学实验使用。对实验桌面及实验室进行归纳整理，检查电器是否关闭电源。

2 结果计算与表示

首先找到蓝色液滴基本保持不动的试管，此时，植物细胞和外界溶液水分交换平衡，则该试管内蔗糖溶液的浓度和植物细胞的浓度相等，可将其带入下列公式计算植物细胞水势[2-4]：

Ψcell=Ψout=-iCRT

式中：

Ψcell为植物细胞水势;

Ψout为外界溶液渗透势;

i为解离系数，蔗糖为1;

C为小液滴在保持平衡时蔗糖溶液的浓度，单位是mol/l;

R为气体常数;

T为热力学温度，单位是K。

3 注意事项

（1）实验所选取的植物叶片在植株上的部位要一致，打取叶片要避开叶脉;其次打取叶圆片的过程要迅速，以免植物叶片失水;