植物生理学实验详解

1、植物组织中 ETH （乙烯）释放量的测定 测定原理： ACC 是乙烯合成的直接前体，为了更好地了解乙烯对植物的调节作用，有必要测定植物中 ACC 的含量，在冷却的 Hg+ 存在下， NaClO 专一地使 ACC 转化成乙烯。ACC ：1-氨基环丙烷 -1-羧酸测定中气相色谱仪用的是氢火焰检测器 FID 。色谱仪包括固定相和流动相。 由于固定相和流动相对各种物质的吸附或溶解能力不同， 因此 各物质的分配系数不一样。当待测样（含 ETH 混合气体）加入固定相以后，不断通以流动 相（通常为氮气、氢气）待测物不断再分配，最后按照分配系数大小顺序依次被分离，并进 入检测系统被检测，检测信号的大小，反映出

2、物质含量的多少，在记录仪上呈现色谱图。 判断气相色谱仪氢火焰检测器是否点燃的 3 种方法？如何判断检测器已工作？1、将不锈钢镊子接触到检测器的喷扣处，若镊子上有水珠证明氢气已被点燃；2、根据记录笔的位置来判断；3、微电流放大器的“引燃开关”切换“引燃”时，检测器如发出扑声火焰已被点燃。结果分析： 经冷冻的苹果 ETH 释放速率低于常温的乙烯释放速率。 经低温处理 ACC 合成酶 的形成受到损伤和影响，从而降低乙烯的合成与释放。3 大温度 3 大气流量：基线成一直线表明稳定了柱温 80 度 进样器温度 120度 检测器温度 140 度N2 流量 35 微升每分钟 400 H2 流量 45 微升每

3、分钟 55 千帕 空气流量 350 微升每分钟40 千帕二 植物组织中脂肪氧化酶活力测定原理 根据基质浓度一定，反应体系中溶解氧浓度的变化与酶活力大小呈线性相关原理进行 测定。 LOX 氧化多元不饱和脂肪酸生成具有共轭双键的过氧化物时消耗氧气，溶液中氧浓 度的减少速率与酶活力大小成正比，用氧电极可精确的测定酶活力。结果：经过干旱处理的小麦组织中 LOX 活力低（受干旱条件的诱导 LOX 基因的表达） 注意事项： 1 测定时，维持温度恒定，氧电极对温度变化非常敏感 ;2 反应杯中不应有气泡，否则会造成信号不稳3 进行试验时要保持磁转子的转动，以平衡氧气浓度4 电极使用一段时间后， 在阳极上形成一

4、层氧化膜， 使电极的灵敏度下降， 需要用清洁剂清 洁阳极。三 半伤害温度的求算1 以伤害度为纵坐标，温度为横坐标，制作曲线，50% 伤害对应的温度即半伤害温度；2 以 Logistic 生长曲线方程拟合 Y=K/（1+Ae -BT）Y 伤害度（相当于胁变） K 最大外渗量T 温度（相当于胁强） A ，B 常数据Logistic方程，以Ln （ K/Y ） -1 ）为纵坐标，以T为横坐标作图，的一直线，直线与横 轴交点即半伤害温度。半伤害温度的生理意义， 半伤害温度通常可用来表示植物对高温或低温抗性的大小。 在高温 伤害情况下， 若半伤害温度高， 说明对高温伤害抗性强； 在低温伤害时， 则半伤害

5、温度越低， 植物对低温伤害抗性强。对于其他逆境，具有相应的生理意义。但是对于高温伤害，同样以Ln （ K/Y ） -1 ）为纵坐标，以 T 为横坐标作图，发现做出的不是直线而是 S 型曲线。四 蒸汽压渗透压计测植物组织渗透势蒸汽压渗透压计的工作原理1 原理 对于一种溶液来说，溶质颗粒数的增加改变了溶剂分子的自由度，导致溶剂分子主 要特征的改变。 这些溶液特征的相对变化与溶液中粒子的增加量呈线性相关，所以称他们为 溶液的“ 依数性 ”。溶液的依数性（ colligative ）是指这种特性依赖于溶解在溶液中的粒子数量，而与各种溶 质的性质无关。在用蒸汽压渗透压计测溶液渗透势时， 10ul 的样品

6、通过移液器加到洁净的滤纸圆片上， 滤纸 圆片放到载物台上进入样品小时并封闭。 仪器的温度探头是一个热电偶温度计， 它与小室形 成一个整体。 这种敏感的温度探头以独特的能量平衡理论为基本原理， 测量小室中露点的下 降，通过露点下降直接测出溶液蒸汽压。渗调能力（ OA ）：在干旱、腌渍、寒冷等条件下植物细胞主动积累溶质，从而降低细胞的渗 透势，降低水势，增强吸水能力，维持细胞膨压，维持光合作用。蒸汽压渗透压计优点： 1 不需要改变样品的物理状态， 样品用量少； 2 任何生物液体均可进 行常规测定； 3 样品的物理特性测定， 如粘度质量均不影响蒸汽压渗透压计； 4 仪器的机械 复杂程度小，测定具有良

7、好的可靠性。OA 的计算： OA=结果：正常，中度水胁，严重水胁渗透势测定方法： 质壁分离法测定基态渗透势； 冰点下降法测定组织渗透势 （ 1 试管不干净， 旱冻； 2 有气泡 不冻）；露点法测植物组织水势；蒸汽压渗透压计测植物组织渗透势。 渗透势下降， OA 增加，叶的 OA 根的 OA植物组织水势的测定方法： 液相平衡法（小液流法和称重法） ，气相平衡法（露点法） ，压力 平衡法（压力室）植物组织渗透势测定方法： 质壁分离法 冰点下降法 蒸汽压渗透压计法 露点法五 压力室法测植物组织水势和 P-V 曲线1 原理： 在蒸腾植物中，其导管内水柱按“内聚力学说”被蒸腾拉力牵拉得很紧，承受着巨 大

8、的负压，连贯的向上运输。当叶片或枝条被切断时，离体叶（枝条）切口处汁液由于张力 的作用要缩回木质部导管内，知道这些汁液在穿过半透膜时被阻止。离体叶 （枝条）装入压 力室钢管内， 逐渐加压， 直到导管中液流恰好在切口处显露时， 表明外部压力抵偿了完整植 株导管中的原始负压。这时所施加的压力称为平衡压。P-V 曲线测定测定 P-V 曲线时，应首先将植物样品水合至饱和状态，以后在逐渐增高平衡压的过程中将 植物组织中的水分逐步压出来， 这种情况类似于水饱和的组织因失水而转向萎蔫以致严重脱 水的过程。 实验证明一般从导管中被压榨出来的汁液， 都是纯净水， 表明细胞膜的半透性并 未因加压而受损， 细胞中的

9、溶质也没有随水分外渗而漏失。 因为可用范特霍夫关于溶液的渗 透压与溶解一定量溶质的体积成反比的理论来阐明 P-V 曲线的压力和体积之间的关系。植物细胞水势的组成可由下式表示：2 w= 2 s+ 2 p+ 2 m一般情况下衬质势（2 m）很小，可忽略不计，即 2 w= 2 s+2 p当植物器官失水萎蔫时，细胞膨压消失（ 2 p=0）,2 w=2 sVant Hoff 定律：2 n =RTNs （1/V）（1）式中：2 n -溶液渗透压（渗透势）；V-溶液体积；T-绝对温度；Ns-溶质的渗摩尔数。由于R、T、Ns均为常数，故三者乘积RTNs亦为常数，用 K表示，则公式（1）为：s=K （ 1/V）

10、（2）每次加压后测出的平衡压 P应等于其水势2 w的绝对值，即2 w=-P ,已知2 w= 2 s+ 2 p在膨压消失以后2 p=0，此时2 w= 2 s=-P据此可将式（2）写成： w=K（1/V）定义： P-V 曲线是通过应用压力室为植物样品绘制的压力-容积曲线。P-V 曲线是一条由膨压消失点前的曲线部分与膨压消失点后的直线部分组成的复杂曲线。通过 P-V 曲线可以求得多种水分参数，利用这些参数可以推断植物的水分关系状况。这种 技术称为 P-V 技术。以水势（e W）为纵坐标，以 RWC-1为横坐标作图。（ 1 ） 萎蔫点时的相对含水量 :从曲线与直线的交点（萎蔫点）作纵轴的平行线，与横坐

11、标 的交点与 A ，取其倒数即为萎蔫点时的相对含水量。（ 2） 萎蔫点时的水势 : 从萎蔫点作横轴的平行线，与纵坐标的交点即为萎蔫点时的水势。（3） 饱和渗透势e SO:作曲线的直线部分的延长线，交纵轴于点C,即为饱和渗透势。（4）D E 两点之差： P-V 曲线的曲线部分的平衡压在各种相对含水量下的膨压与直线延 伸部分之差。（5）F 点：萎蔫点，直线与曲线的交点。六 影响溶液电导或电导率的因素1 溶液浓度 : 单位体积溶液中离子数目越多，G、 K 越大。2 离子电荷 : 电荷越多， G 、K 越大。3 离子运动速度 : 离子迁移越快， G、 K 越大。4 温度 : 温度升高，离子运动加快，G

12、、 K 越大。测定过程中应该注意的问题：1. 取材时避开粗大叶脉；2. 用同一台仪器测定；3. 试管要干净，用去离子水冲洗并烘干；4. 试管塞好盖子，以免空气进入污染；5. 调温时从低温到高温，升温快于降温；6要用适宜的温度计，超过 50C用50-100 C温度计，否则会烧坏温度计，造成汞污染；7. 测定终电导（杀死）一定要冷却到室温，温度高低直接影响电导率。8. 平衡的时间对测定结果也有较大影响。七 开放式气路系统开放式气路系统以气泵为动力，空气流经同化室后排出，用IRGA （红外仪）测量进入同化室和流出同化室的空气中 CO2浓度差，并按Pn=FX C/S,计算光合速率。开放式气路优点1 可

13、对光合速率做长时间的动态监测2 系统恒态稳定3 易实现光强度 -光合曲线测定4易进行CO2浓度控制，测定 CO2-光合曲线5 可精确测定光呼吸（通过气孔）1.开放式气路系统测定原理： 该气路以气泵为动力，空气流经同化室后排出，将叶片密闭于同化室内，给以适 当光照，空气中的二氧化碳刘静叶片后被光合作用所吸收，气体中二氧化碳浓度降低，用IRGA 测量进入同化室和流出同化室的二氧化碳浓度差，根据流量和被测定叶片的面积，计算光合速率：Pn=F* C/S式中Pn为光合速率，F为气流流速， C为二氧化碳浓度差，S为被测定叶面积图 a 中所示 IRGA 为双气室类型， 一气室流经参比气，另一气室流过分析气，

14、 利用“差分式” 分析原理直接测出两者二氧化碳浓度差， 对于大型同化室， 需要供给的气流量很大， 不能直 接通过IRGA,则采取b采气方式，利用气泵从同化室的前端和后端个采出少量的气体流经IRGA。PARI I开放式气路系统的优点：(1) 保证叶室中的 C02和H20与环境条件相近，适宜长时间监测植物光合、蒸腾、气孔或呼 吸对环境条件的响应。便于人为控制进入叶室的 C02和H20,容易实现人工控制条件下的测定；如果配有C02源，可任意设定C02浓度，实现C02 光合曲线的测定；如果配有光源，可任意设定光照强度，实现光-光合曲线的测定；控制供气中的湿度，研究植物光合、气孔、蒸腾对湿度的响应；(6

15、) 便于利用配气法测定光呼吸；开放式气路系统的缺点：(1) 无法直接进行群体光合速率的测定；(2) 不能测定土壤呼吸。2密闭式气路系统P:气泵；C:叶室;A:红外分析仪；R:显示屏Pn= C/ tx V/S C:C02浓度差； t:时间间隔；V:同化室与气路系统体积；S:叶室中受光叶片的面积。原理：该气路系统中，材料于同化室内密封，无气体交换，二氧化碳浓度将随叶片的光合作用而下降，可用IRGA连续检测同化室内的二氧化碳浓度的下降速率而计算光合速率。密闭式气路系统的优点：(1) 对红外仪的精度要求不高，一般用单气室红外仪即可(2) 测定光合速率一个指标时，不用精确测定流量(3 )方便进行群体光合

16、速率的测定(4 )方便测定C02 光合曲线(气孔开度滞后)密闭式气路系统的缺点：( 1)测定过程中 C02 、 H20 浓度不断变化，无法实现恒态测定；( 2)不能长时间连续监测；( 3)需要精确测量整个气路系统的的容积；( 4)容易漏气，影响测定准确性；( 6 )由于密闭，同化室的温度容易升高。3 光 - 光合曲线测定步骤( 1)选取待测叶片夹入叶室； ( 2)在测定菜单状态按“ Y ”键，转换到参数菜单状态； ( 3) 按 3 输入光强度值；( 4)再按 Y 键返回到测定状态， 光强度即为已经改变为设定的数值； ( 5) 当二氧化碳差值稳定后，按 R 存储结果； ( 6)然后重复“ 2-5

17、”步骤，改变不同的光照强度 测定光合速率； ( 7)用光强度对应的光合速率制作光 -光合曲线。4 单叶测定注意事项( 1)光强度达到被测材料的光饱和点以上；( 2)在测定的时段内空气温度、湿度变化不大；( 3)参比 C02 浓度稳定(空气中的 C02 浓度)；( 4)一天内最佳的测定时间为 9:30-11:30 ；( 5)同一个处理测定 5-10 个叶片(重复) ；( 6)在强光下适应之后进行测定 ;( 7)测定相同叶位的叶片和叶片的同一部位。5 红外气体分析仪的工作原理 许多由异原子组成的具有偶极矩的分子，如二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、一氧化二氮、 水等在红外光区都有特定的吸收带， 红外光

18、经过该类气体时， 与气体分子振动频率相同， 能 够被气体分子吸收， 使透过的红外光能量减少， 被吸收的红外光能量的多少与该气体的吸收 系数、气体浓度和气层厚度有关，并符合朗伯 -比尔定律。据此可检测出二氧化碳、水的浓 度，同时二氧化碳在 4.26 微米吸收波长最强，且不与水重叠，锯齿可检测到二氧化碳与水 的浓度值，从而准确检测到空气中二氧化碳、水的含量。6 测定光光合响应曲线时一定要从强光到弱光。为什么？ 如果被测定材料在光下没有适应好， 从弱光到强光测定， 每改变一个光强度需要 20-30min才能达到叶片的最大光合速率。从强光到弱光测定，每改变一个光强度需要2min 的稳定时间。7 光光合曲线测定注意事项：( 1)在实验室内测定时， 被测叶片必需在强光下适应以后才能够测定； 否则随着照光时 间的延长， Pn 在不断增加；(不论进行什么参数测定都要在光下适应后测定)( 2)参比 C02 稳定(大气 C02 浓度条件下) ；( 3)在测定的时段内空气温度、湿度稳定；( 4)改变一个光强度需要稳定 2min 以上；( 5)从强光到弱