植物生理学实验方案期末设计

1、植物生理学实验方案期末设计生态工程学院植物生理学期中设计性试验题目探究不同pH对菠菜气孔开度的影响班级2012及生物本科班队员 符广勇 赵英松 罗昌琴 聂艳梅 王伟 李茂吉 指导老师胥老师完成日 期2014 年 12 月 27 日一、设计背景、意义菠菜 (Spinacia oleracea L.) 又名波斯菜、赤根菜、鹦鹉菜等，属苋科藜亚科菠菜属，一年生草本植物。植物高可达1 米，根圆锥状，带红色，较少为白色，叶戟形至卵形，鲜绿色，全缘或有少数牙齿状裂片。影响气孔开度的因素有很多。为此有学者提出气孔运动的机理有K+积累学说、苹果酸代谢学说、淀粉与糖转化学说。认为影响气孔开放的渗透物质代谢有+-

2、三条途径：1、伴随着K的进入，苹果酸和Cl也不断地进入，以维持电中性 ;2、淀粉水解或通过卡尔文循环形成的中间产物转变为蔗糖，同时也形成苹果酸 ;3、叶肉细胞产生的蔗糖，从之外提进入保卫细胞。影响气孔的因素有蓝光、温度、1CO2、脱落酸。在一定程度上影响着气孔的开闭。以上的气孔运动机理中K+R累学说中提到pH的升高会会驱动K离子从表皮细 胞经过保卫细胞质膜上的钾通道进入保卫细胞，在进入液泡。脱落酸会引起胞质pH升高，激活外向钾离子通道，导致钾离子从保卫细胞流出，引起保卫细胞丧失膨压，气孔变关闭。由此可见 pH会对气孔的开度可能会有一定的影响。2 目前 : 此方面的研究较少，田秀红等研究表明植物

3、经历逆境胁迫时，木质部汁液pH常常升高。pH升高本身可诱导气孔开放，导致过度失水，对植物的生存具 有危害作用。然而，木质部汁液 pH升高与植物中普遍存在的低浓度 ABA交3 互作用，却使气孔开度减小，蒸腾速率下降。张华等干旱胁迫后pH 升高很可能通过改变组织和器官之间 ABA含量比例,使叶片ABA达到足包浓度,从而调节气 4 孔关闭 , 调控蒸腾速率。杨毅以蚕豆为实验材料，运用细胞压力探针技术在不同pH值下对单个保卫细胞的弹性模量进行了直接测定，发现 ：（1）保卫细胞壁在 相同pH（4.50）下随着气孔开度的增加（5.55小 增加到15.20Nm）,弹性模量发生 了相同趋势的变化（20.95b

4、ar增加到87.78bar）。（2）相似的气孔开度（8.43 与 9.76Nm）下随着保卫细胞壁的酸化（pH8.60到pH6.50）,弹性模量有明显的下降（从 70.98bar下降为56.90bar）,由此可见pH会对气孔的开度有影响。王晓5 黎等 , 以黄瓜品种' 中农 203'（Cucumis sativus L.cv.Zhongnong 203） 幼苗为试材，采用SA溶液根部施用和子叶表皮浸泡两种方式，显微观测了不同外源水杨 酸（Salicylic acid,SA）溶液处理对其子叶表皮气孔开度的影响，溶液低pH值，增强了 SA对气孔开度的抑制作用，且SA浓度越高作用越明显

5、;0.1 mmol/L SA 处理后 ,pH 为 8、 7、 6溶液的气孔开度抑制率分别为90.2%、 93.8%和 96.3%,即 SA溶液对气孔开度的抑制率随着溶液 pH降低而升高.可见，外源SA能够促进气孔关闭 其作用随着SA浓度升高、处理时间延长和溶液 pH值降低而增强，相对于磷酸缓冲 液，以蒸储水作为溶剂的SA溶液促进气孔关闭的作用更大。由此可见pH对气孔的开度影响研究较少，因此本实验就是为了探究不同pH对气孔开度的影响希望会对农业以及教学提供一定的理论依据。二、 实验原理气孔是会运动的。一般来说，气孔在白天开放，晚上关闭。气孔的开闭原因的 实质是保卫细胞的吸水膨胀或失水，受到保卫细

6、胞膨压的调节。保卫细胞体积比其它表皮细胞小得多，少量的渗透物质积累就可使其渗透势明显下降，降低水势，促进吸水，改变膨压气孔运动机理中“ K例累学说”中提到pH的升高会会驱动钾离子从表皮细胞经过保卫细胞质膜上的钾通道进入保卫细胞，在进入液泡。脱落酸会引起胞质pH升高，激活外向钾离子通道，导致钾离子从保卫细胞流出，引起保卫细胞丧失膨压，气孔变关闭。由此可见pH 会对气孔的开度可能会有一定的影响。因此本实验就是为了探究不同pH 是否对气孔的开度有所影响。3、 技术方案（ 资料收集、资料分析、方案设计、实验实施、实验小结 ）4、 仪器药品仪器 : 光照培养箱大烧杯 6 套培养皿小烧杯 6 个 容量瓶2

7、50mL 100mL 各 1个 显微镜 测微尺药品 : 柠檬酸磷酸缓冲液（0.1mol/L 柠檬酸、 0.2mol/L 磷酸氢二钠）详细配置见植物生理学指导6 。五、实验材料菠菜6、 实验步骤1、配置pH为3、4、5、6、7的溶液各50mL2、在5个培养皿中分别加入 50mL pH为3、4、5、6、7的溶液3、取校园植物 （ 菠菜叶） 撕去下表皮若干分别放在上述5 个培养皿中。蒸馏水做对照组。4、培养皿放入25?光照培养箱中，培养1 个小时5、 分别在显微镜下观察气孔的开度。6、 记录表一 不同pH对气孔开度的开度记录横径纵径7、 预期结果1、pH升高会导致气孔关闭。随着pH的升高气孔开度越来越小参考文献:1 潘睿炽 , 王小箐 , 李娘辉，等. 植物生理学M. 高等教育出版社 ,2008,(7):23-27.2 田秀红 , 李广敏 . pH 作为逆境胁迫信号的研究进展J. 植物学通报,2001, 18(4): 466-4723张华，刘子会，马春红，等.干旱胁迫下玉米木质部汁液pH和ABA含量 变化及其与气孔关系J. 河北农业科学, 2004, 8(2): 35-39. 4 杨毅 . 气孔保卫细胞壁弹性模量&与pH的关系D.中国农业大学,2006.5 王晓黎 , 崔世茂 ,