广州大学植物生理学实验缺素对辣椒幼苗生长影响

实验项目学院专业班级姓实验项目学院专业班级姓名学号指导教师实验日期实验二氮、磷、钾、铁元素对植物生长的影响生命科学学院生物技术生技142陈子禧1414300004江月玲2016年3月10日-2016年4月14日实验二、氮、磷、钾、铁元素对植物生长的影响题目：氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗生长的影响摘要本试验选用辣椒幼苗为材料，进行缺氮、缺磷、缺钾、缺铁的溶液培养，关键词辣椒幼苗，缺素溶液培养，植物生长，叶绿素TOC\o"1-5"\h\z前言1实验材料1\o"CurrentDocument"1材料选择1\o"CurrentDocument"实验方法1\o"CurrentDocument"1材料处理方法13.2形态特征的拍摄和辣椒株高、根长的测定23.3鲜重、干重和相对含水量的23.4叶绿素含量的测定23.5硝酸还原酶活性的测定33.6过氧化物酶活性的测定33.7过氧化物酶活性(POD)的测定3\o"CurrentDocument"实验结果和分析44.1氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗外部形态的影响5\o"CurrentDocument"4.2氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗幼苗株高和根长的影响5\o"CurrentDocument"4.3氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗鲜重、干重和相对含水量的影响8\o"CurrentDocument"4.4氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗叶片叶绿素含量的影响8\o"CurrentDocument"4.5氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗叶片硝酸还原酶活性的影响9\o"CurrentDocument"4.6氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗叶片过氧化物酶活性的影响9讨论10结论11\o"CurrentDocument"致谢12参考文献辣椒（Capsicum）是茄科植物辣椒的果实，为一年生草木植物。辣椒果实通常成圆锥形或长圆形，未成熟时呈绿色，成熟后变成鲜红色、黄色或紫色，以红色最为常见。辣椒的果实因果皮含有辣椒素而有有芬芳的辛辣味。因辣椒含有丰富的营养物质（维生素C含量在蔬菜中居第一位），所以辣椒是菜肴中不可缺少的营养食品之一。生命的显著特点是活细胞能从周围环境中吸收物质并利用这些物质建造自己的躯体或用作能源，植物有机体所需要的元素就是植物的营养元素。植物体19种必需元素中，以氮、磷、钾、铁的作用最为重要。辣椒对营养有较高的需求，在各种营养都充足的情况下才能保证果实的产量和品质，缺少一种营养元素都会导致不良症状的出现。关于辣椒生长各时期所需要的营养和缺素症状已有大量的报导，但是多偏重于地上器官形态的研究。关于缺素造成生理上的变化和内部物质的变化则报道较少，即使有都仅限于某一元素缺乏的报道，为了深入而全面的掌握各主要元素对辣椒生长的影响，本文利用了人工培养液缺素培养方法，在系统观察比较缺素外部的形态特征的基础上，侧重对植株叶片的各种生理指标的测定和对比四种元素对植物生长的影响来补充和完善对辣椒缺乏这四种元素症状的认识。2材料1材料选择选取健壮无病，约4-5cm高（出现两片真叶），长势基本一致的辣椒幼苗。3实验方法1材料处理方法挑选长势基本一致的辣椒幼苗移入装有不同培养液的培养缸中培养。每缸移入6株，每天补充蒸馏水，每两星期更换一次培养液。本实验采用5种处理，分别为完全液、缺N、缺P、缺K、缺Fe。每种培养液都培养2缸辣椒以保证实验材料的充足。此次实验以完全液培养组为对照组。各培养液组成如下表：贮存液配制800毫升配培养液所需的原液贮存液配制800毫升配培养液所需的原液ml数完全液缺N缺P缺K缺FeCa(NO)328888KHPO24888MgSO4*7H2O88888KC188168NaHPO248NaC18CaCl28螯合铁1.61.61.61.6微量元素0.80.80.80.80.8蒸馏水756.6765.6765.6765.6767.23.2形态特征（拍照）辣椒幼苗进行溶液培养第14d进行拍摄3.3植株具体数据：（分别在溶液培养前和第14d进行测定，每组处理的株高、根长、叶片数测定2次，所得的数据取平均值作为测定结果。）3.3.1植株株高、根长的测量。直接用直尺测量3.4鲜重、干重和含水量的测定3.4.1鲜重、干重和含水量的称量将样品迅速剪成小块，装入已知重量W的称量瓶中盖好，在分析天平上准确称量重量，称得瓶与鲜样品总重为W】。然后于105oC烘箱中干燥4〜6小时。关掉烘箱电源，待其温度降至60〜70oC后盖上称量瓶盖子，取出放在干燥器中冷却至温室，再用分析天平称重，重复操作，直至恒重为止。称得重量为瓶与干样品总重量为w2。3.4.2计算结果样品鲜重：Wf=W「W样品干重：Wd=W2-W含水量（%）=（Wf-Wd）/Wf3.5叶绿素含量的测定（分光光度法）3.5.1提取叶绿素取材料的叶片0.5g，加入纯丙酮酸5ml（CaCO3，石英砂）一研磨，加入80%丙酮酸5ml-过滤-用80%丙酮酸定容至20ml。3.5.2测量光密度测定叶绿素在663nm和645nm出的光密度值，以80%丙酮为空白对照测定。3.5.3计算结果根据测量得到的光密度OD663、OD645,代入以下公式1计算溶液中叶绿素a的浓度（Ca），代入公式2计算得到叶绿素b的浓度（Cb）,代入公式3计算得到叶绿素总浓度（Ct）⑸。公式Ca=12.7OD663-2.69OD645Cb=22.9OD645-4.68OD663Ct=20.2OD645+8.02OD6633.5.4叶绿素含量（mg/g.鲜重）=叶绿素浓度（mg/L）*提取液总量（ml）样品鲜重*10003.6硝酸还原酶活性的测定（磺胺法）3.6.1提取待测溶液将新鲜叶片水洗，用吸水纸吸干水分，剪碎，在天平上称取等量的叶片两份，每份0.5克，分别置于含有下列溶液的三角瓶中。（1）0.1mol/L磷酸缓冲溶液5ml+蒸馏水5ml。（2）0.1mol/L磷酸缓冲溶液5ml+0.2mol/LKNO5ml。3然后将三角瓶置于真空干燥器中，接上真空泵抽气，放气后，叶片即沉于溶液中，（如果没有真空瓶，也可以用20ml注射器代替，将反应液及叶片一起倒入）3.6.2NO-的测定2保温30分钟结束时，吸取反应溶液1ml于一试管中，先加入磺胺试剂2ml，后加入a-萘胺试剂2ml，混合摇匀，静置30分钟，用分光光计进行比色测定，比色时用520nm波长，记下光密度。3.6.3计算酶活性测得样品光密度，代入以下公式1算出反应液的NO2-含量；然后再按公式2计算硝酸还原酶的活性。公式1提取液中NO2-含量（Pg/mL）=8.288xOD520-0.032硝酸还原酶活性（PgNO/gFW.h）=（NO2-含量x10）/（样品重x提取时间）3.7过氧化物酶活性（POD）的测定3.7.1制定待测溶液0.4g材料一研磨一匀浆一离心（4000转/分）一上清液待用3.7.2测量吸光度值比色，测光密度值：调波长、调零，先往比色杯中加入2ml的反应液，放进比色计，然后快速地加入1ml的酶液，计时，先读第一个原始数据，然后每30秒读一次，共读5个数据。3.7.3计算结果以每分钟光密度变化值表示过氧化物酶活性大小。E（ODn+1-ODn）X稀释倍数过氧化物酶活性二nX鲜重（g）X反应时间（min）过氧化物酶活性单位：△OD470/min•gFW

4实验结果和分析4.1形态特征（拍摄）4.1.1形态照片（图1.为3.21即培养第11天的生长情况）（图2.为4.06即培养第26日的生长情况）4.1.2结果分析从相片可以看到完全液培养的植株生长最好，从颜色上来看，缺氮组的黄色最明显，而缺铁组叶色偏红，缺钾和缺磷组的叶色相似。以株高为例，完全液＞缺铁组〉缺磷组＞缺氮组〉缺钾组，综合以上现象发现，生长状况最不好的为缺铁的植株，可以见到，幼苗十分矮小，叶片数量少，茎秆红色，说明缺铁不但影响叶绿素的合成，也影响到植株蛋白质等物质的合成，也就是说，缺铁比缺其他三种更为严重。

4.2氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗幼苗株高和根长的影响4.2.1实验结果表1氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗株高的影响cm处理种植天数：0d种植天数:14d株高/cm占对照％株高/cm占对照％完全液-100.0020.88100.00缺铁一-13.1062.74缺磷--11.1553.40缺钾--9.42545.14缺氮--10.5050.29表2氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗根长的影响cm种植天数：0d种植天数：14d处理-根长/cm占对照％根长/cm占对照％完全液-100.0014.33100.00缺铁—3.6025.12缺磷--14.50101.19缺钾-15.14105.68缺氮--14.0097.704.2.2结果分析从记录结果来看，跟完全液的植株相比，缺钾的植株长得最矮小，而缺铁的植株根长最短其他缺素植株也出现了不同程度的矮小。缺铁导致光合作用、呼吸作用中的细胞色素和非血红铁蛋白合成受阻，导致幼叶缺少叶绿素，有机物合成减少，植株无法生长。缺磷时，导致细胞分裂减慢，生长缓慢，因此看到缺磷的幼苗明显比完全液的幼苗长的慢。而缺钾的植株明显根比较小、短，容易倒伏，因为钾在根尖、形成层等分裂活动旺盛的部位作用大。缺氮的辣椒幼苗会出现分支少，这是因为氮元素为植株提供氨基酸合成的原料，缺乏氮的植株蛋白质合成受阻。

4.3氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗鲜重、干重和相对含水量的影响4.3.1实验结果表4氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗鲜重、干重和相对含水量的影响g全株（每株）种植天数（14d）处理鲜重/g占对照％干重/g占对照％含水量％占对照％完全液1100.000.119100.0088.1100.00缺铁1100.000.37310.9262.9071.40缺磷0.99499.400.139116.8185.9997.62缺钾1100.000.196164.7180.3591.20缺氮1.002100.020.205172.2779.5090.244.3.2结果分析由表4可知，由表4可知，含水量大小顺序：完全〉缺磷〉缺钾〉缺氮〉缺铁；植株含水量多，说明有机物合成量少，细胞中大部分被水占据，以至于灰分很少。由表中可以得知，缺铁对植株的有机物合成影响最大，因为缺铁的植株，光合作用过程都受到抑制，叶绿素合成明显受阻，导致生长慢，且植株矮小，根系较短，可初步判断为吸水能力严重削弱。4.4氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗叶片叶绿素含量的影响4.4.1实验结果表5氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗叶片叶绿素总含量的影响OD值种植天数：28d处理-叶绿素总含量（0。值）占比（％）完全液0.6682100.00缺磷0.629894.25缺铁0.395859.23缺钾0.608391.03缺氮0.359053.73备注：因本次实验测定叶绿素含量时仅有一个OD值，故无法以叶绿素a、叶绿素b分别区分出来，所以我们本次采用一个OD值进行叶绿素总量的比对，从而得出结论4.5.2结果分析由表5可知，叶绿素含量大小关系为：完全液〉缺磷〉缺钾〉缺铁〉缺氮。由此说明，缺磷虽导致细胞分裂缓慢，但是叶绿素相对含量增高，因为磷元素对于叶绿素的合成过程及其构成占比较小，因而与完全液相比差异不大，而缺氮、缺铁对叶绿素的影响就十分明显了，因为氮、铁是叶绿素的重要组成部分，所以可见，铁、氮对叶绿素的合成十分重要。4.6氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗叶片硝酸还原酶活性的影响4.6.1实验结果表6氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗叶片硝酸还原酶活性的影响以molNO2-/gFWh处理种植天数：28d硝酸还原酶活性占对照％完全液14.22100.00缺铁7.9255.70缺磷5.7640.51缺钾11.3079.47缺氮6.6646.844.6.2结果分析由表6可以看出缺氮和缺磷对辣椒幼苗的硝酸还原酶活性影响最大，而缺钾对该酶活性没多大影响，。活性顺序为：完全〉缺钾〉缺铁〉缺氮〉缺磷。缺氮的植株硝酸还原酶活性低，是因为植株中长期缺氮，因而硝酸还原酶的数量也就少，所以还原硝酸的能力也就下降4.7氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗叶片过氧化物酶活性的影响4.7.1实验结果表7氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗叶片过氧化物酶活性的影响△皿470处理种植天数：28d过氧化物酶分光度值占对照％完全液0.120100.00缺铁0.121100.83缺磷0.09478.33缺钾0.09375.50缺氮0.08066.674.9.2结果分析由表7可知，过氧化物酶活性大小顺序为：缺铁〉完全液〉缺磷〉缺钾〉缺氮由此说明，缺乏某营养素未必会导致功能减少，相反，会有所增加，例如缺铁的辣椒幼苗，其过氧化物酶的活性要比完全液的高。这可能是由于长时间缺磷，植株企图通过增加过氧化物酶的活性来弥补缺磷造成的影响，因此在测定的时候可以见到其吸光度值递增的速度比其他植株的要快很多。但依然可以确定的是，氮对于植物来说是十分重要的元素，对其蛋白质及酶的合成十分必要，所以可以观察到缺氮对过氧化物酶合成和活性影响都很大。5讨论本次实验无论在进行的时间和筹备都是前所未有的，由刚开始的配液到后来的不断培养观察、记录，都十分考验耐心和细心。在每次的补水，扶苗过程中，都能够体验都水培过程中的那种乐趣，也体会到水培对于辣椒种植来说仅是一个实验方法，目前还难以推广到农业生产方面。另外也掌握到实质上，水培方法是研究缺素对植物生长影响的重要途径，所以掌握该途径同时也是为了更好地为以后的生物路铺垫。亦同时盼望在科技的发展中，水培技术可以更为广泛地应用到各种植物，为现今农业用地日益减少的情况提供更为合理的解决方案从而更有利于人类生产发展6结论6.1.氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗的株高和根长的影响植株都表现为矮小瘦弱，其中以缺钾的最为严重。而对于根长而言不同缺素培养其表现出的影响也不同，缺氮、缺磷培育的辣椒幼苗根长大大少于对照组，而缺铁培育的辣椒幼苗根长则与对照组相差不远，说明缺铁培养对幼苗根的生长影响不大，而缺氮或磷则会对幼苗根的生长不利。6.2氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗鲜重、干重和相对含水量的影响由植株测量数据可知，完全液辣椒幼苗的相对含水量最高为88.1%，缺氮缺磷缺钾均对相对含水量的影响不大，分别为79.50，85.99，80.35%。但是缺铁对相对含水量的影响最大，缺铁组的相对含水量仅有62.9%，证明缺铁培养对辣椒幼苗的含水量影响最大。6.3氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗叶片叶绿素含量的影响叶绿素含量大小关系为：完全液〉缺磷〉缺钾〉缺铁〉缺氮，由以上测量数据可见氮、铁是叶绿素的重要组成部分，所以可见，铁、氮对叶绿素的合成十分重要。6.4氮、磷、钾、铁元素对辣椒幼苗叶片硝酸还原酶活性的影响缺氮和缺磷对辣椒幼苗的硝酸还原酶活性影响最大，而缺钾对该酶活性没多大影响，。活性顺序为：完全〉缺钾〉缺铁〉缺氮〉缺磷。缺氮的植株硝酸还原酶活性低，是因为植株中长期缺氮，因而硝酸还原酶的数量也就少，所以还原硝酸的能力下降6.5氮、磷