植物实验指导书

《环境生理学》试验指导书 试验一、植物气孔分布的观看根底学问〔Stomata〕是由植物叶片表皮上成对的保卫细胞以及之间的孔隙组成的结闭〔景天科的植物除外〕。2-4间隙〔气室〕。浮水植物的气孔只在上表皮分布，陆生植物叶片的气孔在上下表皮都可能柄和卷须上也有气孔存在。气孔的大小随植物种类和器官而异，一般长约20-40μm，5-10μm2023-4000气孔的开闭机理：当肾形保卫细胞吸水膨胀时，细胞向外弯曲，气孔张开，而中间彼此离开，气孔张开，失水时两头体积缩小中间局部合拢，气孔关闭。试验材料与器具植物叶片、培育皿、刀片、镊子、毛笔、清水、透亮指甲油仪器设备显微镜〔BX51,OlympusCO.,Japan〕操作步骤徒手制片徒手临时切片法在培育皿中放入清水，将欲切材料断面沾水，以左手拇指、食指、中指捏住〔手腕不必用力〕。切片时动作要快速，材料一次切下，切忌停顿或拉锯片，置于显微镜下即可观看气孔。留意：1〕整个切片过程中均用清水润湿材料和刀面；费时；切片过程中有时因用力不均或刀不锐利而消灭切片倾斜的现象，要准时修正；指甲油涂抹撕取制片法将植物叶片开放，去除外表灰尘，假设外表有水，用吸水纸吸干。将指甲油均匀3-8min〔受光照、风等影响，晾干所需时间不一〕，薄膜自然开放。盖上盖玻片后作为临时切片，置于显微镜下即可观看气孔。显微镜观看，同时用手调整反光镜和集光器，使镜内光亮度适宜。镜内所看到的范围叫视野。放片。把切片放到载物台上，被观看的部位对准物镜，用压片夹固定切片。后左眼从目镜向内观看，并转动粗准焦螺旋使镜筒缓慢上升，直至看到物象为止CCD〔拍摄同时可以镜下观看〕或两档〔只能拍摄〕即可。局部恢复原位。先用软的擦镜纸或吸耳球去除光学元件上明显的灰尘；用镜头纸蘸取少量擦镜液〔乙醚:无水乙醇=7:3(V/V)配置〕，轻轻擦去镜头上的油污。旋钮，以免损伤齿。灯室冷却后再盖上防尘罩，以免发生火灾。图1显微镜下洋兰叶片的气孔状况 图2显微镜下铁皮石斛的气孔状况《环境生理学》试验指导书 试验二、植物叶绿素含量的测量根底学问叶绿素〔Chlorophyll〕作为绝大多数绿色植物叶绿体中含量最多的色素，是的测量方法，可以使用颖而活体的叶片直接进展测量。叶绿素的分光光度法的测量原理叶绿素不溶于水，易溶于有机溶剂，通常利用丙酮、酒精等有机溶剂对其浸提后进展分光光度测量。依据朗伯-比尔〔Lambert-Beer〕定律，当一束单色通过液对光的吸取度与溶液浓度及液层厚度的乘积成正比。该方法的数学表达式为：A=ECLA为吸取度，也叫光密度；E为比例常数，数值等于液层厚度为1cm，溶液浓度为1%〔1g100ml-1〕时的吸取度值；C为溶液浓度，单位为g100ml-1；L为液层厚度，一般为1cm。假设溶液中有数种吸光物质，则此混合液和性。欲测定叶绿体色素的混合提取液中的叶绿素a和叶绿素b的含量，只需测定Da、b数即可求出其浓度。663645nm，ab663nmnm16.7545.60，依据加和性原则列出以下关系式：D663=82.04Ca+9.27Cb 〔1〕D645=16.75Ca+45.60Cb 〔2〕D645663nm645nmCa、Cba、bmgm-3CaCb，CaCbCT。叶绿素的活体测量法的测量原理基于植物叶片对光的反射、吸取和透过光谱特性而研制的便携式仪器即可进展Minolta650nm940nm过植物叶片后的光学密度差原理开发的SPAD〔Soil&plantanalysisdevelopment〕叶绿素计〔SPAD-502,Minolta,Japan〕已被广泛应用于各种植物叶片的叶绿素测量和植物氮素养分快速诊断。试验材料与器具植物叶片、体积比为80%的丙酮溶液〔现用现配〕、15ml带盖或带塞试管、剪刀仪器设备便携式叶绿素计〔SPAD-502,Minolta,Japan〕、分光光度计〔UV2100，上〕，万分之一天平〔FA1204B，上海周密科学仪器〕操作步骤叶绿素的活体测量SPAD502“CAL”时，空按一下叶室进展校准，听到“NO1---”即可测量。测量时应留意将叶片夹在测量窗口，且同一个叶片应测量不同位置后进展平均前方可作为该叶片的叶绿素浓度的相对评价。留意：测量时不取叶片边缘的部位，也不取叶脉中心与叶柄处。叶绿素的分光光度法测量0.05g/0.1g/0.2g〔0.05g或g〕，10mL80%丙酮溶液的试管中，加盖或塞后放置在阴凉暗黑条件或4℃冰箱内浸提12-16小时。待叶片完全变白后作为叶绿素的提取液待用。留意：1〕80%丙酮溶液使用纯的丙酮溶液与超纯水依据体积比8：2进展配制；2〕叶片较厚时可适当延长浸提时间。〔2〕测量。将提取液摇匀，倒入干净的比色皿中，以80%丙酮溶液做参比，使用分光光度计分别测量其在663nm645nm的吸光度值D663、D645，依据ArnonCa=12.72D663-2.59D645Cb=22.88D645-4.67D663CT=Ca+Cb=20.29D645+8.05D663WW总叶绿素含量〔ChlT，mgg-1〕=CT×V/W其中，V：提取液的体积〔L〕；W：浸提时称取的叶片重量〔g〕。留意：1〕丙酮为有刺激性气味的挥发性有机溶剂，试验过程中请戴手套和口罩；正常范围时，需先用背景溶液〔80%丙酮〕稀释后，再使用分光光度计进展测量；测量完成后，将分光光度计正确关机；试验完毕后将试验台面清洁干净、试管和比色皿准时清洗；留意将比色皿先用酒精冲洗2次，再用清水反复冲洗干净。《环境生理学》试验指导书 试验三、叶片分光光谱特性的测量根底学问植物叶片的光谱响应高等绿色植物对光的吸取是有选择性的，主要集中在400～460nm的蓝紫区和600nm450nm〔蓝色〕540nm〔绿450nm〔蓝色〕四周有一个吸取带，但是由于叶绿素的吸取带也在这个区域内，所以这两种色素在植物叶片的光谱响应模式中起主导作用。在光谱的近红外波段，植物叶片的光谱特性主要受植物叶子内部构造的把握〔45-50%〕，透过率高〔45-50%〕，吸取率低〔<5%〕。在可见光波段与近红外波段之间，即大约760nm特征，是今年来植物养分诊断争论的重点光谱区域。很多种类的植物在可见光波段的光谱响应的差异小，但近红外波段的反射率反射率〔85%〕，这是由于附加反射率的缘由，由于辐射能量透过最上层的叶子后，将被其次层的叶子反射，结果在形式上增加了第一层叶子的反射能量。在中红外光波段，绿色植物叶片的光谱响应主要表现为1400nm、1900nm和2700nm2700nm根本振动吸取带。1900nm，1100nm，960nm1400nm1900nm影响叶子在中红外波段光谱响应的主要谱带。1100nm960nm和叶子厚度的函数。随着叶子水分削减，植物中红外波段的反射率明显增大。叶片分光光谱特性的测量原理任一物质对不同波长的光〔电磁波〕的吸取和反射都不同，物质的这种对不谱特性的主要物质有叶绿素、蛋白质、水分和含碳化合物。积分球是漫反射测量中的常用附件之一，是具有高反射性内外表的空心球后到达检测器。试验材料与仪器设备材料：植物叶片的活体样本仪器：紫外可见近红外分光光度计〔UV3150，岛津制作所，日本〕操作流程仪器自检与校准条件进展测量。植物测量部位的选择55%的位置。叶片的透过光谱特性的检测点击菜单栏上的M键，在［仪器参数］标签，选择测定种类为透过率300-1100nm300-3200nm，扫描速度为Auto；狭逢带宽〔Slit〕20nm；S/RExchange360nm820nmTOW?设Star量即可。叶片的反射光谱特性的检测①确定反射率的测定。点击菜单栏上的M键，在［仪器参数］标签，选择测定种类为反射率〔Reflectance〕，设定测量波长范围300-1100nm或300-3200nm，扫描速度为中速，狭逢带宽〔Slit〕20nm；S/RExchange设定为。在参比光路的指定位置放入标准硫酸钡白板作为参比物进展基线校准，然Star②相对反射率的测定。点击菜单栏上的M键，在［仪器参数］标签，选择测定种类为反射率〔Reflectance〕，设定测量波长范围300-1100nm或300-3200nm，扫描速度为中速，狭逢带宽〔Slit〕20nm；S/RExchange设定为Inverse。然后在指定位置放入反光镜作参比物，进展基线校准然后自动调零；取Star8o。叶片的吸取光谱特性的检测将植物叶片置于分光光度计的大样品室中，并选好测量部位，利用积分球扫190-3200nm190-3200nm〔1-透过率-放射率〕计算得到300~3200nm，扫描速度为1nm360nm820nm20nm。留意：1〕取叶片的不同部位分别扫描后取其均值作为该叶片的分光光谱特性；2〕UV3150检查分光光度计的枯燥管。图1紫外可见近红外分光光度计 图2 的反射与透过分光光谱分布《环境生理学》试验指导书 试验四、叶片光合特性的活体测量根底学问与测量原理CO2H2OO2，光合速率是反映植物光合作用力气的重要指标。光合速率一般可依据植物对CO2CO2中CO2浓度的削减量或单位CO2浓度削减量所需的时间，再依据叶面积和同化室体积即可计算出叶片的净光合速率。〔主要是叶子〕以水蒸汽状态H2O室中的H2O浓度不断下降，记录单位时间内同化室中H2O浓度的削减量或单位H2O试验材料与仪器材料：植物叶片的活体样本仪器：便携式光合仪〔LI-6400, LI-CORInc., USA〕操作步骤机电源开关。仪器在启动后将显示“Is the IRGA connected?(Y/N)”，选择Y。选择正确的叶室的驱动程序后回车。LI6400教师〕调零步骤：管上端的螺母。关闭叶室，即压下黑色手柄并旋紧固定螺丝即可。在主菜单按F3按钮选“Calib Menu”项：选择“FlowMeterZero”项〔调气流量为零〕，回车。等待流速的电压读-0.5V+0.5VExit选择“IRGAZero”〔红外线气体调零〕，CO2〔20〕F3“AutoAll”键，完毕后选择“Exit”退出。F1“Store”来保存，按“Y”F5“Exit”退出。调零完成后，按“Escape”，回到主菜单。测量条件的设定〔Flow〕、CO2〔mixer〕、温度〔Tbleak°C、Tleaf°C〕、光照强度〔ParIn_μm〕、相对湿度〔RH〕等。〔5〕光合速率和蒸腾速率的测量F4“NewMeasurements”菜单进入测量菜单。F1“OpenLogfile”建立文件。回车后输入自己设定的文件名。当显示屏消灭提示“EnterRemark”时，输入需要的标记〔输入植物种类、样品号等〕，回车，显示测量菜单界面。夹入叶片前假设C行光合Photo值大于0.5-0.5，F5“Match”进展匹配。光合与蒸腾测量：夹上叶片〔让叶片布满整个叶室，标准叶室的叶面积为6CPHOTO〔推断标准〕F1“LOG”按钮即记录一组数据。叶片装入叶室后，光合速率可能会有临时下降现象，以后渐渐上升，一般经3-5min〔视植物状况而定〕后保持稳定。测量过程中主要记录：1〕Photo〔(μmolCO2m-2s-1)〕、Cond〔气孔导度(molH2Om-2s-1)、3〕Ci〔CO2(μmolCO2mol-1)〕、4〕Trmmol〔蒸腾速率(mmolH2Om-2s-1)。测量之前应将植物置于光下半小时以上，使气孔充分张开；2〕如测量叶片外表有水分灰尘，需留神擦拭掉；过程中，请勿硬拉硬扯或插拔仪器连接线。表1 便携式光合仪LI-6400的参数表〔主机显示屏测量菜单显示的参数说明，A-L〕CO2浓度(μmolCO2R_μml Prss_kPa大气压力(kPa)CO2mol-1)样本室CO2浓度(μmol 合作用有效辐射CO2S_μml ParIn_μmACO2mol-1)G(μmolm-2s-1)H2O(mmol外界光合作用有效辐射(μmolH2OR_mml ParOutμmH2Omol-1) m-2s-1)H2OS_mml样本室H2O(mmolBLC_mol总叶片边缘层导度(molm-2H2Omol-1)△CO2_μml(μmolCO2mol-1)H2OB△H2O_mml比)(mmolH2Omol-1)

s-1)Tblock°C冷却器温度(℃)HTair°C样本室温度(℃)Flow_μmlRH_S_%PhotoCondCCiTrmmol

(μmols-1)样本室内相对湿度(%)光合作用速率(μmolCO2m-2s-1)气孔导度(molH2Om-2s-1)ICO2(μmolCO2mol-1)蒸腾速率(mmolH2Om-2s-1)

Tleaf°C叶片温度(℃)HH:MM:SS