植物生理學(xué)實(shí)驗(yàn)詳解

1、植物組織中 ETH （乙烯）釋放量的測定 測定原理： ACC 是乙烯合成的直接前體，為了更好地了解乙烯對植物的調(diào)節(jié)作用，有必要測定植物中 ACC 的含量，在冷卻的 Hg+ 存在下， NaClO 專一地使 ACC 轉(zhuǎn)化成乙烯。ACC ：1-氨基環(huán)丙烷 -1-羧酸測定中氣相色譜儀用的是氫火焰檢測器 FID 。色譜儀包括固定相和流動相。 由于固定相和流動相對各種物質(zhì)的吸附或溶解能力不同， 因此 各物質(zhì)的分配系數(shù)不一樣。當(dāng)待測樣（含 ETH 混合氣體）加入固定相以后，不斷通以流動 相（通常為氮?dú)?、氫氣）待測物不斷再分配，最后按照分配系數(shù)大小順序依次被分離，并進(jìn) 入檢測系統(tǒng)被檢測，檢測信號的大小，反映出

2、物質(zhì)含量的多少，在記錄儀上呈現(xiàn)色譜圖。 判斷氣相色譜儀氫火焰檢測器是否點(diǎn)燃的 3 種方法？如何判斷檢測器已工作？1、將不銹鋼鑷子接觸到檢測器的噴扣處，若鑷子上有水珠證明氫氣已被點(diǎn)燃；2、根據(jù)記錄筆的位置來判斷；3、微電流放大器的“引燃開關(guān)”切換“引燃”時，檢測器如發(fā)出撲聲火焰已被點(diǎn)燃。結(jié)果分析： 經(jīng)冷凍的蘋果 ETH 釋放速率低于常溫的乙烯釋放速率。 經(jīng)低溫處理 ACC 合成酶 的形成受到損傷和影響，從而降低乙烯的合成與釋放。3 大溫度 3 大氣流量：基線成一直線表明穩(wěn)定了柱溫 80 度 進(jìn)樣器溫度 120度 檢測器溫度 140 度N2 流量 35 微升每分鐘 400 H2 流量 45 微升每

3、分鐘 55 千帕 空氣流量 350 微升每分鐘40 千帕二 植物組織中脂肪氧化酶活力測定原理 根據(jù)基質(zhì)濃度一定，反應(yīng)體系中溶解氧濃度的變化與酶活力大小呈線性相關(guān)原理進(jìn)行 測定。 LOX 氧化多元不飽和脂肪酸生成具有共軛雙鍵的過氧化物時消耗氧氣，溶液中氧濃 度的減少速率與酶活力大小成正比，用氧電極可精確的測定酶活力。結(jié)果：經(jīng)過干旱處理的小麥組織中 LOX 活力低（受干旱條件的誘導(dǎo) LOX 基因的表達(dá)） 注意事項(xiàng)： 1 測定時，維持溫度恒定，氧電極對溫度變化非常敏感 ;2 反應(yīng)杯中不應(yīng)有氣泡，否則會造成信號不穩(wěn)3 進(jìn)行試驗(yàn)時要保持磁轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，以平衡氧氣濃度4 電極使用一段時間后， 在陽極上形成一

4、層氧化膜， 使電極的靈敏度下降， 需要用清潔劑清 潔陽極。三 半傷害溫度的求算1 以傷害度為縱坐標(biāo)，溫度為橫坐標(biāo)，制作曲線，50% 傷害對應(yīng)的溫度即半傷害溫度；2 以 Logistic 生長曲線方程擬合 Y=K/（1+Ae -BT）Y 傷害度（相當(dāng)于脅變） K 最大外滲量T 溫度（相當(dāng)于脅強(qiáng)） A ，B 常數(shù)據(jù)Logistic方程，以Ln （ K/Y ） -1 ）為縱坐標(biāo)，以T為橫坐標(biāo)作圖，的一直線，直線與橫 軸交點(diǎn)即半傷害溫度。半傷害溫度的生理意義， 半傷害溫度通?？捎脕肀硎局参飳Ω邷鼗虻蜏乜剐缘拇笮?。 在高溫 傷害情況下， 若半傷害溫度高， 說明對高溫傷害抗性強(qiáng)； 在低溫傷害時， 則半傷害

5、溫度越低， 植物對低溫傷害抗性強(qiáng)。對于其他逆境，具有相應(yīng)的生理意義。但是對于高溫傷害，同樣以Ln （ K/Y ） -1 ）為縱坐標(biāo)，以 T 為橫坐標(biāo)作圖，發(fā)現(xiàn)做出的不是直線而是 S 型曲線。四 蒸汽壓滲透壓計(jì)測植物組織滲透勢蒸汽壓滲透壓計(jì)的工作原理1 原理 對于一種溶液來說，溶質(zhì)顆粒數(shù)的增加改變了溶劑分子的自由度，導(dǎo)致溶劑分子主 要特征的改變。 這些溶液特征的相對變化與溶液中粒子的增加量呈線性相關(guān)，所以稱他們?yōu)?溶液的“ 依數(shù)性 ”。溶液的依數(shù)性（ colligative ）是指這種特性依賴于溶解在溶液中的粒子數(shù)量，而與各種溶 質(zhì)的性質(zhì)無關(guān)。在用蒸汽壓滲透壓計(jì)測溶液滲透勢時， 10ul 的樣品

6、通過移液器加到潔凈的濾紙圓片上， 濾紙 圓片放到載物臺上進(jìn)入樣品小時并封閉。 儀器的溫度探頭是一個熱電偶溫度計(jì)， 它與小室形 成一個整體。 這種敏感的溫度探頭以獨(dú)特的能量平衡理論為基本原理， 測量小室中露點(diǎn)的下 降，通過露點(diǎn)下降直接測出溶液蒸汽壓。滲調(diào)能力（ OA ）：在干旱、腌漬、寒冷等條件下植物細(xì)胞主動積累溶質(zhì)，從而降低細(xì)胞的滲 透勢，降低水勢，增強(qiáng)吸水能力，維持細(xì)胞膨壓，維持光合作用。蒸汽壓滲透壓計(jì)優(yōu)點(diǎn)： 1 不需要改變樣品的物理狀態(tài)， 樣品用量少； 2 任何生物液體均可進(jìn) 行常規(guī)測定； 3 樣品的物理特性測定， 如粘度質(zhì)量均不影響蒸汽壓滲透壓計(jì)； 4 儀器的機(jī)械 復(fù)雜程度小，測定具有良

7、好的可靠性。OA 的計(jì)算： OA=結(jié)果：正常，中度水脅，嚴(yán)重水脅滲透勢測定方法： 質(zhì)壁分離法測定基態(tài)滲透勢； 冰點(diǎn)下降法測定組織滲透勢 （ 1 試管不干凈， 旱凍； 2 有氣泡 不凍）；露點(diǎn)法測植物組織水勢；蒸汽壓滲透壓計(jì)測植物組織滲透勢。 滲透勢下降， OA 增加，葉的 OA 根的 OA植物組織水勢的測定方法： 液相平衡法（小液流法和稱重法） ，氣相平衡法（露點(diǎn)法） ，壓力 平衡法（壓力室）植物組織滲透勢測定方法： 質(zhì)壁分離法 冰點(diǎn)下降法 蒸汽壓滲透壓計(jì)法 露點(diǎn)法五 壓力室法測植物組織水勢和 P-V 曲線1 原理： 在蒸騰植物中，其導(dǎo)管內(nèi)水柱按“內(nèi)聚力學(xué)說”被蒸騰拉力牽拉得很緊，承受著巨 大

8、的負(fù)壓，連貫的向上運(yùn)輸。當(dāng)葉片或枝條被切斷時，離體葉（枝條）切口處汁液由于張力 的作用要縮回木質(zhì)部導(dǎo)管內(nèi)，知道這些汁液在穿過半透膜時被阻止。離體葉 （枝條）裝入壓 力室鋼管內(nèi)， 逐漸加壓， 直到導(dǎo)管中液流恰好在切口處顯露時， 表明外部壓力抵償了完整植 株導(dǎo)管中的原始負(fù)壓。這時所施加的壓力稱為平衡壓。P-V 曲線測定測定 P-V 曲線時，應(yīng)首先將植物樣品水合至飽和狀態(tài)，以后在逐漸增高平衡壓的過程中將 植物組織中的水分逐步壓出來， 這種情況類似于水飽和的組織因失水而轉(zhuǎn)向萎蔫以致嚴(yán)重脫 水的過程。 實(shí)驗(yàn)證明一般從導(dǎo)管中被壓榨出來的汁液， 都是純凈水， 表明細(xì)胞膜的半透性并 未因加壓而受損， 細(xì)胞中的

9、溶質(zhì)也沒有隨水分外滲而漏失。 因?yàn)榭捎梅短鼗舴蜿P(guān)于溶液的滲 透壓與溶解一定量溶質(zhì)的體積成反比的理論來闡明 P-V 曲線的壓力和體積之間的關(guān)系。植物細(xì)胞水勢的組成可由下式表示：2 w= 2 s+ 2 p+ 2 m一般情況下襯質(zhì)勢（2 m）很小，可忽略不計(jì)，即 2 w= 2 s+2 p當(dāng)植物器官失水萎蔫時，細(xì)胞膨壓消失（ 2 p=0）,2 w=2 sVant Hoff 定律：2 n =RTNs （1/V）（1）式中：2 n -溶液滲透壓（滲透勢）；V-溶液體積；T-絕對溫度；Ns-溶質(zhì)的滲摩爾數(shù)。由于R、T、Ns均為常數(shù)，故三者乘積RTNs亦為常數(shù)，用 K表示，則公式（1）為：s=K （ 1/V）

10、（2）每次加壓后測出的平衡壓 P應(yīng)等于其水勢2 w的絕對值，即2 w=-P ,已知2 w= 2 s+ 2 p在膨壓消失以后2 p=0，此時2 w= 2 s=-P據(jù)此可將式（2）寫成： w=K（1/V）定義： P-V 曲線是通過應(yīng)用壓力室為植物樣品繪制的壓力-容積曲線。P-V 曲線是一條由膨壓消失點(diǎn)前的曲線部分與膨壓消失點(diǎn)后的直線部分組成的復(fù)雜曲線。通過 P-V 曲線可以求得多種水分參數(shù)，利用這些參數(shù)可以推斷植物的水分關(guān)系狀況。這種 技術(shù)稱為 P-V 技術(shù)。以水勢（e W）為縱坐標(biāo)，以 RWC-1為橫坐標(biāo)作圖。（ 1 ） 萎蔫點(diǎn)時的相對含水量 :從曲線與直線的交點(diǎn)（萎蔫點(diǎn)）作縱軸的平行線，與橫坐

11、標(biāo) 的交點(diǎn)與 A ，取其倒數(shù)即為萎蔫點(diǎn)時的相對含水量。（ 2） 萎蔫點(diǎn)時的水勢 : 從萎蔫點(diǎn)作橫軸的平行線，與縱坐標(biāo)的交點(diǎn)即為萎蔫點(diǎn)時的水勢。（3） 飽和滲透勢e SO:作曲線的直線部分的延長線，交縱軸于點(diǎn)C,即為飽和滲透勢。（4）D E 兩點(diǎn)之差： P-V 曲線的曲線部分的平衡壓在各種相對含水量下的膨壓與直線延 伸部分之差。（5）F 點(diǎn)：萎蔫點(diǎn)，直線與曲線的交點(diǎn)。六 影響溶液電導(dǎo)或電導(dǎo)率的因素1 溶液濃度 : 單位體積溶液中離子數(shù)目越多，G、 K 越大。2 離子電荷 : 電荷越多， G 、K 越大。3 離子運(yùn)動速度 : 離子遷移越快， G、 K 越大。4 溫度 : 溫度升高，離子運(yùn)動加快，G

12、、 K 越大。測定過程中應(yīng)該注意的問題：1. 取材時避開粗大葉脈；2. 用同一臺儀器測定；3. 試管要干凈，用去離子水沖洗并烘干；4. 試管塞好蓋子，以免空氣進(jìn)入污染；5. 調(diào)溫時從低溫到高溫，升溫快于降溫；6要用適宜的溫度計(jì)，超過 50C用50-100 C溫度計(jì)，否則會燒壞溫度計(jì)，造成汞污染；7. 測定終電導(dǎo)（殺死）一定要冷卻到室溫，溫度高低直接影響電導(dǎo)率。8. 平衡的時間對測定結(jié)果也有較大影響。七 開放式氣路系統(tǒng)開放式氣路系統(tǒng)以氣泵為動力，空氣流經(jīng)同化室后排出，用IRGA （紅外儀）測量進(jìn)入同化室和流出同化室的空氣中 CO2濃度差，并按Pn=FX C/S,計(jì)算光合速率。開放式氣路優(yōu)點(diǎn)1 可

13、對光合速率做長時間的動態(tài)監(jiān)測2 系統(tǒng)恒態(tài)穩(wěn)定3 易實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)度 -光合曲線測定4易進(jìn)行CO2濃度控制，測定 CO2-光合曲線5 可精確測定光呼吸（通過氣孔）1.開放式氣路系統(tǒng)測定原理： 該氣路以氣泵為動力，空氣流經(jīng)同化室后排出，將葉片密閉于同化室內(nèi)，給以適 當(dāng)光照，空氣中的二氧化碳劉靜葉片后被光合作用所吸收，氣體中二氧化碳濃度降低，用IRGA 測量進(jìn)入同化室和流出同化室的二氧化碳濃度差，根據(jù)流量和被測定葉片的面積，計(jì)算光合速率：Pn=F* C/S式中Pn為光合速率，F(xiàn)為氣流流速， C為二氧化碳濃度差，S為被測定葉面積圖 a 中所示 IRGA 為雙氣室類型， 一氣室流經(jīng)參比氣，另一氣室流過分析氣，

14、 利用“差分式” 分析原理直接測出兩者二氧化碳濃度差， 對于大型同化室， 需要供給的氣流量很大， 不能直 接通過IRGA,則采取b采氣方式，利用氣泵從同化室的前端和后端個采出少量的氣體流經(jīng)IRGA。PARI I開放式氣路系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：(1) 保證葉室中的 C02和H20與環(huán)境條件相近，適宜長時間監(jiān)測植物光合、蒸騰、氣孔或呼 吸對環(huán)境條件的響應(yīng)。便于人為控制進(jìn)入葉室的 C02和H20,容易實(shí)現(xiàn)人工控制條件下的測定；如果配有C02源，可任意設(shè)定C02濃度，實(shí)現(xiàn)C02 光合曲線的測定；如果配有光源，可任意設(shè)定光照強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)光-光合曲線的測定；控制供氣中的濕度，研究植物光合、氣孔、蒸騰對濕度的響應(yīng)；(6

15、) 便于利用配氣法測定光呼吸；開放式氣路系統(tǒng)的缺點(diǎn)：(1) 無法直接進(jìn)行群體光合速率的測定；(2) 不能測定土壤呼吸。2密閉式氣路系統(tǒng)P:氣泵；C:葉室;A:紅外分析儀；R:顯示屏Pn= C/ tx V/S C:C02濃度差； t:時間間隔；V:同化室與氣路系統(tǒng)體積；S:葉室中受光葉片的面積。原理：該氣路系統(tǒng)中，材料于同化室內(nèi)密封，無氣體交換，二氧化碳濃度將隨葉片的光合作用而下降，可用IRGA連續(xù)檢測同化室內(nèi)的二氧化碳濃度的下降速率而計(jì)算光合速率。密閉式氣路系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)：(1) 對紅外儀的精度要求不高，一般用單氣室紅外儀即可(2) 測定光合速率一個指標(biāo)時，不用精確測定流量(3 )方便進(jìn)行群體光合

16、速率的測定(4 )方便測定C02 光合曲線(氣孔開度滯后)密閉式氣路系統(tǒng)的缺點(diǎn)：( 1)測定過程中 C02 、 H20 濃度不斷變化，無法實(shí)現(xiàn)恒態(tài)測定；( 2)不能長時間連續(xù)監(jiān)測；( 3)需要精確測量整個氣路系統(tǒng)的的容積；( 4)容易漏氣，影響測定準(zhǔn)確性；( 6 )由于密閉，同化室的溫度容易升高。3 光 - 光合曲線測定步驟( 1)選取待測葉片夾入葉室； ( 2)在測定菜單狀態(tài)按“ Y ”鍵，轉(zhuǎn)換到參數(shù)菜單狀態(tài)； ( 3) 按 3 輸入光強(qiáng)度值；( 4)再按 Y 鍵返回到測定狀態(tài)， 光強(qiáng)度即為已經(jīng)改變?yōu)樵O(shè)定的數(shù)值； ( 5) 當(dāng)二氧化碳差值穩(wěn)定后，按 R 存儲結(jié)果； ( 6)然后重復(fù)“ 2-5

17、”步驟，改變不同的光照強(qiáng)度 測定光合速率； ( 7)用光強(qiáng)度對應(yīng)的光合速率制作光 -光合曲線。4 單葉測定注意事項(xiàng)( 1)光強(qiáng)度達(dá)到被測材料的光飽和點(diǎn)以上；( 2)在測定的時段內(nèi)空氣溫度、濕度變化不大；( 3)參比 C02 濃度穩(wěn)定(空氣中的 C02 濃度)；( 4)一天內(nèi)最佳的測定時間為 9:30-11:30 ；( 5)同一個處理測定 5-10 個葉片(重復(fù)) ；( 6)在強(qiáng)光下適應(yīng)之后進(jìn)行測定 ;( 7)測定相同葉位的葉片和葉片的同一部位。5 紅外氣體分析儀的工作原理 許多由異原子組成的具有偶極矩的分子，如二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、一氧化二氮、 水等在紅外光區(qū)都有特定的吸收帶， 紅外光

18、經(jīng)過該類氣體時， 與氣體分子振動頻率相同， 能 夠被氣體分子吸收， 使透過的紅外光能量減少， 被吸收的紅外光能量的多少與該氣體的吸收 系數(shù)、氣體濃度和氣層厚度有關(guān)，并符合朗伯 -比爾定律。據(jù)此可檢測出二氧化碳、水的濃 度，同時二氧化碳在 4.26 微米吸收波長最強(qiáng)，且不與水重疊，鋸齒可檢測到二氧化碳與水 的濃度值，從而準(zhǔn)確檢測到空氣中二氧化碳、水的含量。6 測定光光合響應(yīng)曲線時一定要從強(qiáng)光到弱光。為什么？ 如果被測定材料在光下沒有適應(yīng)好， 從弱光到強(qiáng)光測定， 每改變一個光強(qiáng)度需要 20-30min才能達(dá)到葉片的最大光合速率。從強(qiáng)光到弱光測定，每改變一個光強(qiáng)度需要2min 的穩(wěn)定時間。7 光光合曲線測定注意事項(xiàng)：( 1)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)測定時， 被測葉片必需在強(qiáng)光下適應(yīng)以后才能夠測定； 否則隨著照光時 間的延長， Pn 在不斷增加；(不論進(jìn)行什么參數(shù)測定都要在光下適應(yīng)后測定)( 2)參比 C02 穩(wěn)定(大氣 C02 濃度條件下) ；( 3)在測定的時段內(nèi)空氣溫度、濕度穩(wěn)定；( 4)改變一個光強(qiáng)度需要穩(wěn)定 2min 以上；( 5)從強(qiáng)光到弱