实验 3 植物细胞渗透势的测定（质壁分离法） 植物细胞的渗透势主要取决于液泡的溶质浓度，因此又称溶质势。渗透势与植物水分代谢、生 长及抗逆性等有密切关系。已知在干旱、盐渍等条件下，一些植物常在细胞内主动积累溶质， 以降低其渗透势，增加吸水能力，而在一定程度上维持细胞膨压，保障细胞的生长和气孔的开 放，这种现象叫做渗透调节作用。渗透调节能力的大小可以用逆境条件下细胞的渗透势的降低 值来表示，在水分生理与抗逆性生理研究中经常需要测定。 一、原理 将植物组织放入一系列不同浓度的蔗糖溶液中，经过一段时间，植物细胞与蔗糖溶液间将达到 渗透平衡状态。如果在某一溶液中细胞脱水达到平衡时刚好处于临界质壁分离状态，则细胞的 压力势（ Ψ p ） 将下降为零。此时细胞液的渗透势（ Ψ s ） 等于外液的渗透势 Ψ s 0 。 此溶液称为该组织的等渗溶液，其浓度称为该组织的等渗浓度，即可计算出细胞液的渗透势 （ Ψ s ）。实际测定时，因为临界质壁分离状态难以在显微镜下直接观察到，所以一般均以 初始质壁分离作为判断等渗浓度的标准。处于初始质壁分离状态的细胞体积，比吸水饱和时略 小，故细胞液浓缩而渗透势略低于吸水饱和状态时的渗透势称基态渗透势。 二、实验材料、试剂与仪器设备 （一）实验材料 洋葱鳞茎、紫鸭跖草、苔藓、红甘蓝或黑藻、丝状藻等。 （二）试剂 1 ． 1 mol/kg 蔗糖水溶液：称取预先在 60 ～ 80 ℃下烘干的蔗糖 34.2 g 溶于 100 g 蒸 馏水中，即为 1 质量摩尔浓度的蔗糖溶液。 2 ． 0.03 ％中性红溶液。 3 ．蔗糖系列标准液：取干燥洁净的小试剂瓶 9 支编号，用 1 mol/kg 蔗糖水溶液依据 C 1 V 1 =C 2 V 2 公式配制 0.30 mol/kg 、 0.35 mol/kg 、 0.40 mol/kg 、 0.45 mol/kg 、 0.50 mol/kg 、 0.55 mol/kg 、 0.60 mol/kg 、 0.65 mol/kg 、 0.70 mol/kg 等一系列不同浓 度的蔗糖水溶液（具体范围可根据材料不同而加以调整），贮于试剂瓶中，瓶口加塞以防蒸发 浓缩。 （三）仪器设备 显微镜，载玻片，盖玻片，温度计，尖头镊子，刀片，小培养皿（直径为 6 cm ），试剂瓶， 烧杯，容量瓶，量筒，吸管，吸水纸等。 三、实验步骤 1 ．取干燥、洁净的培养皿 9 套编号，将配制好的不同浓度的蔗糖溶液按顺序加入各培养皿， 使之成一薄层，盖好皿盖备用。 2 ．用镊子撕取（或用刀片刮取）供试材料的表皮，大小以 0.5 cm 2 为宜，迅速分别投入各 种浓度的蔗糖溶液中，使其完全浸入，每一浓度 4 ～ 5 片。同时记录室温。为了便于观察， 可先将切片于 0.03% 中性红内染色 5 min 左右，吸去水分，再浸入蔗糖溶液中，但如不染色 即能区别质壁分离时，仍以不染色为宜。 3 ． 5 ～ 10 min 后，取出表皮薄片放在滴有同样溶液的载玻片上，盖上盖玻片，于低倍显 微镜下观察，如果所有细胞都产生质壁分离的现象，则取低浓度溶液中的制片作同样观察，并 记录质壁分离的相对程度。如果在两个相邻浓度的切片中，一个切片没有发生质壁分离，另一 个切片发生质壁分离的细胞数超过 50 ％，则这两个浓度的平均值为其等渗浓度。每一制片观 察的细胞不应少于 100 个。检查时可先从中间浓度开始
实验 3 植物细胞渗透势的测定（质壁分离法） 植物细胞的渗透势主要取决于液泡的溶质浓度，因此又称溶质势。渗透势与植物水分代谢、生 长及抗逆性等有密切关系。已知在干旱、盐渍等条件下，一些植物常在细胞内主动积累溶质， 以降低其渗透势，增加吸水能力，而在一定程度上维持细胞膨压，保障细胞的生长和气孔的开 放，这种现象叫做渗透调节作用。渗透调节能力的大小可以用逆境条件下细胞的渗透势的降低 值来表示，在水分生理与抗逆性生理研究中经常需要测定。 一、原理 将植物组织放入一系列不同浓度的蔗糖溶液中，经过一段时间，植物细胞与蔗糖溶液间将达到 渗透平衡状态。如果在某一溶液中细胞脱水达到平衡时刚好处于临界质壁分离状态，则细胞的 压力势（ Ψ p ） 将下降为零。此时细胞液的渗透势（ Ψ s ） 等于外液的渗透势 Ψ s 0 。 此溶液称为该组织的等渗溶液，其浓度称为该组织的等渗浓度，即可计算出细胞液的渗透势 （ Ψ s ）。实际测定时，因为临界质壁分离状态难以在显微镜下直接观察到，所以一般均以 初始质壁分离作为判断等渗浓度的标准。处于初始质壁分离状态的细胞体积，比吸水饱和时略 小，故细胞液浓缩而渗透势略低于吸水饱和状态时的渗透势称基态渗透势。 二、实验材料、试剂与仪器设备 （一）实验材料 洋葱鳞茎、紫鸭跖草、苔藓、红甘蓝或黑藻、丝状藻等。 （二）试剂 1 ． 1 mol/kg 蔗糖水溶液：称取预先在 60 ～ 80 ℃下烘干的蔗糖 34.2 g 溶于 100 g 蒸 馏水中，即为 1 质量摩尔浓度的蔗糖溶液。 2 ． 0.03 ％中性红溶液。 3 ．蔗糖系列标准液：取干燥洁净的小试剂瓶 9 支编号，用 1 mol/kg 蔗糖水溶液依据 C 1 V 1 =C 2 V 2 公式配制 0.30 mol/kg 、 0.35 mol/kg 、 0.40 mol/kg 、 0.45 mol/kg 、 0.50 mol/kg 、 0.55 mol/kg 、 0.60 mol/kg 、 0.65 mol/kg 、 0.70 mol/kg 等一系列不同浓 度的蔗糖水溶液（具体范围可根据材料不同而加以调整），贮于试剂瓶中，瓶口加塞以防蒸发 浓缩。 （三）仪器设备 显微镜，载玻片，盖玻片，温度计，尖头镊子，刀片，小培养皿（直径为 6 cm ），试剂瓶， 烧杯，容量瓶，量筒，吸管，吸水纸等。 三、实验步骤 1 ．取干燥、洁净的培养皿 9 套编号，将配制好的不同浓度的蔗糖溶液按顺序加入各培养皿， 使之成一薄层，盖好皿盖备用。 2 ．用镊子撕取（或用刀片刮取）供试材料的表皮，大小以 0.5 cm 2 为宜，迅速分别投入各 种浓度的蔗糖溶液中，使其完全浸入，每一浓度 4 ～ 5 片。同时记录室温。为了便于观察， 可先将切片于 0.03% 中性红内染色 5 min 左右，吸去水分，再浸入蔗糖溶液中，但如不染色 即能区别质壁分离时，仍以不染色为宜。 3 ． 5 ～ 10 min 后，取出表皮薄片放在滴有同样溶液的载玻片上，盖上盖玻片，于低倍显 微镜下观察，如果所有细胞都产生质壁分离的现象，则取低浓度溶液中的制片作同样观察，并 记录质壁分离的相对程度。如果在两个相邻浓度的切片中，一个切片没有发生质壁分离，另一 个切片发生质壁分离的细胞数超过 50 ％，则这两个浓度的平均值为其等渗浓度。每一制片观 察的细胞不应少于 100 个。检查时可先从中间浓度开始
在找到上述浓度极限时，用新的溶液和新鲜的叶片重复进行几次，直至有把握确定为止。在此 条件下，细胞的渗透势与两个极限溶液浓度之平均值的渗透势相等。 将结果记录于表 5 – 1 中。 表 5-1 植物细胞渗透势测定记载表 实验人 日期 材料名称 实验室温度 蔗糖浓度（ mol/kg ） 渗透势（ Mpa ） 质壁分离的相对程度（作图表示） 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 四、结果计算 由所得到的等渗浓度和测定的室温，用下式计算供试溶液的渗透势（ Ψ s 0 ），即为细胞的 渗透势（ Ψ s ）。 Ψ s （ MPa ） = Ψ s 0 = - iCRT 式中， Ψ s 0 ——供试溶液的渗透势， MPa 。 i ——解离系数，蔗糖 =1 。 C ——供试溶液的浓度， mol/kg （以水作溶剂）。 R ——气体常数， 0.008314[L · MPa ／（ mol · K ） ] 。 T ——绝对温度，（ 273 + t ℃）， K 。 [ 思考题 ] 某种植物叶片吸水饱和时的渗透势经测定为﹣ 0.8MPa ，有用质壁分离法测出其渗透势为﹣ 0.9MPa ，请计算质壁分离状态的细胞液体积相当于饱和时的百分数
在找到上述浓度极限时，用新的溶液和新鲜的叶片重复进行几次，直至有把握确定为止。在此 条件下，细胞的渗透势与两个极限溶液浓度之平均值的渗透势相等。 将结果记录于表 5 – 1 中。 表 5-1 植物细胞渗透势测定记载表 实验人 日期 材料名称 实验室温度 蔗糖浓度（ mol/kg ） 渗透势（ Mpa ） 质壁分离的相对程度（作图表示） 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.55 0.60 0.65 0.70 四、结果计算 由所得到的等渗浓度和测定的室温，用下式计算供试溶液的渗透势（ Ψ s 0 ），即为细胞的 渗透势（ Ψ s ）。 Ψ s （ MPa ） = Ψ s 0 = - iCRT 式中， Ψ s 0 ——供试溶液的渗透势， MPa 。 i ——解离系数，蔗糖 =1 。 C ——供试溶液的浓度， mol/kg （以水作溶剂）。 R ——气体常数， 0.008314[L · MPa ／（ mol · K ） ] 。 T ——绝对温度，（ 273 + t ℃）， K 。 [ 思考题 ] 某种植物叶片吸水饱和时的渗透势经测定为﹣ 0.8MPa ，有用质壁分离法测出其渗透势为﹣ 0.9MPa ，请计算质壁分离状态的细胞液体积相当于饱和时的百分数