14.植物组织的水势和渗透势 植物组织的水势和渗透势14 水是植物体的主要组成部分,水不仅能使原生质保持溶胶状态,以维持细胞旺盛的代谢 活动:而且水还是植物体内许多代谢过程的原料或媒介,并有助于维持细胞的紧张度,促进 细胞保持固有的形态。在自然环境中,植物体表现为吸水还是失水,与植物组织的水势和渗 透势有密切联系 实验目的: 1.了解水分在植物生命活动中的作用。 2.了解植物体内不同组织和细胞之间,植物与环境之间水分的转移与植物组织的水势 及渗透势的关系 3.学习测定植物组织水势和渗透势的基本方法 实验内容: 1.用小液流法测定植物组织的水势 2.用质壁分离法测定植物组织的渗透势 实验步骤 1.植物组织的水势 水势是水的化学势,植物细胞与相邻细胞或外界环境之间水分的移动,决定于细胞水势 的大小,水总是从水势高的部分向水势低的部分移动。因此,当植物细胞与外液接触时,若 其水势低于外液时,细胞吸入水分,外液浓度上升;反之细胞排出水分,外液浓度下降;若 二者相等时,外液浓度不变。 一种溶液当其浓度不同时,比重也不同。将浸泡组织后的溶液小滴置于原浓度溶液时, 浓度下降的溶液小滴由于比重下降将在原溶液中上升,反之下沉,液滴基本不动时,表示该 组织的水势等于溶液的渗透势。 ▲取预先配制的1.00mol/dm3的蔗糖溶液配制0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、 0.40、0.45、0.50、0.60mo1/dm3的蔗糖溶液各10cm3,充分摇匀,编号 取10支试管编号,用移液管分别加入2cm相应编号的蔗糖溶液。 用打孔器在同一马铃薯块茎上打取完整的圆柱体,并用刀片分割成若干1cm长的切 段。然后依次在每个装有2cm3蔗糖溶液的试管中放入2个切段。盖好试管,开始计时,不 时轻轻摇动 ▲放置40min后,用解剖针依次将各试管中的马铃薯切段取出,用针尖加入少许甲烯 兰粉末,振荡使之溶解,至溶液呈浅兰色即可 用长滴管从各试管中分别吸取少许兰色溶液,然后将滴管尖端插入相应的原浓度蔗 糖溶液的中部,徐徐放出一小滴兰色溶液,轻轻抽出滴管,在试管后面衬一张白卡片,仔细 观察兰色液滴的移动方向 注意:马铃薯切段的大小要尽可能一致,操作要快,但要小心,不要切到手, 56
14． 植物组织的水势和渗透势 56 植物组织的水势和渗透势 14 水是植物体的主要组成部分，水不仅能使原生质保持溶胶状态，以维持细胞旺盛的代谢 活动；而且水还是植物体内许多代谢过程的原料或媒介，并有助于维持细胞的紧张度，促进 细胞保持固有的形态。在自然环境中，植物体表现为吸水还是失水，与植物组织的水势和渗 透势有密切联系。 实验目的： 1. 了解水分在植物生命活动中的作用。 2. 了解植物体内不同组织和细胞之间，植物与环境之间水分的转移与植物组织的水势 及渗透势的关系。 3. 学习测定植物组织水势和渗透势的基本方法。 实验内容： 1. 用小液流法测定植物组织的水势。 2. 用质壁分离法测定植物组织的渗透势。 实验步骤： 1. 植物组织的水势 水势是水的化学势，植物细胞与相邻细胞或外界环境之间水分的移动，决定于细胞水势 的大小，水总是从水势高的部分向水势低的部分移动。因此，当植物细胞与外液接触时，若 其水势低于外液时，细胞吸入水分，外液浓度上升；反之细胞排出水分，外液浓度下降；若 二者相等时，外液浓度不变。 一种溶液当其浓度不同时，比重也不同。将浸泡组织后的溶液小滴置于原浓度溶液时， 浓度下降的溶液小滴由于比重下降将在原溶液中上升，反之下沉，液滴基本不动时，表示该 组织的水势等于溶液的渗透势。 ▲ 取预先配制的 1.00mol/dm3 的蔗糖溶液配制 0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、 0.40、0.45、0.50、0.60mol/dm3 的蔗糖溶液各 10cm3 ，充分摇匀，编号。 ▲ 取 10 支试管编号，用移液管分别加入 2cm3 相应编号的蔗糖溶液。 ▲ 用打孔器在同一马铃薯块茎上打取完整的圆柱体，并用刀片分割成若干 1cm 长的切 段。然后依次在每个装有 2cm3 蔗糖溶液的试管中放入 2 个切段。盖好试管，开始计时，不 时轻轻摇动。 ▲ 放置 40min 后，用解剖针依次将各试管中的马铃薯切段取出，用针尖加入少许甲烯 兰粉末，振荡使之溶解，至溶液呈浅兰色即可。 ▲ 用长滴管从各试管中分别吸取少许兰色溶液，然后将滴管尖端插入相应的原浓度蔗 糖溶液的中部，徐徐放出一小滴兰色溶液，轻轻抽出滴管，在试管后面衬一张白卡片，仔细 观察兰色液滴的移动方向。 注意：马铃薯切段的大小要尽可能一致，操作要快，但要小心，不要切到手
14.植物组织的水势和渗透势 ▲在实验报告中记录不同浓度溶液中,小液滴的移动方向(可用“↑”表示上升,“↓” 表示下降 表示基本不动),确定小液滴基本不动的溶液浓度。 ▲根据下列公式计算马铃薯块茎的水势。 y=-IRCT 为植物细胞的水势(常以Pa或Mpa为单位,1atm=1013250a=0.10325MPa) i为溶液的等滲系数(蔗糖溶液i=1) R为气体常数(0.082atm·dm3/mol·k) C为小液滴基本不动时的溶液浓度 T为实验时的绝对温度(T=273+t,t为实验时的环境摄氏度) 观察思考: 1.在组织浸泡过程中,为何要轻轻摇动试管? 2.为何不可向溶液中多加甲烯兰粉末? 2.植物组织的渗透势 植物细胞的细胞壁允许水分和溶质自由透过,但质膜是有选择性的半透膜,在这个半透 膜的内侧是含有无机盐、糖和有机酸等各种有机化合物的水溶液——细胞液,它们与环境(细 胞壁、细胞间隙、土壤等)中的溶液之间可以发生滲透作用。当植物细胞处于高渗溶液中时 常常由于细胞失水而导致整个原生质收缩,脱离细胞壁,发生质壁分离现象。但如将植物细 胞转入低渗溶液或清水中时,随着水分进入细胞,液泡变大,整个原生质体可逐渐恢复到原 来的状态,即质壁分离复原。当植物细胞的渗透势等于外液的渗透势时,细胞处于即将发生 质壁分离的状态,这种状态称为临界质壁分离。因此,若将植物组织放入一系列不同浓度的 蔗糖溶液中,观察确定发生临界质壁分离的溶液的浓度(此浓度称为等滲浓度),根据此浓度 就可以测定植物组织的渗透势 图14.1质壁分离 ▲取1.00mol/dm3蔗糖溶液配制成0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、 0.50、0.60mo1/dm的溶液,摇匀并编号后,分别取1.0cm3置于10个培养皿中。 ▲取洋葱(或其它带色素的植物组织),用刀片在洋葱鳞茎内表皮上划出10个边长为 2-5mm的小方格,用镊子轻轻地将表皮剥离,并从高浓度至低浓度,依次将洋葱表皮小片投 入各培养皿中。 ▲浸泡5-10min后,将表皮取出,放在加有1-2滴相同浓度溶液的载玻片上,盖好盖 片,在显微镜下观察,计算发生质壁分离的细胞比例,找出引起50%左右细胞出现细胞壁 角隅质壁分离的浓度,以及刚刚不引起质壁分离的最高浓度。 ▲重复三次上述操作,确定上述两类极限溶液的浓度,取其平均值。细胞的渗透势就 等于该平均浓度的溶液所具有的渗透势
14． 植物组织的水势和渗透势 57 ▲ 在实验报告中记录不同浓度溶液中，小液滴的移动方向(可用“↑”表示上升，“↓” 表示下降，“—”表示基本不动)，确定小液滴基本不动的溶液浓度。 ▲ 根据下列公式计算马铃薯块茎的水势。 ψ＝-iRCT ψ为植物细胞的水势(常以 Pa 或 Mpa 为单位，1atm=101325Oa=0.10325MPa) i 为溶液的等渗系数(蔗糖溶液 i=1) R 为气体常数(0.082atm·dm3 /mol·k) C 为小液滴基本不动时的溶液浓度 T 为实验时的绝对温度(T=273 + t，t 为实验时的环境摄氏度) 观察思考： 1． 在组织浸泡过程中，为何要轻轻摇动试管？ ▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。 2． 为何不可向溶液中多加甲烯兰粉末？ ▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。 2．植物组织的渗透势 植物细胞的细胞壁允许水分和溶质自由透过，但质膜是有选择性的半透膜，在这个半透 膜的内侧是含有无机盐、糖和有机酸等各种有机化合物的水溶液——细胞液，它们与环境(细 胞壁、细胞间隙、土壤等)中的溶液之间可以发生渗透作用。当植物细胞处于高渗溶液中时， 常常由于细胞失水而导致整个原生质收缩，脱离细胞壁，发生质壁分离现象。但如将植物细 胞转入低渗溶液或清水中时，随着水分进入细胞，液泡变大，整个原生质体可逐渐恢复到原 来的状态，即质壁分离复原。当植物细胞的渗透势等于外液的渗透势时，细胞处于即将发生 质壁分离的状态，这种状态称为临界质壁分离。因此，若将植物组织放入一系列不同浓度的 蔗糖溶液中，观察确定发生临界质壁分离的溶液的浓度(此浓度称为等渗浓度)，根据此浓度 就可以测定植物组织的渗透势。 ▲ 取 1.00mol/dm3 蔗糖溶液配制成 0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45、 0.50、0.60mol/dm3 的溶液，摇匀并编号后，分别取 1.0cm3 置于 10 个培养皿中。 ▲ 取洋葱(或其它带色素的植物组织)，用刀片在洋葱鳞茎内表皮上划出 10 个边长为 2-5mm 的小方格，用镊子轻轻地将表皮剥离，并从高浓度至低浓度，依次将洋葱表皮小片投 入各培养皿中。 ▲ 浸泡 5-10min 后，将表皮取出，放在加有 1-2 滴相同浓度溶液的载玻片上，盖好盖 片，在显微镜下观察，计算发生质壁分离的细胞比例，找出引起 50% 左右细胞出现细胞壁 角隅质壁分离的浓度，以及刚刚不引起质壁分离的最高浓度。 ▲ 重复三次上述操作，确定上述两类极限溶液的浓度，取其平均值。细胞的渗透势就 等于该平均浓度的溶液所具有的渗透势。 图 14.1 质壁分离
14.植物组织的水势和渗透势 ▲按照公式旷:=-iRCT计算细胞的滲透势。式中ψx是细胞的渗透势,其他符号与“小 液流法”相同。 观察思考: 1.生活的植物细胞会发生质壁分离现象,死亡的植物细胞是否还会发生质壁分离现 2.动物细胞是否会发生质壁分离现象?为什么? 综合分析: 1.水分对植物生长发育的作用主要表现在哪些方面? 2.植物生长发育需要水分,那么是不是水分越多越好?为什么? 58
14． 植物组织的水势和渗透势 58 ▲ 按照公式ψπ＝-iRCT 计算细胞的渗透势。式中ψπ是细胞的渗透势，其他符号与“小 液流法”相同。 观察思考： 1． 生活的植物细胞会发生质壁分离现象，死亡的植物细胞是否还会发生质壁分离现 象？ ▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。 2． 动物细胞是否会发生质壁分离现象？为什么？ ▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁。 综合分析： 1． 水分对植物生长发育的作用主要表现在哪些方面？ 2． 植物生长发育需要水分，那么是不是水分越多越好？为什么？
14.植物组织的水势和渗透势 实验报告 姓名 学号: 组(桌)号: 1.植物组织的水势: 小液流法测定植物组织的水势结果记录 植物材料 实验时温度: 实验日期 溶液浓度0.100.150.200.250.300.350400.450.500.60 小液滴移 小液滴基本不动的溶液浓度为: 植物组织的水势ψ=-iRCT= 2.植物组织的滲透势 细胞质壁分离法测定植物组织的渗透势结果记录 植物材料 实验时温度 实验日期 溶液浓度0.100.150.200.250.300.350400.450.500.60 发生质壁 分离的细 胞比例 引起50%左右细胞发生角隅质壁分离的溶液浓度为 不引起质壁分离的最高浓度为: 植物组织的渗透势x=-iRCT=
14． 植物组织的水势和渗透势 59 实验报告 姓名： 学号： 组（桌）号： ▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁ 1．植物组织的水势： 小液流法测定植物组织的水势结果记录 植物材料： 实验时温度： 实验日期： 溶液浓度 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.60 小液滴移 动方向 小液滴基本不动的溶液浓度为： 植物组织的水势 ψ＝ -i RCT ＝ 2．植物组织的渗透势： 细胞质壁分离法测定植物组织的渗透势结果记录 植物材料： 实验时温度： 实验日期： 溶液浓度 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 0.60 发生质壁 分离的细 胞比例 引起 50 % 左右细胞发生角隅质壁分离的溶液浓度为： 不引起质壁分离的最高浓度为： 植物组织的渗透势 ψπ＝ -i RCT ＝ ▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁▁
