本文介绍了植物细胞渗透势质壁分离法的测定方法植物细胞的渗透势(osmoticpotential)主要取决于液泡的溶质浓度,因此又称溶质势(golutepotential)。渗透势与植物水分代谢、生长及抗性等有密切关系。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,以降低其滲透势,增加吸水能力,而在一定程度上维持膨压,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,在水分生理与抗性生理研究中经常需要测定。本实验详细介绍了植物细胞渗透势质壁分离测定测定的基本原理和方法。

植物细胞的渗透势

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ψp将下降为零。此时细胞液的渗透势ψπ等于外液的渗透势ψπ0。即ψπ=ψπ0。此溶液称为该组织的等滲溶液,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(ψπ)。实际测定时,由于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、材料、仪器设备及试剂

(一)材料

      洋葱或大葱鳞茎、小麦叶片。

(二)仪器设备

      显微镜,载玻片与盖玻片各若干,温度计,尖头镊子,刀片,小培养皿(直径6cm),试剂瓶,烧杯,容量瓶,量筒、吸管等,吸水纸适量。

(三)试剂

      (1)1 mol/kg蔗糖水溶液。称取预先在60~80℃下烘干的蔗糖34.2g,浴于100g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C1V1: = C2V2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(具体范圈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、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人各培养皿,使之成一薄层,盖好皿盖备用。

      (2)用镊子剥取供试材料下表皮或用刀片小心刮取小麦叶片上表皮,大小以0.5cm2为宜。吸去切片表面水分,立即浸人不同浓度的蔗糖溶液中。每一浓度4~5片。为便于观察,可先将切片于0.03%中性红内染色5min左右,吸去水分,再浸人蔗糖溶液中,但如不加染色即能区别质壁分离时,仍以不染色为宜。

       (3)切片在蔗糖溶液中浸泡20~30min,同时记录室温,取出放载玻片上,滴一滴相同浓度的糖液,加盖玻片,在显微镜下观察,确定引起50%以上细胞发生初始质壁分离(即原生质体刚从细胞璧的角隅分离)的浓度,每一制片观察的细胞不应少于100个。如果在两个相邻浓度的切片中,一个切片没有发生质璧分离,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。检查时可先从中间浓度开始。

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(ψπ),即为细胞的渗透势。

ψπ=ψπ0=iCRT(MPa)

      式中:ψπ0为供试瘠液的渗透势,MPa;C为供试溶液的浓度,mol/kg(以水作溶剂);R为气体常数,0.008 314[L. MPa/(mol.K)];T为绝对温度,(273+ t℃)K;i 为解离系数,蔗糖=1,CaCl2=2.60。

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