11级植物生理实验讲解内容.doc

植物生理实验讲解内容实验一 植物组织水势的测定（小液流法）1、原理（1）水分移动的总原则：从高水势到低水势。当把植物组织分别放在一系列浓度递增的溶液中，水势越大，越易失水；水势越小，越易得水；因此，会出现三种情况： 植物组织的水势外液的水势，组织吸水，外液（a）浓度变大植物组织的水势外液的水势，组织失水，外液（b）浓度变小植物组织的水势外液的水势，组织既吸水又失水，外液（c）水分保持动态平衡（2）据比重大小判断小液流的移动方向：为判断以上三种情况，把侵有组织的溶液进行着色，当把着色的a、b、c三种外液用针管以小液流法放回对应的原溶液中，也出现三种情况： 当浓度变大的外液（a）放入原溶液中，说明植物组织的水势外液的水势当浓度变小的外液（b）放入原溶液中，说明植物组织的水势外液的水势 当水分保持动态平衡的外液（c）放入原溶液中（不动），说明植物组织的水势外液的水势2、材料：毛果含笑叶；梧桐树叶；丁香花或牵牛花4、方法（选用CaCl2溶液为外液）思考题1、 试述小液流法测定植物组织水势的原理。测定中应注意什么？（1） 遵照两个原理：水分移动的总原则从高水势到低水势。根据比重大小判断小液流的移动方向。（2） 测定中应注意：取材时尽量避开叶脉和伤口、部位要一致、要迅速（以免失水），材料要混匀；母液要均匀，不能颠倒顺序；放小液流时不能用力过大；观察液流方向要细心等。2、 某组实验出现了小液流法 的情况，请分析出现错误的可能原因。最有可能出错的应是第四支试管。出错的原因有以下可能：(1)在配制甲组试管溶液时，试管没有充分的摇匀；(2)在配制甲组浓度梯度溶液时，第四支试管溶液不准确，浓度过低；(3)用注射器在甲组试管中挤出小液滴时，用力过猛。3、测定水势的方法有：小液流法；电导仪法；折射仪法。实验二 植物组织中游离氨基酸总量的测定茚三酮显色法（1.原理氨基酸 (蛋白质)的游离-NH3可与水合茚三酮反应，生成蓝紫色的化合物；在一定范围内，颜色的深浅与游离氨基的含量成正比，因此，可用分光光度法测定其含量。思考题1、本方法除游离氨基酸外还有那些成分可被显色？据此评价本方法的实用意义。 蛋白质和多肽中也有游离氨基，所以也会被显色。据此评价本方法的实用意义为此法只有除去蛋白质和多肽的前提下才能应用。2、植物组织游离氨基酸测定为什么要除去蛋白质？方法2是如何除去蛋白质的? 因为蛋白质降解后也会产生游离氨基酸，所以要去除蛋白质。方法2是用沸水浴加热20分钟使蛋白质凝固而除去。 3、简述氨基酸测定的原理、方法和步骤。原理：氨基酸 (蛋白质)的游离NH3(氨基)可与水合茚三酮反应,生成蓝紫色的化合物；在一定范围内，颜色的深浅与游离氨基的含量成正比，因此，可用分光光度法测定其含量。方法和步骤：取数株小麦苗称取0.5g左右剪成碎段放入大试管中用移液管准确加入10ml蒸馏水沸水浴加热提取20分钟冷却取1ml待测液放入20ml刻度试管中加1ml茚三酮用滤纸扎口放入80水浴中加热15分钟取出，用柠檬酸缓冲液稀释至10ml用722分光光度计比色（610nm、1cm光径的比色皿）读取C值代入公式计算。实验三 植物的溶液培养缺素培养和生长测量1原理： 植物生长需要多种矿质元素（我们教材上是讲了17种，其中9种是大量元素，8种是微量元素），如果将植物必需的矿质元素按一定比例配成培养液，相当于平衡液，植物能正常生长发育。如认为的去掉某种必需元素，则表现出相应的缺素症状并影响其生长速率和根冠比，用这种方法来研究植物的矿质营养就是溶液培养。2材料:玉米幼苗3方法（先分组：8个人一组，每组8瓶，一人一瓶，一瓶栽一苗）思考题（1）为什么说无土培养法是研究植物矿质营养的重要方法。应用无土培养技术可以观察矿质元素对植物生活的必需性，同时可以避免土壤里的各种复杂因素。（2）根据缺素症状表现和生长结果，分析缺乏矿质元素对植物生长发育的影响。可再利用的元素症状首先表现在老叶上，不能在利用的元素症状首先表现在新叶上；缺乏不同元素对植物的影响，从生长速率和根冠比都能反应出来。应该结合不同元素具体分析说明。（3）缺素影响生长速率和根冠比，两者如何测定和计算？（相对生长速率和根冠比看P101）相对生长速率计算：式中 Q1 为原有长度（cm）或重量（g）、 t1开始时间 Q2为实验结束时的长度（cm）或重量（g）、 t2结束时间根冠比计算根据计算结果和缺素症表现，分析原因。缺N：植株矮小，叶小色淡（叶绿素含量少）或发红（氮少，用于形成氨基酸的碳水化合物也少，余下较多的碳水化合物形成较多花色素，故呈红色）。缺P：植株瘦小，茎叶暗绿色渐转为紫红色，较直立。缺K：叶色暗而无光泽，较老叶片出缺绿斑点，沿叶的边缘（双子叶植物）或尖端（单子叶植物）出现坏死组织，逐渐呈烧焦状。缺钙：茎和根的生长点以及幼叶先呈现病征，表现出生长点死亡，植株呈簇生状。缺镁：最明显的症状是缺绿病，叶片脉间缺绿，严重时出现坏死斑点，叶易枯萎脱落。较老的叶片先显现病症。缺铁：植株的幼叶表现出明显的缺绿。实验四 呼吸速率的测定广口瓶法（或小篮子法）1原理（反滴定法）在相对密封的广口瓶中加入一定量的Ba(OH)2，并在使瓶中悬挂材料，20分钟后，材料呼吸放出的CO2被Ba(OH)2 吸收生成 BaCO3后，剩余的Ba(OH)2部分用标准浓度草酸（H2C2O4）滴定；根据空白和样品两者消耗的草酸（H2C2O4）溶液之差、植物材料的重量和反应的时间，即可计算出该材料的呼吸强度。反应过程如下 Ba(OH)2 CO2 BaCO3 H2O 呼吸反应Ba(OH)2（剩余） H2C2O4 BaC2O4 H2O 剩余反应 2材料：吸胀的小麦种子和发芽的小麦种子思考题（1） 为保证测定结果的准确性，在操作过程中应注意些什么？ （注意密封，速度要快，防止空气中和自己呼出的CO2进入，影响实验结果）（2） 不同生育时期小麦种子呼吸速率为什么不同？ （发芽的生命活动旺盛，需要提供大量的能量，所以呼吸速率强；而吸胀种子的生命活动较弱，且有种皮的限制，呼吸速率弱）（3） 简述呼吸速率的定义、表示及测定方法。（呼吸速率可用单位时间、单位重量（干重、鲜重）的植物组织放出的CO2量表示。测量方法有三种方法：测量有机物（CH2O）（即可用测定光合速率的方法测定，如半叶法、称重法等，但需遮光）、测量O2（如P128氧电极法）和测量CO2。实验五 叶绿体色素提取、分离和理化性质1、 原理（1） 提取原理：据叶绿体色素溶于有机溶剂而不溶于水的原理，用有机溶剂（酒精、丙酮、乙醚）来提取（今天用酒精）。（2） 分离原理（用分配层析的原理分离） （3）叶绿素的化学性质：叶绿素是一种双羧酸酯类，可与碱起皂化反应而生成醇（甲醇和叶绿醇）和叶绿酸的盐，产生的盐能溶于水；而类胡萝卜素是萜类物质，不溶于水而溶于有机溶剂；所以，可用皂化反应将叶绿素与叶黄素分开。（4）光学性质 吸收光谱 红光：640-660nm 叶绿素的吸收光谱是 蓝紫光：430-450 nm 类胡萝卜素的吸收光谱是蓝紫光：430-450 nm 荧光现象：1）定义：提取液在透射光下是绿色，而在反射光下看成暗红色的现象称为荧光现象。2）产生荧光现象的原因：在正常的叶片中，由于色素分子在叶绿体上是按照一定顺序排列的，叶绿素分子吸收光后变为激发态，激发能就按照能量从高到低的顺序往下传递下去。但在提取液中，色素分子排列被打乱，激发能无受体接受，而以长波光（红光）的形式释放出来，所以看到的是暗红色。色素稳定性：叶绿素不稳定，容易受H+和强光的破坏，所以提取后的叶绿素中的镁可被H+所取代而成褐色的去镁叶绿素，后者遇铜则成为绿色的铜代叶绿素；铜代叶绿素很稳定，在光下不易破坏，故常用此法制作绿色多汁植物的浸渍标本；而类胡萝卜素则较稳定。 3、材料：新鲜八角金盆叶片思考题（1） 通过本实验内容，对你学习“光合作用”有哪些帮助？（根据自己的体会叙述）（2） 研磨提取叶绿素时加人CaCO3有什么作用?（中和细胞中的酸防止Mg2+从叶绿素中心释放）（3） 试述叶绿体色素的吸收光谱特点及生理意义。叶绿素的吸收光谱有两个区：红光区（640-660nm）和蓝紫光区（430-450 nm）；类胡萝卜素的吸收光谱是蓝紫光区（430-450 nm），这两种色素的吸收光谱与光合作用的吸收光谱一致，光合作用是由以上这几种色素吸收光、传递光和转换光能的前提下进行的。实验六 叶绿素含量测定操作流程：取玉米第二叶（完全、缺N、P、K、Mg）或取心叶（完全、缺Ca、Fe）去除中脉每个称0.1g左右用剪子剪碎放入25ml容量瓶中加80丙酮20ml置黑暗处1周1周后用80丙酮定容至25ml摇匀倒入1cm光径的比色皿内，以80丙酮浸提试剂为空白测定吸光度选择波长663、646和470nm读A（E）值照书29-4、29-5和29-6计算叶绿素a、b和类胡萝卜的浓度照重量法公式计算叶绿素a、b的含量、总量（a+b）1 原理分光光度法测定叶绿体色素含量是利用提取液中各种色素对可见光谱吸收的不同，测定出叶绿素a在最大吸收峰为663nm下和叶绿素b在最大吸收峰为645nm下的吸光度A，再根据各色素的比吸收系数建立经验公式计算出提取液中各色素的浓度。其中用80丙酮提取叶绿素时，叶绿素的浓度的计算公式为： Ca 12.21A663一2.81A646 （29-4） Cb 20.13A646一5.03A663 （29-5）Cx (1000A470一3.27Ca一104Cb)/229 （29-6）式中 A663、A646和A470色素提取液在波长663nm、646nm和470nm时的吸光度。 Ca、Cb、Cx叶绿素a、b和类胡萝卜素的浓度（mgL-1）。2.材料：缺素培养21天的玉米叶片（去掉叶脉）思考题1、 叶绿素a、b在蓝光区也有吸收峰，能否用这一吸收峰波长进行叶绿素a、b的定量测定？为什么？不能。因为类胡萝卜素的吸收峰在蓝紫光区，为避免类胡萝卜素的干扰，准确测定植物组织中的叶绿素含量，而不选蓝光区进行测定。2、 正常叶片的a:b和CT:Cx比值是多少？（约3：1）3、 叶绿素定量测定的意义，提取方法？（1）意义：叶绿素可作为施氮、光合、衰老指标；（2）提取方法有研磨法和浸泡法。 实验七 根系总吸收面积和活跃吸收面积的测定（甲烯蓝吸附法） 1.原理已知1mg甲烯兰成单分子层时所占的面积为1.1,因此，可根据已知浓度的甲烯兰（作吸附剂）被根系吸附后，浓度减小，吸光度（A）降低的原理；据根系对甲稀蓝的吸附量（3分钟，即前两个1.5分钟）求根系的总吸收面积；再根据根系吸附饱和后（最后1.5分钟）继续吸附甲烯蓝的量求出活跃吸收面积，可作为根系活力的指标。2材料：缺素培养21天的玉米根系3方法洗根吸水称重（在电子天平上称）用酸式滴定管取10倍于根系重量的甲烯蓝溶液放在烧杯1（吸附）、烧杯2（饱和吸附及少量吸附）、烧杯3（吸附为主）中把根放在每个烧杯中各侵1.5分钟（用镊子取根）将侵过根的溶液放在3支试管中，并稀释10倍用722-分光光度计进行比色（660nm、1cm光径的比色皿），读取3支试管的c值（g），记录（其中C的标准浓度为7.48gml-1）。思考题1、简述甲烯蓝吸附法测定根系总吸收面积和活跃吸收面积的原理。已知浓度的甲烯兰（作吸附剂）被根系吸附后，浓度减小，吸光度（A）降低。因此，根据根系对甲稀蓝的吸附量（3分钟，即前两个1.5分钟）求根系的总吸收面积；再根据根系吸附饱和后（最后1.5分钟）继续吸附甲烯蓝的量求出活跃吸收面积，可作为根系活力的指标。2、甲烯蓝吸附法测定根系活力，以什么表示根系活力？活跃吸收面积（从根表面转移到细胞中的速度）。3、测定根系活力和根系体积有何意义？根系活力和根系体积是植物生长、营养、吸水吸肥的指标，根据两者的测定结果，可以判断根系生长的好坏及其功能的强弱。根系的生长状况：有三种指标可以测定根系的生长状况，即为重量：用称重法测定。体积：用排水法测量。 同种植物在相同环境时，三种指标越大，根系生长得越好。面积：用吸附法测量（甲烯蓝法）对生长得好的根系怎样判断它的活力大小呢？根系的活力水平：其指标有活跃吸收面和脱氢酶活力活跃吸收面积：指根系吸收某种物质后，从根表面转移到细胞中的速度快慢来确定。（今天我们就用甲稀蓝来做，看根系吸收了多少甲稀蓝的量来确定）。 脱氢酶活力（用TTC法测定）实验八 植物组织中可溶性蛋白含量的测定（考马斯亮蓝G-250法）1. 原理：考马斯亮蓝G-250在游离状态下呈褐色，当其与蛋白质结合后变成深蓝色，其颜色深浅与蛋白质含量成正比，因此，可用分光光度法测定。2.思考题(1) 测定植物体内可溶性蛋白质含量有什么意义和用途？ 对了解植物代谢有一定的意义和作用。(2) 测定中应注意什么问题？ 蛋白质样品和显色剂都不应有沉淀；幼苗尽量剪碎以利于研磨；研磨液应完全转入到容量瓶中；注意离心机的使用；吸取上清液时不要洗到下面的浑浊液；加入考马斯亮篮溶液后要摇匀；测量数值偏大十应冲洗比色皿（因为染料与蛋白质形成的蓝色化合物易轻度沾附试在比色皿）。实验九 植物组织逆境膜伤害程度的测定电导仪法1.原理：当植物受到逆境伤害时，伤害越大，对膜的伤害程度也越大，从膜中渗出的物质也越多，浸泡液的电导率也就越大。所以，可以通过电导仪法测定膜受伤害的程度。（水是导体，而电阻是电导的倒数，电阻可以理解为阻碍电流流动的能力，即阻碍水导电的大小。现在电导率的单位是S，而原来的是用欧姆（），电阻是电导的倒数1/，读做姆欧，写为（）2 材料：八角金盘叶（常温叶和45度高温处理30分钟后的叶片）思考题1、 植物抗逆性与细胞膜透性有何关系？植物细胞的细胞膜具有选择透性的独特功能，当植物受到各种不良环境因素，如高温或低温、干旱、盐渍、病原菌侵染等伤害后，会使膜透性增大而使物质外渗；在相同胁迫条件下膜透性的增大程度，即可作为植物抗逆性强弱的一个指标。2、 能否用电导仪法测水势？能。当植物组织放在一系列不同溶液中时，就会发生水分的交换，引起外界溶液渗透浓度的改变，而导致电导率的改变。在一定范围内溶液的渗透势与电导率呈函数关系。当组织与外界溶液的水分交换为零时其电导率的增量也为零，这时外界溶液渗透势就等于组织的水势。见P92注意：电导法对水和容器的洁净度要求严格，所以所用容器必须用洗涤剂彻底清洗。煮沸是为了测定植物的最大渗透量实验十 植物组织中丙二醛含量的测定1.原理丙二醛在高温、酸性条件下可与硫代巴比妥酸（TBA）反应，形成红棕色的物质，其浓度的大小可以用分光光度法比较，并经计算而得出其含量。因糖有干扰，所以要用450nm波长消除由蔗糖引起的误差。公式为：A534 A600 0.155 C LC（molL-1） 6.45（A532 A600） 0.56A450（式中 A532 、A600、A450分别代表待测液在450nm、532nm和600nm波长下的吸光度值。）2、材料：长春蔓老叶和嫩叶思考题1、哪些因素会影响MDA含量测定结果？可溶性糖的含量;操作方面:研磨、离心、取液、比色等。2、丙二醛测定的意义是什么？ 植物体内的生物膜（质膜、叶绿体膜）由类脂和蛋白质组成，当植物器官在衰老或逆境条件下，往往发生膜质过氧化作用（如化妆品SOD就是防止皮肤膜质过氧化），丙二醛（MDA）是膜脂过氧化的最终分解产物之一，其含量可以反映植物衰老或遭受逆境伤害的程度，可作为植物衰老和抗性的指标。（在正常下情况下：老叶的丙二醛含量新叶的丙二醛含量；逆境中丙二醛含量正常生长的。3、简述丙二醛测定的原理。丙二醛在高温、酸性条件下可与硫代巴比妥酸（TBA）反应，形成红棕色的物质，其浓度的大小可以用分光光度法比较，并经计算而得出其含量。因糖有干扰，所以要用450nm波长消除由蔗糖引起的误差。实验十 种子生活力的快速测定染色法 (P142-144)为什么要做这个实验？种子是农业生产中一个很重要的环节，种子的好坏是确定播种量及在调种和保存种子中的一个重要指标。如何鉴定种子好坏？依据是种子的生活力。种子的生活力（即种胚的生活能力），指种子发芽的潜在能力。种子生活力的强弱，是判断种子好坏的重要指标。鉴定种子生活力，可以确定播种量，同时可以作为衡量种子好坏的标准。确定种子的生活力通常用：数几粒种子播种出苗后数出苗数，算其发芽率；但此法时间较长。而染色法时间短，能在短时间内确定种子的发芽率，所以在调种和保存种子中需要常常应用。1、目的：学习快速、实用测定种子生活力的方法。2、原理：两种染色法依据的原理不同。（1）红墨水法：是根据活细胞原生质膜具有选择透性的原理。 （2）TTC染色法：活细胞进行呼吸作用产生还原性辅酶（NADH2、NADPH2）而把TTC还原为TTF而呈红色。红墨水法观测部位是种胚：如果是有生活力的种子，因为胚是有生活