植物生理学综合实验论文(矿质元素对植物的影响).doc

第一篇植物无土培养、缺素症状观察摘要：本综合性实验是以缺素（N）玉米苗和完全玉米苗为材料，配制完全营养液以及缺N、P、K、Ca、Mg 、Fe元素的缺素培养液进行无土培养，培养4周后，分别观察玉米苗期各种缺素症状，并测定根系活力、叶绿素色素含量以及SOD活性。在综合分析玉米苗期各种缺素症状，并测定根系活力、叶绿素色素含量以及SOD活性的差异，从而进一步明确植物必须矿质元素对植物生长发育的重要性。关键词：无土培养 缺素 根系活力 叶绿素 SOD 玉米种子 引言：无土栽培具有十分诱人的广阔发展前景。我国人均耕地面积远低于世界平均水平，仅占全国土地面积的10.4%；水资源贫乏，60%的城市主要因农业用水而淡水供应不足；设施园艺连年种植，土传病害已无法解决；目前农产品质量不高，已明显不适应人民生活水平的提高和我国加入WTO农业出口创汇的需要。基于这种国情，无土栽培将成为改进我国传统农业的一个方向。正文：本实验通过对缺素症植物的观察、对比、记录各种缺素植物的症状，对各种缺素症状有了清晰的认识。本文以缺N素玉米苗和完全培养液的玉米苗为实验材料，进行综合分析，为以后更深入的研究无土栽培方向和玉米方面的研究提供了宝贵的依据。1.材料与方法1.1材料培养与处理 精选高活力玉米种子为实验材料，用消毒水消毒后按如图示表1配制完全与缺素培养液，用以培养实验材料。 表1完全培养液与缺N素培养液配制贮备液每100ml 培养液中各种贮备液的用量（ml）完全 缺NCa(NO3)23.0-KNO33.0-MgSO4.7H2O3.03.0KH2PO43.03.0K2SO4-3.0CaCl2-3.0NaH2PO4-NaNO3-Na2SO4-EDTA-Fe3.03.0微量元素0.60.6 取两个陶瓷培养钵，分别装入完全培养液和缺素培养液并标记。然后把选好的植株去除胚乳，洗净，并用棉花缠绕住茎基部小心通过圆孔固定在瓶盖上，使整个根系浸入培养液中，装好后放置阳光充足、温度适宜（2025）的地方，培养4周。每周换一次营养液，换营养液时注意观察和记录玉米苗在不同成分下培养所表现的形态特征：长势、叶色、症状表现和出现症状的部位。2实验内容2.1植物的无土培养和缺素症状用植物必需的矿质元素配成的营养液培养植物，可使植物长得与土壤中一样好，应用此法所用元素的种类和用量完全人为加以控制。要了解某元素缺乏所引起的生理病症，可从营养液中去除该元素，以便以后生长过程进行观察，并确定缺素症状。2.2植物根系活力的测定（TTC）氯化三苯基四氮唑（TTC）是标准氧化电位为8mV的氧化还原色素，溶于水成无色溶液，但还原后即生成红色而不溶于水性质稳定不会被空气自动氧化的三苯甲腙。所以广泛用于酶实验的氢受体，植物根系中脱氢酶所引起TTC还原，可加入琥珀酸、延胡索酸、苹果酸得到增强，而丙二酸、碘乙酸所抑制。所以TTC还原量表示脱氢酶活性并作为根系活力的指标。2.3叶绿素含量测定法叶绿体色素含量测定是根据叶绿体色素提取液对可见光谱的吸收，利用分光光度计在某一特定波长测定其吸光度，即可用公式计算提取液中个色素的含量1。取样时取新鲜玉米苗的叶片，经过处理后将叶绿体色素提取液用分光光度计在波长665nm、649nm和470nm下测定吸光度，并借以计算叶绿体色素含量。2.4氮蓝四唑（NBT）法测定超氧化物岐化酶活力根据超氧物岐化酶抑制氮蓝四唑（NBT）在光下的还原作用来确定酶活性大小。取样时选取1.0g的新鲜玉米苗叶片，经过研磨、提取等处理后用分光光度计在波长560nm测定其吸光度，进而计算出酶活力的大小。在光还原反应后反应夜蓝色愈深，说明酶活性愈低。反之酶活性愈强。3. 结果与分析3.1缺素N培养与完全培养液培养玉米苗现象现象：完全( CK) 6叶1心、叶片宽厚、叶色鲜绿、无斑、生长点完好、根系茂盛发达；缺N：4叶1心、老叶发黄、干枯2片、无斑、生长点完好、根系茂盛很细。生理功能：氮是构成蛋白质的主要成分，核酸、核苷酸、磷酸、叶绿素及某些植物激素也含有氮。结果分析及产生原因：由于植株缺氮,往往老叶中氮素会转移到幼嫩组织中去维持植株生长,所以整个植株先从老叶开始表现症状,即先由老叶尖端呈现倒V 字型枯黄,逐及叶中脉向叶鞘发展。叶片由下而上变成黄褐色而死去。其次, 缺氮玉米根发育与正常植株亦有明显变化,其特征是根表面洁白细长,调查表明比对照长一倍多,但根量小,根尖端57 cm 处无侧根和根毛2。由此可见,缺氮造成叶绿素合成受阻,蛋白质合成受阻,导致生长发育受阻。3.2缺素N培养与完全培养液培养玉米苗根系活力的分析实验数据 k=0.952完全（CK）完全液苗处理缺素（CK）缺N苗处理吸光度458nm00.50200.175计算结果结果分析及：完全培养液苗的根系活力比缺N液苗的强很多。3.3缺素N培养与完全培养液培养玉米苗叶绿素含量的分析实验数据处理光密度叶绿素含量mg/g.FwChla/Chlb类胡萝卜素mg/g.Fw649665470ChlaChlbChl完全0.6641.4531.2381.9230.7422.6650.268缺N0.1910.4100.5060.5510.2210.7710.150计算结果结果分析：完全培养液苗的叶绿素a、b及胡萝卜素的含量比缺N液苗的高很多。3.4缺素N培养与完全培养液培养玉米苗超氧化物歧化酶活性的分析实验数据试管123456吸光度560nm00.5620.4410.4630.2620.273计算结果结果分析及产生原因：缺N的玉米叶的酶活力明显高于正常叶片，说明逆境大。4结论与讨论植物除了从土壤中吸收水分外,还要从中吸收矿质营养和氮素,以维持正常的生命活动。本实验通过无土培养玉米幼苗进而研究玉米苗在不同成分下培养所表现的形态特征：长势、叶色、症状表现和出现症状的部位及生理指标：根系活力、叶绿素含量和超氧化物岐化酶SOD活力的测定。分析缺素对植物的各种生理形态的影响。如:氮、磷是蛋白质、核酸、磷脂的主要成分,缺氮、磷时,蛋白质、核酸、磷脂等的物质合成受阻,同时叶绿素合成受限，光合作用减弱，导致生长发育受阻。缺氮玉米发育与正常植株亦有明显变化, 根系症状尤为明显,根量极少,根细长，根尖端处无侧根和根毛。缺素培养液培养植株的生理指标略低于用完全培养液培养的植株,这可能是缺素培养后,引起生物体膜脂过氧化程度增高,导致生物体内自由基的产生与消除的平衡被迫坏,加速植株早衰。,这与缺氮处理培养液培养超氧化物歧化酶(SOD) 活性表现极显著相关。参考文献【1】吴兆明. 植物缺素诊断J . 植物杂志,1984,(4):61【2】杨丽娟、李贵琴、桂明珠、等. 玉米缺素症状研究J . 玉米科学.2000,(1):75-79第二篇植物的溶液培养及缺素培养摘要:为探求各种主要元素对植物生长发育的作用，本次试验采用玉米幼苗为实验材料，用配制的各种缺乏某种矿质元素的培养液进行培养，根据2周的持续观察记录，进一步了解矿质元素的作用、特点及对植物生长发育的重要性。关键词：玉米、培养液配制、缺素培养、定植培养。前言溶液培养是德国植物生理学者Sachs和Knop在1860年试验成功的，它在阐明植物对养分的要求曾起过决定性作用，并奠定了施肥的理论基础。近年来在世界各国重新受到重视，已成为一种切实可行的生产手段，美国已把溶液培养应用在生产上，我们有些单位已将溶液培养应用到水稻育苗及蔬菜生产上，估计溶液养在生产上的应用将日益广泛，这是植物营养的基本理论在生产实践上的新发展。绿色植物在整个生活周期中除了通过叶片的光合作用外，只要满足正常生长发育所需的各种矿质元素和其他条件，植物不一定非在土壤中生长不可。因此，在用蒸馏水及所需的几种元素配成的溶液中，植物同样可以正常生长发育，这种培养方法称作溶液培养。由于溶液培养其元素的种类和数量可以控制，因此要了解某种元素是否为植物必需时，可有意识地配制缺乏某种元素的培养液，根据植物在该溶液中所表现出来的作用、特点以及对植物生长发育的重要性。一、材料、仪器及药品1、实验材料华南农业大学作物栽培实验室提供的长势相当的玉米幼苗，生长发育均正常。2、实验仪器刻度吸管 5ml 12支；1ml 1支；量筒1000ml 1个；培养瓶2套；海绵；pH试纸（pH1-14或pH5.4-7.0）；镊子，玻璃管，吸球；标签纸；黑色瓶套。3、药品Ca(NO3)24H2O KNO3 MgSO4 KH2PO4 K2SO4 CaCl2 NaH2PO4 NaNO3 Na2SO4 MgCl26H2O FeCl3 EDTA-Na2 FeSO4 H3BO3 MnCl24H2O CuSO45H2O ZnSO47H2O H2MoO4H2O 二、 实验方法（一）、营养液的配制（用蒸馏水）1大量元素贮备液的配制2、(EDTA-Fe)=0.05molL-1贮备液的配制（1）c(EDTA-Na)=0.1molL-1溶液：称EDTA二钠3.77克，加新煮沸刚冷的温热的蒸馏水约20ml，搅拌使之完全溶化，冷后加蒸馏水定容至100ml，保存于密闭聚乙烯塑料瓶中。（2）c(FeSO4或FeCl3)0.1molL-1溶液：称2.78克FeSO47H2O(或2.703克FeCl36H2O)用新煮沸刚冷的蒸馏水定容至100ml（亚铁易变，只能即配即用）。（3）将（1）溶液和（2）溶液等量混合，即成c(EDTA-Fe)=0.05molL-1贮备液，（其中EDTA-Fe含FeSO4，EDTA-Fe含FeCl3）。3微量元素贮备液的配制称H3BO3 2.86克 ； MnCl24H2O 1.81克；CuSO45H2O 0.08克； ZnSO47H2O 0.22克；H2MoO4H2O 0.09克溶于1升蒸馏水中。（二）培养溶液的配制先测定培养瓶的容积（ml），确定培养液的用量（ml），以此用量在培养瓶的瓶外壁贴一小标签为标记，并作处理号标志，然后在培养瓶中加入约700ml蒸馏水，按下表各处理加入贮备液用量，注意按顺序加入，并且每加入一种贮备液后都要用玻璃管拌匀，直到加齐后用水定容至刻度线，搅拌均匀。（三）定植培养选取生长一致的玉米幼苗作实验材料，每个培养瓶定植一株，首先小心将幼苗根部用水冲洗干净，记录幼苗的叶片数量和鲜苗重量（克），并把幼苗通过瓶盖的中央大孔用棉花固定在盖上，盖好瓶塞，使根系浸入培养液中，（尽量勿使根系受伤）并调整根茎基部离开液面1厘米；瓶外应套上遮光袋并贴好标签。标签应包括：处理、专业、组别、培养者、培养日期。同时在瓶盖的另一个小孔中装入一支带胶圈的玻璃管，要求玻璃管的下端离瓶底11.5厘米，以作通气用，把定植好的培养瓶放于温室培养。（四）培养管理及观察实验开始后，要认真做好管理和观察记录，要求每天观察一次，及时补加蒸馏水，维持培养液水平；要及时补充空气，应用吸球通过玻璃管打入空气，每瓶打气1520次，注意勿吸出培养液！每45天测定和调节培养液的pH值。（用c(NaOH)=0.1molL-1和c(HCl)=0.1molL-1调节pH值至5.56.5）。实验过程要认真观察各处理玉米的生长情况，对各元素缺乏症状的表现和发展作详细记录。三、实验结果与分析（一）实验原始现象数据记录：1、 叶天数完全缺N缺P缺K缺Ca缺Mg缺Fe缺S1新老叶尖均先变黄，再在尖端部位泛淡红，其他部位未有明显异象。老叶尖端中尖位出现暗黄，新叶正常，根茎未有明显异常。从老叶的叶尖开始，逐渐向叶柄较大范围的变黄，主根长侧根少，茎正常。老叶片尖端边缘出现淡黄色，新叶生长正常，新叶较软弱，不能直起（ED），茎部根部生长正常，未有明显异样。新叶教软弱，其余一切正常。主根开始发黑，其余正常。从老叶开始，叶片很软弱，萎蘼，整叶的一边侧面变灰，新叶下垂不能直立，茎也较软。老叶叶尖叶脉附近泛黄，其余正常。2正常一叶片发黄，另一叶片叶尖发黄两叶片叶尖发黄，叶较软两叶片叶尖发黄，新叶较软。叶片软且黄，叶缘黄叶尖黄叶片黄叶尖黄3第一片叶尖变黄第一片叶全变成黄紫色，所有叶尖变黄，叶心变紫第一片叶全变紫所有叶尖变黄第一片叶全变黄，所有叶尖变黄第一片叶尖有点黄第一片叶全变黄，所有叶尖有点黄第一片叶和第二片叶尖变黄4长势中等，最大的那片叶子弯折，新叶变黄较重，根系长势良好，老叶叶尖略黄长势中等，一片新叶有明显发黄现象，一片老叶叶尖略有发黄。根系长势良好。叶缘由发黄现象。长势较好，一片新叶出现萎蔫。一片老叶叶尖有发黄现象。根系生长正常。长势良好，一片新叶有变黄现象。根系长势良好。长势较弱，一片老叶和一片新叶均出现枯黄，叶脉中央出现斑点。长势较好，无明显发黄现象。根系长势也很良好。长势一般，一片新叶出现枯黄现象，老叶状态良好，叶尖微有变黄现象。叶脉有发白现象。长势不错，根系生长正常。一片新叶略有发黄现象。5长势中等，有一片叶倒了，根系主根较多，叶尖有点黄叶片有黄斑出现，植株长势中等长势较健壮，有一叶片有些微紫色条纹出现长势较健壮，叶片也没倒伏，根系发达长势瘦弱，叶片有枯斑出现长势最强壮，根系发达，没有倒伏叶片长势瘦弱，不过叶片没有倒伏长势健壮，叶片较大，根系一般6长势一般，两叶片发黄，一叶片完全枯萎。瘦弱，叶尾发黄，一叶片完全枯萎。一片叶片完全枯萎，老叶叶尾枯黄，叶尖开始发黄。长势不好，叶子下垂，不能直立生长，叶片发黄，一叶片完全枯萎。叶尖焦黄，叶边开始泛黄，叶尾发黄，一叶片完全枯萎。植株长势不错，一片老叶稍微发黄，叶尖小部分开始泛黄，其他正常。一片叶片完全枯萎，植株矮小，叶尖发黄。植株长势不错，叶尾枯黄，新叶长势较好，叶宽，茎杆粗壮。7第一片叶焦黄，第二片叶倒伏，叶尖焦黄，第三片叶叶尖焦黄。第一片叶整片都焦黄了，第二片叶尖焦黄，往叶基部方向颜色由深变浅，颜色向叶脉延伸。第一片叶焦黄，第二片叶叶尖发黄第一片叶上端焦黄，第二片叶和第三片叶叶尖发黄，第三片叶和第四片叶结合处倒伏。第一片叶完全焦黄，第二片叶尖焦黄延伸向叶缘。第一片叶大部分焦黄，第二片叶叶尖发黄，第三片叶有两个折断点。植株矮小，第一片叶焦黄，第二片叶叶尖焦黄第一片叶焦黄，第二片叶和第三片叶叶尖焦黄，第三片叶中部折断，第四片叶长势茂盛良好，但是有撕裂的痕迹且倒伏。8叶尖正常发黄老叶从叶尖的叶脉开始枯了老叶从叶边缘开始有些许枯某叶子有一边枯了老叶从叶边缘开始有些许枯最下面的叶枯死最下面的叶枯死老叶从叶尖的叶脉开始枯了9正常老叶尖向里黄，中心叶脉变红，茎变红正常新叶顺叶脉有淡黄色条文叶尖黄，老叶黄新叶从叶柄来事变淡黄叶片顺叶脉有黄色条纹104片叶子，2片叶尖黄4片叶子，一落，一呈紫色，一叶脉紫，叶尖紫。5片叶，一落5片叶，新叶软4片叶，一败落，一黄。4片叶子，一落4片叶子，新野黄，2叶尖黄。5片叶子，新叶整片黄。11第一片叶全黄，第二片叶尖变黄，所有叶有黄斑点第一和第二片叶全变黄，第三片叶尖变紫，叶心变紫第一片叶全黄，第二和第三片叶尖变黄，叶心变紫第一片叶尖变黄第一片叶全黄，第二片叶的叶尖变黄并有斑点第一片叶全黄，第二和第三片叶尖变黄，并有黄斑点第一片叶全黄，第二片叶尖变黄，所有叶片都发黄第二片叶尖变黄121314叶片基本呈绿色，长势良好，第一片叶叶尖发黄，植株大小适中植株直立，但十分瘦弱，第一片叶焦黄，第二片叶叶尖焦黄，共三片叶。茎杆粗壮，第二片叶从叶尖向叶基部大面积发黄，且是从叶缘向叶脉延伸，第三片叶基部与茎杆的连接处倒伏，叶尖发黄，新叶长得十分茂盛。植株看起来很没精神，叶片都已倒伏，第一片叶发黄，两片新叶长势良好，叶较宽。从下到上，叶尖发黄程度递减。第一片叶焦黄，从下到上，叶尖都发黄，第三片叶弯折，第二、四片叶发黄程度较第三片叶深茎杆粗壮，新叶颜色浅叶宽。第二片叶有少量成长条形的斑点，叶尖焦黄。第三片叶叶尖很小部分黄了。:植株矮小,第二片叶尖发黄,新叶颜色很浅,呈淡黄绿色.第一片叶大部分发黄，叶尖已焦黄。第二、三、四、五片叶都有弯折现象。第二三片叶叶尖发黄，两片新叶长势良好，叶较宽，茎杆较粗。2、5月28日（最后一天）的根系情况缺Mg：较长 缺Fe：很少，不发达。缺P：发达，长且跟须多。缺S：特别发达，大、多。缺Ca：较细缺N：瘦长，不发达。缺K：一般，不是很长。完全：一切正常。3、茎杆情况粗壮：P 、 S一般：Ca 、K 、Mg瘦弱：Fe 、N刚好：完全鲜重（g）完全缺S缺Mg缺N缺Ca欠K缺P缺Fe初值1.631.921.421.561.991.771.811.45终值7.258.335.933.224.104.967.822.50完全缺S缺Mg缺N缺Ca欠K缺P缺Fe总叶片数66644664枯死叶片数11121011 二、实验结果分析1、缺素症状缺N：老叶发黄，干枯两片，无斑，生长点完好，根系茂但很细。缺P：老叶发黄，干枯一片，无斑，生长点完好，根系茂但较纤细。缺Ca：全部干枯，枯叶上有褐斑，根短而少、生长点略微缺损、停止生长。缺Mg：老叶发黄，干枯一片，二叶上有褐斑，生长点完好，根系弱小。缺Fe：新叶呈黄绿色，边缘干枯，无斑，根系相对植株弱小。缺S：老叶发黄，干枯一片，生长点完好，茎杆粗壮，根系茂盛。缺K：老叶发黄，干枯零片，无斑，生长点完好，根系茂盛2 植物生长前后鲜重对比由前后鲜重对比表可以看