植物生理学实验指导

植物生理学,实 验 指 导,一、植物生理学实验的基本要求,植物生理是实践性很强的学科，学生必需通过实验、实习才能加深对理论课的理解，并为后续专业课的学习打好基础，同时，通过实验、实践可以提高学员观察问题和解决问题的能力，提高学员的动手能力及独立思考、分析问题的能力。 在实验课中要抽出部分学时作为理论讲授，通过实例论述论证，让学生认识到实验的重要性，培养学生对实验课的兴趣；系统介绍植物生理的一般研究方法和基本技术；重视培养学生的,一、植物生理学实验的基本要求,实际操作技能，不片面追求实验数据的准确性，培养学生实事求是的科学态度。对一些不能开设的实验，通过演示实验和看录像的方式，拓宽学生视野，完善实验内容。 学生都应参加实验实习环节，选作部分实验，了解植物生理的主要测试技术，在教师的指导下，独立操作，完成实验内容并用所学的知识，综合分析，写出实验报告，解释有关现象并讨论实验结果。实验课程单独考核，单独记成绩。,二、植物生理学实验的目录,实验一 植物组织渗透势测定-学时实验二 植物组织水势的测定-学时实验三 植物组织中可溶性糖含量的测定 -学时实验四 植物根系活力的测定- 6 学时实验五 植物组织灰分元素的分析鉴定- 3 学时实验六 叶绿体色素的提取、分离和理化性质-3 学时实验七 叶绿素的含量测定-3 学时实验八 改良半叶法测定植物光合速率-学时,二、植物生理学实验的目录,实验九 小筐子法(广口瓶法)测定植物呼吸速率-3学时 附: 微量定容测压法测定种子的呼吸速率(示范)实验十 过氧化物酶活性的测定-3学时实验十一 吲哚乙酸氧化酶活性的测定-3学时实验十二 植物种子生活力的快速测定-3学时实验十三 谷类种子萌发时淀粉酶活性的测定-3学时实验十四 种子萌发过程中淀粉、脂肪、蛋白质的转化3学时实验十五 植物激素对愈伤组织的形成和分化的影响-6学时实验十六 植物抗逆性的鉴定（电导仪法）-3学时,实验一 植物组织渗透势测定（质壁分离法）(2学时),目的要求 、观察植物组织在不同浓度下细胞质壁分离产生过程； 、掌握质壁分离法测定植物组织渗透势的原理。当植物组织细胞内的汁液与其周围的某种溶液处于渗透平衡状态，植物细胞内的压力势为零时，细胞汁液的渗透势就等于该溶液的渗透势。该溶液的浓度称为等渗浓度。代入公式即可计算出渗透势。,实验一 植物组织渗透势测定（质壁分离法）(2学时),实验方法 质壁分离法 实验仪器 显微镜、载玻片及盖玻片、镊子、刀片、移液器等。,实验一 植物组织渗透势测定（质壁分离法）(2学时),实验操作方法 1、配制各种浓度的蔗糖溶液（0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mol/L） 2、剥取洋葱鳞茎外表皮（0.5cm ） 3、迅速投入各种浓度的蔗糖溶液中（5-10min） 4、低倍显微镜观察并记录质壁分离的相对程度 5、确定使细胞发生初始质壁分离的浓度（初始质壁分离的浓度）,2,实验一 植物组织渗透势测定（质壁分离法）(2学时),6、计算渗透势细胞渗透势R为气体常数=0.083105/LP/molK。T为绝对温度，单位K，即273+t，t为实验湿度。I为解离系数，蔗糖为1。C为等渗溶液的浓度，单位为mol/L。则： s =-0.083105(273+t)1C实验要点 1、撕下的表皮组织必须完全浸没于溶液中 2、选用有色素的洋葱鳞茎外表皮实验效果较好,s =iCRT,实验人 日期 材料名称 实验时室温 25 ,实验二 植物组织水势的测定 （小液流法）,一、实验目的 1.了解测定植物组织水势的方法及其优缺点；2.掌握用小液流法测定植物组织水势的方法。,二、实验原理 当植物组织与外液接触时，如果植物组织的水势低于外液的渗透势（溶质势），组织吸水、重量增大而使外液浓度变大；反之，则组织失水、重量减小而外液浓度变小；若两者相等，则水分交换保持动态平衡，组织重量及外液浓度保持不变。根据组织重量或外液浓度的变化情况即可确定与植物组织相同水势的溶液浓度，然后根据公式计算出溶液的渗透势，即为植物组织的水势。,溶液渗透势的计算：s=-iCRT 式中：s溶液的渗透势，以MPa为单位。 R气体常数，为0.008314MPaL/（molK）。T绝对温度，即273+t。 C溶液的质量摩尔浓度，以mol/kg为单位。i为解离系数，CaCl2为2.6。,三、实验材料、试剂与仪器设备（一）实验材料植物叶片或洋葱鳞茎。（二）试剂1甲烯蓝粉末。 2CaCl2溶液：包括0.10、0.15、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、0.45mol/kg8种不同质量摩尔浓度的溶液。（三）仪器设备 大试管8支,小试管8支，青霉素小瓶8支，移液管（5mL），毛细吸管8支，培养皿，打孔器，剪刀l把，镊子1把，解剖针1支。,四、实验步骤1.编号贴标签 取干燥洁净的大试管8支，小试管8支，青霉素小瓶8支，毛细吸管8支，编号贴标签，按序号排好。,2.打取、浸泡叶片 取待测样品的功能叶数片，用打孔器打取小圆片约60片，放在培养皿中，混合均匀。用镊子分别把58个小圆片放到盛有4mL不同质量摩尔浓度CaCl2溶液的青霉素小瓶中，浸没叶片，盖紧瓶塞，放置30min，并不断轻摇小瓶，以加速水分平衡（如温度低时可延长放置时间）。,3.染色到预定时间后，用解剖针尖蘸取微量甲烯蓝粉末，加入各青霉素小瓶中，并摇动，使溶液染色均匀。,4.测定把试管中的不同浓度的系列标准液分别倒入相同编号的小试管中，用毛细吸管吸取相同编号青霉素小瓶内的有色溶液少许，插入相同编号的小试管溶液中部，轻轻挤出有色溶液一小滴，小心取出毛细管（勿搅动有色液滴），观察有色液滴的升降情况，并记录于表1中。,若有色溶液液滴上升，表示浸过叶片的溶液浓度变小（即植物叶片组织中有水排出），说明叶片组织的水势大于该浓度溶液的溶质势；若有色液滴下降，则说明叶片组织的水势小于该浓度的溶质势；若有色小液滴静止不动，说明叶片组织的水势等于该浓度溶液的溶质势。若在前一浓度溶液中下降，而在后一浓度中上升，则植物组织的水势可取二种浓度溶液的溶质势的平均值。,五、实验结果,分别测定不同浓度中有色液滴的升降，找出与组织水势相当的浓度。记录实验时的温度，根据原理中公式）计算出组织的水势。,六、注意事项,1.所取材料在植株上的部位要一致，打取叶圆片要避开主脉和伤口。2.取材以及打取叶圆片的过程操作要迅速，以免失水。 3.带结晶水的甲烯蓝不易溶于CaCl2溶液，可在100下烘干成无水甲烯蓝粉末使用。4.毛吸管尖端弯成直角，以保证从中出来的液滴不受向下力的影响。,实验三植物组织含水量的测定（3学时）,目的要求 、掌握植物组织的含水量测定的方法； 、熟悉烘箱的使用方法； 实验仪器烘箱 、分析天平、托盘、镊子、铝盒、手套等 实验材料 植物叶片,实验三植物组织含水量的测定（2学时）,实验原理1、 植物组织中的水分以自由水和束缚水两种不同的状态存在。自由水（free water）是指在生物体内或细胞内不被胶体颗粒或大分子所吸附、能自由移动、并起溶剂作用的水。束缚水（bound water）被细胞内胶体颗粒或大分子吸附或存在于大分子结构空间、不能自由移动、具有较低的蒸汽压、在远离0以下的温度下结冰、不起溶剂作用、并似乎对生理过程是无效的水。,实验三植物组织含水量的测定（2学时）,实验原理2、利用水遇热蒸发为水蒸汽的原理，可用加热烘干法来测定植物组织中的含水量。,实验三植物组织含水量的测定（2学时）,实验步骤,（1）每一份植物样本准备3只铝盒（三次重复，下同），依次编号，在烘箱内8090条件下干燥2-3小时，干燥器中冷却后分别准确称重（W1）。,实验三植物组织含水量的测定（2学时）,实验步骤,（2）对同一植株，可选取不同高度、长势、以及叶龄的代表性叶子数片；或选不同生境中的同种植物，选取部位、长势、以及叶龄一致的叶片若干。对每一份样品用打孔器钻取小圆片150片（注意避开粗大的叶脉），立即装到上述铝盒中（每瓶随机装入50片），盖紧瓶盖并精确称重（W2）。,实验三植物组织含水量的测定（2学时）,实验步骤,（3）将铝盒连同小圆片置烘箱中105下烘15 min以杀死植物组织细胞，再于8090下烘至恒重（称重时须置干燥器中，待冷却后称）（W3）。设铝盒重量为W1，铝盒与新鲜小圆片的重量为W2，铝盒与烘干的小圆片的重量为W3（以上重量单位均设为g，下同）。,植物组织总含水量记录表,实验人 时期 材料名称 实验时室温 ,实验三植物组织含水量的测定（2学时）,样品鲜重 Wf = W2 W1 样品干重 Wd = W3 W1 则植物组织的总含水量可按下式计算 植物组织的总含水量【（W2W3）/（W2W1）】 100% 根据上式可分别求出三次重复所得到的组织总含水量的值并进一步求出其平均值。,实验三 植物组织中可溶性糖含量的测定（3学时）,实验操作方法1、定量称取新鲜植物叶片，提取其中的可溶性糖2、显色及比色3、绘制标准曲线4、计算样品中含糖量%实验要点1、在测定新鲜样品时，用于提取可溶性总糖的乙醇浓度可以根据材料的含水量换算后适当提高。2、在可溶性糖含量测定中，加入蒽酮-H2SO4试剂必须沿着管壁缓慢进行，以免样品中可溶性糖提前反应显色，影响实验结果。,实验四 植物根系活力的测定（6学时）,目的要求 、掌握根系活力测定的原理及方法； 、理解植物根系活力的内涵； 、了解根系活力测定的实际应用意义。实验方法 甲烯蓝吸附法和TTC法 实验仪器分光光度计、移液管、烧杯、比色管、容量瓶、恒温箱、石英砂、研钵、量筒、三角烧瓶、刻度试管等,实验四 植物根系活力的测定(6学时),实验操作方法甲烯蓝吸附法： 1、甲烯蓝标准曲线的制作 2、植物根系体积的测定 3、求出每杯中为根系所吸收的甲烯蓝毫克数 4、求出根的吸收面积 5、将实验结果填入记录表。TTC法： 1、定性观察 反应液的配制； 观察待测根系的着色情况 2、定量测定 TTC还原量的测定； 计算； 标准曲线的制作实验要点 1、甲烯蓝吸附法注意每次取出根系时都要甲烯蓝溶液从根上流回到原杯中。 2、根系应吸干水分但不能用力挤压伤及细胞。,实验五 植物组织常量灰分元素的分析鉴定(3学时),目的要求 、掌握植物组织常量灰分元素的分析的原理及方法； 、学会灰分的制备和显微结晶试法的操作； 、了解植物组织常量灰分元素分析鉴定的意义。实验方法 显微镜下作定性鉴定 实验仪器高温电炉、干燥器、显微镜、电子天平、白瓷比色板、载玻片、盖玻片等,实验五 植物组织常量灰分元素的分析鉴定(3学时),实验操作方法 1、植物材料的灰化 2、灰分溶液制备 3、灰分元素鉴定实验要点 实验中使用试剂具有强烈腐蚀性，不能碰到镜头上。如果沾到镜头上，应及时报告老师做妥善处理。,实验六 叶绿体色素的提取、分离和理化性质(学时),目的要求 、掌握提取、分离叶绿体色素的方法、原理； 、了解叶绿体色素的种类及其理化性质；实验方法 有机溶剂提取叶绿体色素、利用纸层析分离四种色素并进行理化性质的测定。实验仪器 电子天平、快速混匀器、玻璃研钵、容 量瓶、大号层析管、试管、电炉、刻度移液管等。实验操作方法 1、用95%乙醇提取叶绿体色素；,2、利用纸层析分离四种色素； 3、光对叶绿素的破坏作用； 4、荧光现象的观察； 5、皀化作用(绿色素和黄色素的分离)； 6、H+和Cu2+对叶绿素分子中Mg2+的取代作用。实验要点 1、提取叶绿体色素时要加入少量CaCO3 ； 2、为了避免叶绿素的光分解，操作应在弱光下进行； 3、研磨时间尽可能短些，以不超过两分钟为宜。并将叶片中色素浸提干净； 4、皀化作用过程，若溶液不分层，可以沿管壁滴加蒸馏水促进分层。,实验七 叶绿素含量的测定(3学时),目的要求 1、掌握分光光度计法测定叶绿素含量的原理及其要点； 2、了解叶绿素含量测定在农业实践中应用。实验方法 分光光度计法实验仪器 电子天平、快速混匀器、分光光度计、玻璃研钵、容量瓶、漏斗等。,实验操作方法 1、提取叶绿素 2、叶绿素含量测定 3、结果计算实验要点 1、提取干材料中的色素要用80丙酮。 2、为了避免叶绿素的光分解，操作应在弱光下进行；研磨时间尽可能短些，以不超过两分钟为宜。 3、过滤时必须将滤纸及叶片残渣洗至无绿色为止。 4、比色时提取液不能混浊。,实验八 改良半叶法测定植物叶片光合速率（学时）,目的要求 、了解测定光合速率的几种方法，并比较其优缺点； 、掌握半叶法测定光合强度的原理及其要点； 、了解光合强度测定在选育良种、合理施肥、抗性品种筛选等方面的现实意义。实验方法改良半叶法实验仪器电子天平、刀片、烘干箱、锡铂纸、塑料牌、模片等。,实验八 改良半叶法测定植物叶片光合速率,实验操作方法 、晴天上午点钟； 2、选择有代表性的功能叶作为测定叶片； 、处理韧皮部，不能损伤木质部，用锡铂纸包绕使叶片保持叶片原有的着重角度； 4、剪取样叶 5、切割叶片、烘干、称重比较 6、计算光合速率 实验要点 、选择晴天上午点钟； 2、选择有代表性的功能叶（无病虫害，对称性良好，叶龄、叶位、叶 片大小、厚度、受光方向要尽量一致。） 、用刀片割韧皮部，不能损伤木质部；要防止叶片下垂； 、前后两次采样的叶片切割叶面积应在相对应部位。,实验九 小蓝子法测定植物的呼吸速率(3学时) 附: 微量定容测压法测定种子的呼吸速率,目的要求 1、了解呼吸强度测定的几种方法及用途，并比较其优缺点； 、掌握经典测定方法及现代高档仪器测定法原理及要点； 、学会根据材料选择不同的测试方法。实验方法 广口瓶法、微量呼吸检压法实验仪器 恒温培养箱、微量呼吸检测仪、电子天平、压力计、反应瓶、广口瓶、刻度移液管等。,实验操作方法 1、称样、加试剂 2、样品测定 3、空白及样品滴定 4、结果计算附加：另取发芽水稻种子利用微量定容测压法测定呼吸速率作为示范试验并讲解实验原理、操作要点及应用范围等。实验要点 1、为严防CO2进行瓶中, 换橡皮塞时动作要快，滴定时要用纸张封住瓶口； 、测定期间要轻轻摇晃广口瓶，打破溶液表面BaCO3薄膜； 、测定绿色植物材料要置于暗室操作。,实验十 过氧化物酶活性的测定 （比色法）（3学时）,目的要求 1、掌握过氧化物酶活性的测定的原理及要点； 2、学会测定不同植物组织中的过氧化物酶活性。实验方法 比色法实验仪器 紫外-可见光分光光度计、低温冷冻离心机、秒表、电子天平、研钵、磁力搅拌器,实验十 过氧化物酶活性的测定（比色法）（3学时）,实验操作方法 1、粗酶液的提取； 2、酶活性的测定； 3、计算酶活性的大小。实验要点 根据酶活性大小可测定0-3min或0-5min的OD值，取平均值计算。,实验十一 吲哚乙酸氧化酶活性的测定（3学时）,目的要求 1、掌握吲哚乙酸氧化酶活力大小测定的原理； 、学会测定不同组织中吲哚乙酸氧化酶的活性。实验方法 比色法实验仪器 72型分光光度计、离心机、恒温水浴锅、电子天平、研钵、试管、移液管、烧杯等。,实验十一 吲哚乙酸氧化酶活性的测定（3学时）,实验操作方法 1、培养材料； 2、提取粗酶液； 3、保温反应； 4、显色反应； 5、比色测定吸光度； 6、绘制标准曲线或计算回归直线方程； 7、从标准曲线上查出相应的吲哚乙酸残留量或从回归直线方程计算出反应液中吲哚乙酸的残留量。 实验要点 为了降低测量误差，可将反应液稀释后进行测定。,实验十二 植物种子生命力的快速测定(学时) (TTC法、染料染色法),目的要求 1、了解种子生活力测定的实践意义； 2、掌握TTC法和红墨水法测定种子生活力的原理及操作要点； 3、比较TTC法和红墨水法测定的结果。实验方法 TTC法、红墨水法。实验仪器 恒温培养箱、刀片、培养皿、烧杯、镊子等。,实验十二 植物种子生命力的快速测定(学时) (TTC法、染料染色法),实验操作方法 1、将种子用温水浸泡2-6小时，使种子充分吸胀； 2、取种子20粒，用刀片沿种胚纵切为两半； 3、将两半种子分别浸于0.1%TTC和5%红墨水试剂中，进行保温处理； 4、染色结果观察、鉴定胚部颜色变化并计算生活力。实验要点 1、种子要先软化； 2、种子要沿种胚纵切为两半； 3、显色时要使漂浮的种子全部浸入试剂中； 4、TTC见光易分解，需在暗条件下保温染色； 5、结果观察主要是看胚部的颜色变化。,实验十三 谷类种子萌发时淀粉酶活性的测定（3学时）,目的要求 1、了解谷类种子萌发时淀粉的水解与淀粉酶形成的关系； 2、掌握谷物种子萌发时淀粉酶活性的测定原理及操作要点。实验方法实验仪器 电子天平、恒温水浴锅、研钵、白瓷板、漏斗、漏斗架、培养皿、滤纸等。,实验十三 谷物种子萌发时淀粉酶活性的测定 （3学时）,实验操作方法 1、准备实验材料； 2、制备淀粉酶溶液； 3、保温糖化； 4、显色、观察及测定， 5、计算。实验要点 调节酶浓度使测定能在合适的时间内完成。,实验十四 种子萌发过程中淀粉、脂肪、蛋白质的转化（3学时）,目的要求 1、了解种子萌发过程中淀粉转化原理和操作方法； 2、了解种子萌发过程中脂肪转化原理和操作方法； 3、了解种子萌发过程中蛋白质转化原理和操作方法。实验方法 淀粉转化用显微镜观察法；脂肪转化和蛋白质转化用化学方法。实验仪器 显微镜、载玻片、盖玻片、研钵、三角瓶、碱式滴定管、铁架、漏斗、纱布、量筒、水浴锅、烧环、酒精灯、石棉网、中试管、试管架、滤纸、滴管等。,实验十四 种子萌发过程中淀粉、脂肪、蛋白质的转化（3学时）,实验操作方法 1、比较发芽和未发芽小麦种子淀粉的转化； 淀粉的消化 ； 淀粉种子萌发时还原糖的形成。 2、比较发芽和未发芽大豆种子脂肪的转化； 制作滤液； 用碱进行滴定。 3、比较发芽和未发芽大豆种子蛋白质的转化。制作滤液； 按表在各试管加入不同试剂，观察颜色有何不同。实验要点 比较发芽和未发芽种子萌发过程中淀粉、脂肪、蛋白质的转化有何不同。,实验十五 植物激素对愈伤组织的形成和分化的影响（6学时）,目的要求 1、 了解组织培养的种类，即愈伤组织培养、悬浮细胞培养、器官培养（胚、花药、子房、根和茎的培养等）、茎尖分生组织和原生质体培养的过程； 2、了解植物激素与愈伤组织形成及器官分化的关系； 3、通过本实验进一步理解细胞的全能性及其在生物技术中应用。 实验方法 利用组织培养技术观察外植体上愈伤组织和根芽分化情况实验仪器 恒温培养箱、手术刀、长柄镊子、电子天平、恒温水浴、超净工作台、空调机、高压灭菌锅等、酒精灯、培养皿、容量瓶、烧杯、光照培养箱、牛皮纸等等。,实验操作方法 1、配制培养基 2、材料的灭菌与接种 3、结果观察与分析实验要点 1、掌握高压灭菌方法和程度，防止来自培养容器的污染； 2、学会根据不同的植物材料采取不同的表面灭菌方式，严防外植体污染； 3、分装培养基时，不能把培养基沾附到瓶口上，以免引起污染。 4、严格按照接种程序要求，防止接种污染。,实验十六 植物抗逆性的鉴定(3学时)（电导仪法）,目的要求 、了解细胞膜透性测定在实际应用中的意义。 、掌握DDS-11A型电导仪使用方法； 、掌握电导仪法测定植物细胞膜透性的原理及要点； 、观察高、低温因子对细胞透性的影响；实验方法 电导仪法实验仪器 恒温培养箱、电导率仪、电子天平、恒温水浴、真空干燥箱、真空抽气、冰箱、烧杯、试管、镊子、剪刀、刻度移液管等。,实验操作方法 1、叶片温度处理 2、取样处理 3、测定电导率 4、100沸水浴15min以杀死植物组织，冷却后再次测定电导率。 5、计算植物伤害率。实验要点 、取样要有代表性（应注意