植物生理学实验：实验3 气孔运动及其影响因素

1、上次试验总结上次试验总结拭干叶表水分拭干叶表水分避开叶脉打叶圆片避开叶脉打叶圆片移液管取溶液和纯水移液管取溶液和纯水溶液要上下颠倒混匀溶液要上下颠倒混匀润洗润洗移液管移液管和针头（和针头（放回原液放回原液）叶圆片浸入液面下（玻璃棒洗干）叶圆片浸入液面下（玻璃棒洗干）浸泡浸泡30分钟后再加甲烯蓝分钟后再加甲烯蓝尽量少加甲烯蓝尽量少加甲烯蓝桌面上静态操作桌面上静态操作实验实验3 气孔运动及其影响因素气孔运动及其影响因素 气孔密度测定气孔密度测定K+对气孔开度的影响对气孔开度的影响 背景知识背景知识v实验目的实验目的v实验原理实验原理v实验材料与设备实验材料与设备v实验步骤实验步骤v数据记录与处理数

2、据记录与处理v结果比较分析结果比较分析v注意事项注意事项v思考题思考题1.1.蒸腾作用的生理意义蒸腾作用的生理意义 植物吸收和运输水分的一个主要动力植物吸收和运输水分的一个主要动力 促进矿物质的吸收和转运促进矿物质的吸收和转运 降低植物体和叶片的温度降低植物体和叶片的温度 促进促进COCO2 2的吸收和同化的吸收和同化2.2.蒸腾作用的部位蒸腾作用的部位 叶片是植物蒸腾的主要部位。角质层蒸腾(cuticular transpiration)气孔蒸腾(stomatal transpiration) 通过气孔的蒸腾3.气孔的大小、数目与分布不同植物气孔的数目和大小多数植物下表皮气孔数目多于上表皮；

3、多数植物下表皮气孔数目多于上表皮；气孔总面积为叶面积的气孔总面积为叶面积的 12； 气孔虽小，但数目众多。气孔虽小，但数目众多。扩散水的速率：扩散水的速率：气孔气孔相同面积的自由水面相同面积的自由水面v叶面积叶面积：气孔：气孔/叶面积叶面积1-2 / 100v蒸腾量蒸腾量：气孔：气孔/相同于叶面积的自由水面相同于叶面积的自由水面 80-100v小孔扩散律：小孔扩散律： 1 、水分从大表面上蒸发时，蒸发速率与表面积成正比、水分从大表面上蒸发时，蒸发速率与表面积成正比2 、水分从很小表面上蒸发时，蒸发速率与表面周长成正比、水分从很小表面上蒸发时，蒸发速率与表面周长成正比3 、叶片上众多气孔增加了扩

4、散水分的总的周长、叶片上众多气孔增加了扩散水分的总的周长 4.气孔结构 气孔是分布在叶片上、下表皮组织上由保卫细胞围成的小孔，植物与外界发生气体交换的主要通道 通过气孔扩散的气体有O2、CO2、和水蒸气v保卫细胞吸水膨胀保卫细胞吸水膨胀气孔口张开气孔口张开v保卫细胞失水收缩保卫细胞失水收缩气孔口关闭气孔口关闭v保卫细胞运动的结构基础保卫细胞运动的结构基础1 （肾型）外壁薄，内壁厚（肾型）外壁薄，内壁厚2 壁中存在径向排列的微纤丝壁中存在径向排列的微纤丝v微纤丝微纤丝 难以伸长。以气孔口为中心，难以伸长。以气孔口为中心，限制了保卫细胞沿短轴方向直限制了保卫细胞沿短轴方向直径的扩大径的扩大v吸水后

5、，作用于外壁上的压力吸水后，作用于外壁上的压力通过微纤丝传到内壁，成为作通过微纤丝传到内壁，成为作用于内壁、背离气孔口方向的用于内壁、背离气孔口方向的拉力拉力5气孔运动6 6 气孔运动机理气孔运动机理 （理论教材P58）淀粉与糖转化学说K+积累学说苹果酸代谢学说玉米黄素假说K+积累学说积累学说v光下，保卫细胞中的叶绿体通过光合磷酸化光下，保卫细胞中的叶绿体通过光合磷酸化生成生成ATP，ATP驱动质膜上的驱动质膜上的K+-H+泵，使保泵，使保卫细胞能逆浓度梯度从周围表皮细胞吸收钾卫细胞能逆浓度梯度从周围表皮细胞吸收钾离子，或从外界溶液中吸收钾离子，从而降离子，或从外界溶液中吸收钾离子，从而降低其

6、渗透势，促进保卫细胞吸水，气孔开放。低其渗透势，促进保卫细胞吸水，气孔开放。vNa+可以代替可以代替K+，使气孔开放，但效果如何？，使气孔开放，但效果如何？7.影响气孔运动的因素 凡是影响光合作用和叶子水分状况的因素，都会影响气孔运动，光 、CO2、温度、水分胁迫、化学物质、脱落酸等 1 实验目的实验目的v1.1 了解不同材料中气孔在叶片上的分了解不同材料中气孔在叶片上的分布特点，掌握测定气孔大小的方法；布特点，掌握测定气孔大小的方法；v v1.2 熟悉气孔运动的调节机理，能够独熟悉气孔运动的调节机理，能够独立分析化学物质及环境因素对气孔运动立分析化学物质及环境因素对气孔运动的影响程度的影响程

7、度 。 2 实验原理v气孔状态气孔状态v气孔大小气孔大小2.1 印迹法印迹法v以有机物质的溶胶涂在植物的表面，胶体风以有机物质的溶胶涂在植物的表面，胶体风干后就凝成薄膜，这层膜就印有表皮组织各干后就凝成薄膜，这层膜就印有表皮组织各细胞的界迹边痕。细胞的界迹边痕。v除用来观察气孔状况外，还可用于观测植物除用来观察气孔状况外，还可用于观测植物表皮上的细胞、茸毛以及蜜腺、蜜盘、刺鳞表皮上的细胞、茸毛以及蜜腺、蜜盘、刺鳞片等。片等。 2.2 固定法固定法v无水酒精能是植物细胞迅速脱水死亡，因而无水酒精能是植物细胞迅速脱水死亡，因而细胞壁硬化、细胞形状固定，气孔也得以保细胞壁硬化、细胞形状固定，气孔也得

8、以保持原样，有利于以后镜检研究，植物材料还持原样，有利于以后镜检研究，植物材料还可长期保存。可长期保存。 2.3 气孔密度的测定气孔密度的测定v气孔密度：单位面积上气孔的数目气孔密度：单位面积上气孔的数目显微镜视野面积内观测到的气孔数显微镜视野面积内观测到的气孔数v显微镜视野面积：显微镜视野面积：S=r2，r可用目镜测微尺量取可用目镜测微尺量取v目尺标定：目尺标定：目镜测微尺刻度的大小是随放大倍数而不同的目镜测微尺刻度的大小是随放大倍数而不同的物镜测微尺物镜测微尺1 mm分成分成100等分，等分，即每一刻度即每一刻度10 m（实际长度，不受放大倍数影响）（实际长度，不受放大倍数影响）2.4 K

9、+对气孔开放的影响对气孔开放的影响v光下，保卫细胞中的叶绿体通过光合磷酸化光下，保卫细胞中的叶绿体通过光合磷酸化生成生成ATP，ATP驱动质膜上的驱动质膜上的K+-H+泵，使保泵，使保卫细胞能逆浓度梯度从周围表皮细胞吸收钾卫细胞能逆浓度梯度从周围表皮细胞吸收钾离子，或从外界溶液中吸收钾离子，从而降离子，或从外界溶液中吸收钾离子，从而降低其渗透势，促进保卫细胞吸水，气孔开放。低其渗透势，促进保卫细胞吸水，气孔开放。vNa+可以代替可以代替K+，使气孔开放，但效果如何？，使气孔开放，但效果如何？3 材材 料料v蚕豆或菠菜叶片v印迹法v固定法v气孔开度的影响因素v显微镜（物尺、目尺）4 实验步骤实验

10、步骤4.1 固定法定性观察固定法定性观察v用镊子撕剥下叶子的表皮（用刀片切一小口用镊子撕剥下叶子的表皮（用刀片切一小口以利于撕取），迅速（愈快愈好）放入无水以利于撕取），迅速（愈快愈好）放入无水乙醇中固定乙醇中固定23 min，v把固定好的表皮放在载玻片上，加几滴无水把固定好的表皮放在载玻片上，加几滴无水乙醇，压上盖玻片，即可镜检，观察测量气乙醇，压上盖玻片，即可镜检，观察测量气孔开闭情况等。孔开闭情况等。 4.2 印迹法定性观察印迹法定性观察v将火棉胶（50）涂抹于叶面成一薄层，自然风干2 min，v用镊子取下干膜，在稍有湿润的载玻片上此膜就能粘贴牢固，即可镜检（长期保存）。要在干燥条件下加

11、盖玻片封固 4.3 气孔定量观察气孔定量观察v气孔密度 v气孔大小4.4 定量观察气孔开度v3个皿中分别放个皿中分别放KNO3、Na NO3和水各和水各15 mlv每个皿放每个皿放23 张叶表皮张叶表皮v光照处理光照处理30 min （25）v目尺标定目尺标定v观察测量气孔开度观察测量气孔开度视野视野10格物尺格物尺r = ? 计算气孔密度计算气孔密度22格目尺对格目尺对 8 格物尺格物尺目尺每格目尺每格810 / 22 um测气孔大小测气孔大小大小开度5 结果记录、计算结果记录、计算v5.1气孔密度气孔密度气孔数目、视野直径气孔数目、视野直径v5.2 气孔大小和开度气孔大小和开度气孔开度（保卫细胞内壁间距离）气孔开度（保卫细胞内壁间距离）视野视野10格物尺格物尺r = ? 计算气孔密度计算气孔密度22格目尺对格目尺对 8 格物尺格物尺目尺每格目尺每格810 / 22 um测气孔大小测气孔大小气孔密度测定气孔密度测定v取取3个视野，观察气孔数，取平均值个视野，观察气孔数，取平均值 av若视野直径为若视野直径为 8 格物尺，格物尺， d = ? r = ?v气孔密度气孔密度a / (r2)6 注意事项注意事项v胶棉液涂均匀、超薄一层胶棉液涂均匀、超薄一层v叶表皮取下后要迅速投入乙醇（叶表皮取下后要迅速投入乙醇（2秒）？秒）？v物镜测微尺安全使用，切勿压破物镜测微尺安全使用，切勿