植物细胞渗透势的测定

一、目的

植物细胞的渗透势取决于液泡的溶质浓度，因此又称溶质势。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，以降低其渗透势，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。本实验目的在于掌握植物组织渗透势的测定原理及方法。

二、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ψρ正要下降为零。此时细胞液的渗透势ψπ等于外液的渗透势ψπ0 ，此溶液即为该组织的等渗溶液，其浓度即为该组织的等渗浓度。知道了等渗浓度，即可按公式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时的渗透势，此种状态下的渗透势称基态渗透势。

三、材料、仪器设备及试剂

1. 材料：洋葱、紫鸭跖草、大葱鳞茎。

2. 仪器设备：显微镜；载玻片与盖玻片；温度计；尖头镊子；刀片；培养皿（直径5cm）；试剂瓶；烧杯；容量瓶；量筒；吸水纸；吸管等。

3. 试剂及配制：

1mol·L－1蔗糖溶液配制： 称取蔗糖34.23g ，溶于蒸馏水中，定容至100ml。

0.03％中性红溶液。

四、实验步骤

1. 系列蔗糖溶液配制

取9套直径为5 cm的培养皿，编号，按下表配制成0.30～0.70 mol·L^－1的蔗糖溶液。

 

试剂	管号
	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1mol·L－1蔗糖溶液（ml）   蒸馏水（ml）	0.30   9.70	0.35   9.65	0.40   9.60	0.45   9.55	0.50   9.50	0.55   9.45	0.60   9.40	0.65   9.35	0.70   9.30
蔗糖浓度（mol·L－1）	0.30	0.35	0.40	0.45	0.50	0.55	0.60	0.65	0.70

 

加入表中试剂后，充分摇匀，盖上培养皿盖备用。

2. 用镊子剥取供试材料下表皮，大小以0.5cm²为宜。立即浸入不同浓度的蔗糖溶液中，每一浓度放4～5片。同时记录室温。

为便于观察，可先将切片于0.03％中性红染色5 min左右，吸去水分，再浸入蔗糖溶液中，但如不加染色即能区别质壁分离时，仍以不染色为宜。

3. 表皮细胞在蔗糖溶液中浸泡20～30min，取出放载玻片上，滴一滴相同浓度的糖液，盖以盖玻片，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壁的角隅分离）的浓度，每1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，一个没有发生质壁分离，另一个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。

五、结果计算

根据所测得的等渗浓度和室温，可用下式计算供试溶液的渗透势（ψ_π0），即为细胞的渗透势（ψ_π）。

ψ_π = ψ_π0 = －i C R T（Mpa）

公式中：ψ_π0—供试溶液的渗透势，单位：Mpa（兆帕）

C —等渗糖液浓度（mol·L^－1）

R —气体常数（0.0083 L·Mpa·mol^-1·K^-1）

T —热力学温度（273＋t℃）

i —解离系数（蔗糖＝1，CaCl₂＝2.60）