植物生理實驗測定植物組織水勢探討

王懷利

（六盤水職業(yè)技術學院園藝實驗室，貴州六盤水 553003）

植物生理實驗測定植物組織水勢探討

王懷利

（六盤水職業(yè)技術學院園藝實驗室，貴州六盤水 553003）

實驗實訓在職業(yè)技能培訓中舉足輕重。結合實驗教學經驗，就《植物及植物生理學》實驗教學中的“小液流法測定植物組織水勢”實驗提出改進措施，為相應實驗教學提供了參考。

測定；植物組織；水勢；生理實驗

自2014年6月全國職業(yè)教育工作會議在北京召開以來，中央及地方各級政府都在分別投入大量的人力與物力致力于改進大中專院校學生的實驗實訓工作，進一步強化學生的職業(yè)技能及動手能力培訓。目前國內各個院校均開始重視學生動手能力的培養(yǎng)，也有不少研究者對學生實踐能力培養(yǎng)現狀與方法進行了探討，如吳曉榮等分析了傳統園藝專業(yè)實驗實訓教學模式存在的問題,提出了園藝專業(yè)實驗實訓教學模式建議[1]。張潔等在介紹開設綜合設計性實驗的背景基礎上,從創(chuàng)新教學內容組成與綜合性自主設計實驗等方面構建了貴陽醫(yī)學院綜合設計性實踐教學模式,并對貴陽醫(yī)學院綜合設計性實驗教學取得的效果與存在的不足進行了總結[2]。中、高等院校植物生理實驗教學目的主要是介紹植物生理學的細胞生理、呼吸作用及糖類代謝、光合作用、水分生理及礦質營養(yǎng)、氮代謝、種子生理、生長發(fā)育、生長物質、逆境生理、同工酶及蛋白質電泳和植物組織培養(yǎng)等實驗技術[3-4]。六盤水職業(yè)技術學院高中職園藝、茶葉專業(yè)學生所學專業(yè)基礎《植物與植物生理學》均采用陳忠輝教授主編的教材，在實驗教學實踐中，結合實驗耗材獲取與實驗實際操作的難易程度不同，對實驗課程設置與教學方法進行了一定的改進。如對教材“實驗實訓十‘植物組織水勢的測定（小液流法）’”[5]中的實驗，“小液流法”測定植物組織水勢實驗是植物生理學中的基礎實驗之一,實驗的取材、蔗糖溶液的濃度、甲烯藍的加入量及液滴釋放的測定操作等方面都會對實驗結果造成影響[6]。孫曉東結合實驗教學經驗,分析了“小液流法”測定植物組織水勢的影響因素以及實驗過程存在的不足,并提出改進辦法。針對這些方面進行分析與改進,可以取得良好的教學效果。筆者對該校改進后的植物組織水勢的測定（小液流法）實驗進行探討，擬提高實驗

實訓的可操作性，以培養(yǎng)學生動手操作的主動性和實踐動手能力。

1 實驗實訓原理

國內植物生理學教學中于1979年開始采用水勢概念。水勢是表示作物水分狀況的一種指標，是由自由能與化學勢引申而來，當作物水缺時，作物的水勢下降（負值增大）[7]。此次實驗實訓中，實驗實訓的目的和原理在《植物與植物生理》第308頁已經闡述得很詳細透徹，不再重復介紹，在實際實驗教學實踐中只對實驗儀器、材料、操作步驟進行改進調整。

2 實驗實訓材料

實驗實訓需要以下材料：蔗糖、一次性注射器（1 mL帶針頭）、蒸餾水、天平、容量瓶、馬鈴薯塊莖（露天貯藏3月以上）、指形管（帶橡皮塞）、管架、移液管（5 mL）、標簽、切片機、打孔器與甲烯藍。

3 實驗實訓操作步驟

3.1 配制蔗糖液

用天平、容量瓶等配制濃度梯度為：①0.05mol/L、②0.1 mol/L、③0.15 mol/L、④0.2 mol/L、⑤0.25 mol/L的蔗糖液共5組（每組100 mL）。

3.2 分裝蔗糖液

取洗凈烘干的指形管10支分成2組，用不同顏色的記號筆或標簽按蔗糖的濃度梯度編記號為1、 2、3、4、5，并插于指形管架上排成對應的兩排，要使同號的指形管相應對，然后按編號在近操作員的第一排指形管內分別用5支5 mL移液管取0.05～0.25 mol/L的蔗糖液各1 mL注入，而遠離操作員的第2排指形管內分別用5支5 mL移液管取0.05～0.25 mol/L蔗糖液各5 mL（要與第1排的編號和濃度一一對應），并塞上橡皮塞。

3.3 切取馬鈴薯塊莖薄片

用切片機均勻地切取馬鈴薯塊莖薄片（1～2 mm厚）數張，然后用直徑為10 mm的打孔器取馬鈴薯塊莖薄片60片，用小鑷子選取均勻的馬鈴薯塊莖片加入1 mL的蔗糖液指形管中，每管6片，要求全部浸入糖液后塞上玻璃塞，每隔5 min輕輕搖動一次便于塊莖薄片內外水分更好地移動。30～60 min后打開玻璃塞，向裝有馬鈴薯塊莖薄片的一組試管內加入甲烯藍1～2粒作指示劑使1 mL組的糖液呈藍色。

3.4 有色蔗糖液升降觀察

分別用5支一次性1 mL注射器代替毛細吸管從第一排指形管內吸取少量有色糖液注入第2排相應濃度指形管內，在其中部輕輕擠出一小滴有色糖液，抽出注射器前后均不能攪動溶液，觀察有色糖液的升降情況，找到有色糖液不動指形管的濃度就是所找的等滲濃度。

3.5 結果計算

據找到的溶液濃度換算成溶液滲透壓。公式為：

式中，P值為溶液的滲透壓，其負值就是溶液的溶質勢，也是所測植物的水勢；C為質量摩爾濃度。

4 討論

小液流法測定植物組織水勢是植物生理學中的基礎實驗之一[8]。韋善君等[9]即從甲烯藍的用量、實驗材料的選擇、取材方法和實驗器材等方面進行優(yōu)化,建立了一套操作方便、可重復性好的小液流法測定植物組織水勢的體系。于虹漫等[4]以傳統實驗“植物組織水勢的測定”為例，介紹了探究性實驗教學改革的具體做法,使學生在老師的指導下自主探索、發(fā)現、實踐，從而獲得新知識,以此培養(yǎng)學生的創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力。水勢是植物細胞和組織的重要水分生理參數之一，水勢大小影響著植物的代謝、生長發(fā)育及抗逆性,也是合理灌溉的生理指標。目前國內在教學、科研中植物水勢的測定主要采用小液流法、壓力勢法、熱電偶法和木質部壓力探針法。小液流法和壓力勢法測定水勢簡便易行,但2種方法都存在難以克服的弊端[10]。筆者根據教學實踐，對小液流法測定植物組織水勢實驗進行了改進，同樣取得了一定的成效。

（1）在該實驗實訓操作中經降低蔗糖溶液的濃度梯度，實驗顯示的效果較顯著。

（2）用馬鈴薯塊莖（組織）替代葉片（組織），主要是一般新鮮馬鈴薯塊莖含水量74%～80%[7]，經露天貯藏3個月之后失水較多，做成均勻的馬鈴薯塊莖薄切片放入蔗糖液中，會因馬鈴薯塊莖切片的水勢小于所放入蔗糖溶液的水勢，塊莖細胞大量吸水從而使所置蔗糖溶液濃度增大，滴入的蔗糖液與原蔗糖液比重差異顯著，于是可以通過觀察滴出小液滴在原相應濃度中的上浮、下沉、靜止現象更容量找出等滲濃度，從而較快地算出溶液的水勢。

（3）用1 mL的一次性注射器（帶針頭）替代毛細吸管（帶橡皮頭），在糖液中擠出有色糖液一小滴后觀察有色糖液的升降情況十分明顯，同時又節(jié)省清

洗、烘烤制作毛細吸管時間。0.1 mL的一次性注射器在市場上易購置，且在實際操作上簡便易行。

（4）在觀察時，如糖液內的植物組織排出水分，糖液濃度就變稀，比重降低，則染色糖液小液滴往上?。环粗鲁?；如靜止不動，說明這種糖液的溶質勢等于此植物組織的水勢；若找不到靜止不動的濃度，就找液滴上升與下降交界的2個濃度來計算平均值，即為此植物組織的水勢。

（5）在計算時要注意：公式中的C是質量摩爾濃度（molality,單位為moL/kg）而不是體積摩爾濃度（molarity,單位為mol/L）[11]；T是絕對溫度，單位為K（T=實驗時溫度t℃+273℃，而不是273℃+實驗時溫度t）。將體積摩爾濃度表示的等濃度溶液（單位為mol/L）換算成質量摩爾濃度表示的等濃度溶液（單位為mol/kg）公式為：

式中，M為溶質分子的摩爾數；ρ為溶液的密度（g/mL）；MB為溶質的摩爾質量（g/mol）；1 000×ρ為溶液重量（g）；m為1 000 g溶劑質量。

[1]吳曉榮，王懷利.高職院校園藝專業(yè)實驗實訓教學模式探討[J].園藝與種苗，2013(4）：43-45.

[2]張潔，周靜，王赟，等.《植物組織培養(yǎng)》課程開設綜合性設計實驗的教學實踐[J].園藝與種苗，2012(6）：102-104.

[3]孫曉東.植物組織水勢測定實驗教學改革的研究[J].安徽農業(yè)科學，2014（36）：13132+13138.

[4]于虹漫，張雪梅，梁社往，等.探究性實驗“植物組織水勢測定”教學模式初探[J].安徽農業(yè)科學，2012（31）：15528-15529.

[5]陳忠輝.植物與植物生理[M].北京：中國農業(yè)出版社，2007.

[6]石雪芹，朱曄榮，趙念席，等.“小液流法”測定植物組織水勢實驗教學的改進[J].實驗室科學，2014（1）：42-43+46.

[7]莫同正.植物及植物生理學[M].遼寧：農業(yè)出版社，1980.

[8]鄒立基.植物水勢教學初探[J].植物生理學通訊，1991（1）：62-63.

[9]韋善君，農鈞琇，馬廷娟，鄒慧敏，沈光濤，戴景峰.小液流法測定植物組織水勢的優(yōu)化[J].植物生理學報，2014（12）：1899-1902.

[10]柏新富，卜慶梅，譚永芹，等.植物4種水勢測定方法的比較及可靠性分析[J].林業(yè)科學，2012（12）：128-133.

[11]黃群聲.用梯度濃度溶液測定植物組織滲透勢之我見[J].植物生理學通訊，1996（3）：211-212.

（責任編輯 張楊林）

Discussion on Determination of Plant Tissue Water Potential in Plant Physiology Experiments

WANG Huai-li(Liupanshui Vocational and Technical College Horticulture Laboratory Postcode,Liupanshui, Guizhou 553003)

Experimental training was pivotal in the vocational skills training.Combining with experimental teaching experience,the improvements of“small flow assay plant tissue water potential”experiments on“plants and plant physiology”experiment teaching were proposed.The results provided

for corresponding experimental teaching.

Determination;Plant tissue;Water potential;Physiological experiments

Q943

A

2095-0896（2015）05-076-03

王懷利（1969-），男，貴州六盤水人，實驗師，從事植物組織培養(yǎng)、馬鈴薯育種及脫毒制種與推廣體系建設，以及農學類綜合實驗實訓教學工作，E-mail：lpszywhl@163.com。

2015-03-01