1、植物组织水势的测定【摘要】本实验通过小液流法测量植物组织的水势。将植物组织放入不同浓度的蔗糖溶液中，叶片组织的水势与溶液的水势不等，会发生水分的转移至水势相等。该溶液经染色后，吸去少量蓝色液滴至原浓度的蔗糖溶液中，观察小液流的运动，寻找与之等势蔗糖溶液浓度。通过计算得出组织的水势。关键词：小液流法，水势【材料与试剂】栾树叶片，蔗糖溶液（1mol/L)，亚甲基蓝溶液【实验内容】原理：水势（water potential）是指每偏摩尔体水的化学势（差） ，即水的化学势（ ）w与同温同压同一体系中纯水的化学势（ ）之差除以水的偏摩尔体积所得的商:0w这样定义的水势其单位是压力单位，用帕（Pa）或兆帕
2、（MPa）表示。与过去曾用单位atm、bar 的换算关系为： 1MPa = Pa = 10 bar =9.87atm610植物细胞的水势有以下几部分组成：（1）液泡的渗透势 ；s（2）细胞壁对内容物的压力势 ；p（3）原生质亲水胶体对水分子吸附作用产生的衬质势 m即 psw植物体和环境之间的水分移动方向由水势差决定，当植物组织的水势与其环境的水势相等时，在组织与环境间便不发生水分的迁移。当植物细胞或组织放在外界溶液中时，如果植物的水势小于溶液的渗透势，则组织吸水而使溶液浓度变大；反之，则植物细胞内水分外流而使溶液浓度变小；若植物组织的水势与溶液的渗透势相等，则二者水分保持动态平衡。 当植物材料
3、浸入不同浓度的溶液中时，由于细胞与溶液之间发生水分交换，使原来的溶液浓度发生改变，浓度的改变又引起了溶液比重的改变。若将已浸过植物材料的溶液用毛细管吸入一部分，然后移入与原来浓度相同的溶液时，由于其溶液比重的改变。就会使移入的小液流向上或向下移动或者不移动。这样，就可以根据小液流的移动情况，求出植物组织的水势。步骤：1.将 1mol/L 的蔗糖溶液分别稀释成 0.05、0.1、0.2 、0.3、0.4 、0.5、0.6mol/L 的蔗糖溶液。w0w-V每个浓度的蔗糖溶液分别配成 20 ml。各取 10mL 左右分装于三个 7mL 离心管中。2.用直径 1cm 的打孔器将植物材料切成直径约为 1
4、cm 的圆片，每个浓度的 7ml 离心管放 20 片。3.15 分钟后，将材料从离心管中取出，加入一定量的亚甲基兰溶液。4.用细头胶头滴管吸取少量上述溶液，将胶头滴管放入盛有对应浓度溶液试管的中部，小心地放出少量液流，观察蓝色液流的升降动向。5.寻找蓝色液流不动，或者上升与下降之间的浓度，带入公式： C R Tiw求得叶片组织的水势。公式中 w植物组织的水势（单位：Pa）溶液的渗透势C等渗浓度（mol/L）R气体常数（8.314 KPa.L/mol/K）T绝对温度（273，25，为 298）i解离系数（蔗糖1）【实验结果】“”表示蓝色液滴上移， “”表示蓝色液流下降， “”表示蓝色液流静止所测
5、得的等势浓度为：0.25mol/L，T=291K6.细胞的水势为： C R Ti= 604.8435(Pa)w【讨论】1.水势包括渗透势，压力势，衬质势。渗透势是由于溶质喝水的混合增加了系统的无序性，因而降低了谁的自由能。压力势是由于溶液的静水压所增加的溶液的水势。也即溶液压力与周围的差值。植物细胞中，这个压力常称作膨压。植物细胞的膨压是由于细胞吸水后相对较为刚性的细胞壁对细胞体积的限制所造成的。衬质势是由于亲水的衬质与水分子的相互作用使水的自由能能降低的那部分水势。当水附着在某种亲水物质的表面时，会形成两个水分子厚度的薄层，在细胞比重的微小孔道可以形成毛细管力，自由能被降低，这种自由能的降低
6、即为衬质势。组数 1 2 3 4 5 6 7浓度 mol/L 0.05 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6蔗糖原液/mL 1 2 4 6 8 10 12蒸馏水/mL 19 18 16 14 12 10 8结果一 结果二 结果三 当细胞中的水势与外界溶液的水势相同时，细胞与外界没有水分的交换，因此细胞并无失水或吸水的过程，膨压为零。而衬质势在一般情况下，特别是水合的细胞和细胞壁中的衬质势常可被忽略。在此条件下，细胞的水势就等于溶液的水势，等于细胞及溶液的渗透势。2.实验的选材要均一，生长状况相似的植物组织。在打孔时，要尽量快速放入溶液中，否则植物组织在环境中放置很容易失水（尤其有伤口
7、之后） ，造成测量结果不准确。3.在打孔时，要避开叶片的主叶脉。叶脉是茎中维管束在叶片上的分支。主叶脉的细胞与叶肉细胞的成分有所不同，其中不含叶绿体，并且多由厚角组织或厚壁组织的细胞组成，其吸水或失水的情况渔业肉细胞不同，会影响实验结果。4.实验所用的器材要保持干燥，尤其是用于吸取液体转移的长滴管，由于吸取量观察量较少。因此即使滴管内残留少量水，也会对实验造成很大的影响。5.实验中加入亚甲基蓝的量不能太多，否则会影响溶液的浓度。本实验中出现了同浓度的溶液液滴移动方向不一致的情况，可能是由于亚甲基蓝的量加入的不均，导致溶液浓度有小的变化。6.本实验中选用的外界溶液为蔗糖溶液。蔗糖不能够自由通过细
8、胞膜，因此在细胞与外界溶液之间产生交换的只有水分子。所用溶液同时也可选择 CaCl 溶液或 NaCl 与 CaCl 以 9:1 比例混合2 2的溶液。这两类溶液有如下优点： 它们能使植物细胞保持正常的选择特性，因而可防止细胞内含物的外逸。 植物细胞或组织浸入这些盐类溶液时，与这些外液达到水分平衡所需的时间比浸入蔗糖溶液时间少 6 倍，这是因为这些盐溶液的粘度比蔗糖溶液的低，其溶质的扩散系数也比蔗糖大的缘故。由于细胞或组织在这些盐溶液中所需浸入时间短得多，因而也就利于细胞维持正常状态。 它们即不发酵；也不易分解，因而在室温下可久贮于加塞的玻瓶中而不变质，这又是蔗糖及葡萄等溶液所不及的。7.影响植物组织水势的主要因素有：（1）环境因素：温度，相对湿度，辐射照度等。温度高，辐射照度高，相对湿度低时，植物组织的水势低。（2）植物组织的生长位置：由于植物中水分的移动方向是由水势决定的，因而植物下部的水势要高于上部的水势，才能保证水分从吸收部位根部运至整株植物体。
