植物生理

植物正常生长发育需要多种矿质元素。但要确定各种元素是否为植物所必需，必需借助无土培养法（溶液培养和砂基培养法）才能解决。近年来，无土栽培不仅作为一种研究手段，而且成为新的生产方式，在蔬菜、花卉生产中开始大规模应用。本实验学习溶液培养的技术，并证明氮、磷、钾、钙、镁、铁诸元素对植物生长发育的重要性。

植物内源激素ABA（脱落酸）能使气孔关闭，降低叶片蒸腾速率，外源ABA也有同样的作用。可以用称量法、镜检法直接或间接地测量气孔开度，以检验外源ABA的作用，加深了解ABA的生理功能。

蒸腾速率是计量蒸腾作用强弱的一项重要的生理指标，其快慢受植物形态结构和多种外界因素的综合影响。所以在研究植物水分代谢时，测定蒸腾速率很有必要。本实验采用离体快速称重法测定蒸腾速率，此法简便、快速，定量较准确。植物蒸腾失水，重量减轻，故可用称重法测得植物材料在一定时间内所失水量而算出蒸腾速率。植物叶片在离体后的短时间内（数分钟），蒸腾失水不多时，失水速率可保持不变，但随着失水量的增加气孔开始关闭， 蒸腾速率将逐渐减少，故此实验应快速（在数分钟内）完成。

水势与渗透势的测定方法可分为三大类，除本书已介绍过的液相平衡法（包括小液流法、重量法测水势，质壁分离法测渗透势）和压力平衡法（压力室法测水势）外，还有一类是气相平衡法，包括热电偶湿度计法、露点法等。液相平衡法所需仪器设备简单，但手续繁琐、效率低，难以自动记录；压力平衡法适于测定枝条或整个叶片的水势，对于小型样品如叶圆片等则无能为力。气相平衡法能广泛用于各种植物叶片水势和渗透势的测定，所需样品量极少、测量精度高，是近年来发展起来的一类较好的植物水势及其组分的测定技术。

根据拉乌尔冰点下降原理，任何溶液，如果其单位体积中溶解的溶质的颗粒（分子和离子）总数目相同时，则引起溶液冰点下降的数值也相同。1mol的任何非电解质溶解于1000g水中，则使水的冰点由0℃下降至–1.857℃；而1mol的电解质溶于1000g水中，其冰点下降值为离解离子与未离解的总物质的量乘以1.857。因此，欲求某一溶液的溶质颗粒数目，可先测其冰点下降值，然后按公式算出

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ψp下降为零。此时细胞液的渗透势ψs等于外液的渗透势ψs0，即ψs=ψs0，此溶液称为该组织的等渗溶液，其浓度称为该组织的等渗浓度，因此，只要测出植物组织的等渗浓度，即可计算出细胞 ...

自由水和束缚水含量常与植物生长与抗性有密切关系。自由水与束缚水比值较高的植物组织或器官，代谢活动较旺盛，生长也较快；反之则生长较缓慢，但抗性较强。因此，自由水和束缚水的相对含量可以作为代谢活动及抗逆性强弱的重要生理指标。

植物细胞汁液的浓度与植物的水分代谢、生长、抗性及果蔬品质等有关。当植物缺水时，叶肉细胞汁液浓度增高，因此可作为灌溉生理指标。细胞汁液浓度大时，植物生长速度减慢而且抗性增强。果实、蔬菜中糖酸等溶质的含量也可用细胞汁液浓度表示，称为可溶性固形物，是果蔬品质的重要指标。本实验采用折射仪或手持糖量计的方法测定细胞汁液浓度。

植物组织含水量是表示植物组织水分状况的一个常用指标。对于正常生长的组织，含水量的多少直接影响植物的生长状况；对于水果、蔬菜，含水量的多少对品质有着很大的影响；对于贮藏中的种子，含水量的多少对于能否安全贮藏起着决定性的作用。所以，对植物组织含水量进行测定，不仅具有理论意义，而且具有重要的实践意义。

生长的植物细胞是一个渗透系统，活细胞的原生质及其表层具有分别透性，原生质层内部含有一个大液泡，具有一定的溶质势。当细胞与外界高渗溶液接触时，细胞内的水分外渗，原生质随着液泡一起收缩而发生质壁分离，其后，当与清水（或低渗溶液）接触，或当外面的溶质进入时，具有液泡的原生质体就又吸水而发生质壁分离复原。

活体染色是利用某种对植物无害的染料溶液对活细胞进行染色的技术。中性红是常用的活体染料之一，它是一种弱碱性pH指示剂，变色范围在pH6.4~8.0之间（由红变黄）。在中性或微碱性环境中，植物的活细胞能大量吸收中性红并向液泡中排泌，由于液泡在一般情况下呈酸性反应。因此，进入液泡的中性红便解离出大量阳离子而呈现樱桃红色，在这种情况下，原生质和细胞壁一般不着色；死细胞由于原生质变性凝固，胞液不 ...

细胞分裂素有促进萝卜子叶增大（鲜重增加）的效应。可先做出细胞分裂素浓度与子叶重量增加的关系曲线，再以待测样品进行对比试验，就可鉴定样品中细胞分裂素的浓度或效价。

生长素能促进禾本科植物胚芽鞘的伸长。切去顶端的胚芽鞘段，断绝了内源生长素的来源，其伸长在一定范围内与外加生长素浓度的对数呈线性关系。因此，可以用一系列已知浓度的生长素溶液培养芽鞘切段，绘制成生长素浓度与芽鞘伸长的关系曲线，以鉴定未知样品的生长素含量。

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、重量减少而外液浓度变小；若两者相等，则水分交换动态平衡、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：ψs=-ICRT...

含水量是植物水分状况的重要指标，植物组织含水量不但直接影响植物的生长、气孔状况，光合功能甚至作物产量，而且还对果蔬品质以及种子和粮食的安全贮藏具有至关重要的作用。所以，植物组织含水量的测定在植物生理学研究中具有重要的理论和实践意义。

根据叶绿体色素提取液对可见光谱的吸收，利用分光光度计在某一特定波长下测定其消光度，即可用公式计算出提取液中各色素的含量。 根据朗伯—比尔定律，某有色溶液的消光度D与其中溶质浓度C和溶液层厚度L成正比，即：D=kCL式中：k为比例常数。当溶液浓度以百分浓度为单位，液层厚度为1cm时，k为该物质的比吸收系数。各种有色物质溶液在不 ...

还原型抗坏血酸（AsA）可以把铁离子还原成亚铁离子，亚铁离子与红菲咯啉（4，7-二苯基-1，10-菲咯啉，BP）反应形成红色螯合物。在534nM波长的吸收值与AsA含量正相关，故可用比色法测定。脱氧抗坏血酸（DAsA）可由二硫苏糖醇（DTT）还原成AsA。测定AsA总量，从中减去还原型AsA，即为DAsA含量。

植物叶片通过蒸腾作用不断地向周围环境散失水分，产生蒸腾拉力。导管中的水分由于内聚力的作用而形成连续的水柱。因此，对于蒸腾着的植物，其导管中的水柱由于蒸腾拉力的作用，承受着一定的张力或负压，使水分连贯地向上运输。当叶片或枝条被切断时，木质部中的液流由于张力解除迅速缩回木质部。将叶片装入压力室钢筒，叶柄切口朝外，逐渐加压，直到导管中的液流恰好在切口处显露时，所施加的压力正好抵偿了完整植株导管中的原始负压。这时所施加的压力值（通常称为平衡压）将叶片中的水势提高到相当于开放大气中的导管中液体渗透势ψs的水分。由于通过导管周围完整活细胞半透膜进入木质部导管的汁液，其渗透势常接近于零（活性溶质含量很低），因此，有下式成立：P+ψW=ψs≈0 （14-2）

叶绿素是一种极不稳定的化合物。它是一种二羧酸-叶绿酸与甲醇和叶绿醇形成的复杂酯，故可与碱起皂化反应而生成醇（甲醇和叶绿醇）和叶绿酸的盐，产生的盐能溶于水中，可用此法将叶绿素与胡萝卜素分开。叶绿素与胡萝卜素都具有光学活性，表现出一定的吸收光谱，可用分光镜检查或用分光光度计精确测定。叶绿素吸收光量子而转变成激发态，激发态的叶绿素分子很不稳定，当它变回到基态时可发射出红光量子，因而产生荧光。叶绿素中的镁可以被H离子所取代而成褐色的去镁叶绿素。去镁叶绿素遇铜则成为铜代叶绿素，铜代叶绿素很稳定，在光下不易破坏，故常用此法制作绿色多汁植物的浸渍标本。叶绿素的化学性质很不稳定，容易受强光的破坏，特别是当叶绿素与蛋白质分离以后，破坏更快，而胡萝卜素则较稳定。在有氧存在下，叶绿素在甲醇中放置一、二天就转变成加温或室温长期放置会转变成叶绿素a‘和叶绿素b’。因此，在试验中要注意控制这些因素。皂化反应式如下：C32H30NMg

叶绿体中含有绿色素（包括叶绿素a和叶绿素b）和黄色素（包括胡萝卜素和叶黄素）两大类。它们与类囊体膜蛋白相结合成为色素蛋白复合体。它们的化学结构不同，所以它们的物化性质（如极性、吸收光谱）和在光合作用中的地位和作用也不一样。这两类色素是酯类化合物，都不溶于水，而溶于有机溶剂，故可用乙醇、丙醇等有机溶剂提取。提取液可用色谱分析的原理加以分离。因吸附剂对不同物质的吸附力不同 ...