植物进行光合作用形成有机物,而有机物的积累可使叶片单位面积的干物重增加,但是,叶片在光下积累光合产物的同时,还会通过输导组织将同化物运出,从而使测得的干重积累值偏低。为了消除这一偏差,必须将待测叶片的一半遮黑,测量相同时间内叶片被遮黑的一侧单位面积干重的减少值,作为同化物输出量(和呼吸消耗量)的估测值。这就是经典的“半叶法”测定光合速率的基本原理。测定时须选择对称性良好、厚薄均匀一致的两组叶片,一组叶片用于测量干重的初始值,另一组(半叶遮黑的)叶片用于测定干重的终了值,不但手续烦琐,而且误差较大。“改良半叶法”采用烫伤、环割或化学试剂处理等方法来损伤叶柄韧皮部活细胞,以防止光合产物从叶中输出(这些处理几乎不影响木质部中水和无机盐分向叶片的输送),仅用一组叶片,且无须将一半叶片遮黑,既简化了手续,又提高了测定的准确性。
氧电极是为测定水中溶解氧含量而设计的一种极谱电极。目前通用的是薄膜氧电极,又称Clark电极,由镶嵌在绝缘材料上的银极(阳极)和铂极(阴极)构成,电极表面覆盖一层厚约20~25μm的聚四氟乙烯或聚已烯薄膜,电极和薄膜之间充以KCl溶液作为支持电解质。由于水中溶解氧能透过薄膜而电解质不能透过,因而排除了被测溶液中各种离子电极反应的干扰,成为测定溶解氧的专用电极。氧电极具有灵敏度高,反应快、可连续测量记录,能够追踪反应的动态变化过程等特点,因而在叶绿体及线粒体悬浮液的光合放氧和呼吸耗氧,某些耗氧或放氧的酶促反应,以及叶碎块或游离叶细胞的光合放氧等的研究上,都得到了广泛的应用。
在光合作用(及呼吸作用)测定方法的发展过程中,曾经有过多次革新,其中包括测定干物质积累的称重法,测定CO2吸收(和释放)的滴定法(基本原理见实验23),测氧气释放的检压法和氧电极法(实验20)等。与这些方法相比,红外线气体分析仪(IRGA)堪称最先进的方法。它不但快速、准确,而且可将测定信号变为电信号输出,便于仪器的自动化和智能化。
猪流感病毒(Swine influenza virus,SIV)是正粘病毒科单股负链RNA病毒, 引起猪群发生严重的呼吸系统 疾病, 给养猪业造成很大的经济损失。而且, 猪是人流感病毒和禽流感病毒发生重组的‘混合器,’, 因此, 研究猪流感 病毒对于搞清人流感病毒和禽流感病毒的变异, 致病机理、流感的预防和控治都有重要的意义。
由于铁氰化钾不能透过被膜,故完整叶绿体在等渗介质中不能进行铁氰化钾光还原的Hill反应。而失去完整被膜的叶绿体,铁氰化钾可以进入类囊体进行Hill反应。根据这一原理,比较胀破与未胀破的叶绿体Hill反应速率,就可计算叶绿体被膜的完整度。
研磨叶片得到的匀浆,经过滤、离心可制备叶绿体。叶绿体的被膜比较脆弱,分离叶绿体应在等渗的缓冲溶液中,0~4℃温度下进行。叶绿体活力会随着离体时间延长而不断下降,因此,分离工作尽可能在短时间内完成。
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光密度,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,某有色溶液的光密度D与其中溶质浓度C和液层厚度L成正比。
叶绿素是一种二羧酸—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类胡萝卜素分开;叶绿素与类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,而类胡萝卜素则较稳定。叶绿素中的镁可以被H+所取代而成褐色的去镁叶绿素,后者遇铜则成为绿色的铜代叶绿素,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。
测定植物体内游离氨基酸含量对研究植物在不同条件下及不同生长发育时期氮代谢变化、植物对氮素的吸收、运输、同化及营养状况等有重要意义。游离氨基酸的氨基可与水合茚三酮反应,产生蓝紫色化合物,其颜色的深浅与游离氨基酸的含量成正比。
氯化三苯基四氮唑(TTC)是标准氧化还原电位为80mV的氧化还原物质,溶于水中成为无色溶液,但还原后即生成红色而不溶于水的三苯基甲 (TTF)。生成的TTF比较稳定,不会被空气中的氧自动氧化,所以TTC被广泛地用作酶试验的氢受体,植物根所引起的TTC还原,可因加入琥珀酸、延胡索酸、苹果酸得到增强,而被丙二酸、碘乙酸所抑制。所以TTC还原量能表示脱氢酶活性,并作为根系活力的指标。
根据植物矿质吸收的理论,植物对溶质的最初吸收具有吸附的特性,并假定这时在根系表面均匀地覆盖了一层被吸附物质的单分子层,因此可以根据根系对某种物质的吸附量来测定根的吸收面积。常用甲烯蓝作为被吸附物质,它的被吸附量可以根据供试液浓度的变化用比色法准确地测出。已知1mg甲烯蓝成单分子层时所占面积为1.1m2,据此即可求出根系的总吸收面积。当根系在甲烯蓝溶液中已达到吸附饱和而仍留在溶液中时,根系的活跃部分能把原来吸附的物质吸收到细胞中去,因而继续吸附甲烯蓝。从后一吸附量求出活跃吸收面积,可作为根系活力指标。
硝酸还原酶(NR)是植物氮素同化的关键酶,它催化植物体内的硝酸盐还原为亚硝酸盐。产生的亚硝酸盐与对–氨基苯磺酸(或对–氨基苯磺酰胺)及α–萘胺(或萘基乙烯二胺)在酸性条件下定量生成红色偶氮化合物。生成的红色偶氮化合物在540nm波长下有最大吸收峰,可用分光光度法测定。硝酸还原酶活性可由产生的亚硝态氮的量表示。一般以Nμg·g﹣1·h﹣1为单位。NR的测定可分为活体法和离体法。活体法步骤简单,适合快速、多组测定。离体法复杂,但重复性较好。
硝酸还原酶(NR)是植物氮素同化的关键酶,它催化植物体内的硝酸盐还原为亚硝酸盐。产生的亚硝酸盐与对–氨基苯磺酸(或对–氨基苯磺酰胺)及α–萘胺(或萘基乙烯二胺)在酸性条件下定量生成红色偶氮化合物。生成的红色偶氮化合物在540nm波长下有最大吸收峰,可用分光光度法测定。硝酸还原酶活性可由产生的亚硝态氮的量表示。一般以Nμg·g﹣1·h﹣1为单位。NR的测定可分为活体法和离体法。活体法步骤简单,适合快速、多组测定。离体法复杂,但重复性较好。
植物体内硝态氮含量可以反映土壤氮素供应情况,常作为施肥指标。另外,蔬菜类作物特别是叶菜和根菜中常含有大量硝酸盐,在烹调和腌制过程中可转化为亚硝酸盐而危害健康。因此,硝酸盐含量又成为蔬菜及其加工品的重要品质指标。测定植物体内的硝态氮含量,不仅能够反映出植物的氮素营养状况,而且对鉴定蔬菜及其加工品质也有重要的意义。传统的硝酸盐测定方法是采用适当的还原剂先将硝酸盐还原为亚硝酸盐,再用对氨基苯磺酸与α-萘胺法测定亚硝酸盐含量。此法由于影响还原的条件不易掌握,难以得出稳定的结果,而水杨酸法则十分稳定可靠,是测定硝酸盐含量的理想选择。
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 ...