植物生理学实验指导.docx
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植物生理学实验指导.docx
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植物生理学实验指导
植物生理学实验指导
实验一植物组织水势的测定(小液流法)
一、实验目的:
理解水势、渗透势的概念,掌握植物水势的测定方法。
二、实验原理:
当植物组织浸在已知浓度的外液中时,如果组织水势高于外液水势,则组织失水,外液浓度降低,比重变小;如果组织水势低于外液水势,则组织吸水,外液浓度升高,比重变大;如果组织水势和外液水势相等,则外液的浓度和比重都不变,此溶液的渗透势即等于组织的水势。
三、仪器、试剂、材料:
青霉素小瓶(带盖)、弯头注射器、打孔器、镊子、培养皿、滴管、甲烯蓝粉末。
0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30mol/L蔗糖溶液。
植物叶片。
四、实验步骤:
1、用滴管取不同浓度(0.05、0.10、0.15、0.20、0.25、0.30mol/L)蔗糖溶液各4ml,分别注入6个青霉素小瓶中(甲组);再另取上面6种溶液各4ml,注入另6个小瓶中(乙组),对应编号标记。
2、用打孔器从植物叶片上取下相同大小的圆叶片,分别放入甲组小瓶中(每瓶10片),加盖,轻轻摇动以使圆叶片浸泡于溶液中。
3、30分钟后,向甲组小瓶加微量甲烯蓝粉末,轻轻摇动使溶液均匀。
4、用注射器从甲组小瓶中吸取蓝色溶液,插入相同编号的乙组小瓶溶液中部,轻轻挤出一小滴,慢慢抽出注射器,观察蓝色液滴升降情况并填入下表。
溶液(mol/L)
0.05
0.1
0.15
0.2
0.25
0.3
蓝色液滴
升降情况
五、结果计算:
植物组织水势按下式计算:
Ψw=-iCRT
式中:
Ψw—水势,i—解离系数(蔗糖为1)
C—等渗溶液浓度(mol/L),R—气体常数(0.0083L.MPa/moL.K)
T—绝对温度(K=273+t℃)
附:
蔗糖分子量:
342.29
实验二叶绿体色素的提取、分离和性质的观察
一、实验目的:
掌握叶绿体色素的提取和分离方法,加深对其性质的理解。
二、实验原理:
叶绿体色素包括叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素和叶黄素,这四种色素均不溶于水而溶于有机溶剂,故常用丙酮或乙醇等提取。
叶绿体色素可采用纸层析法进行分离,当溶剂不断地从层析滤纸上流过时,由于混合物各成分在两相(即流动相和固定相)间具有不同的分配系数,它们的移动速度不同,因而使样品混合物分离。
叶绿素和类胡萝卜素可表现出一定的吸收光谱,可用分光光度计精确测定。
吸收光量子变成激发态的叶绿素分子很不稳定,在它变回基态时,可发射出红光量子,因而产生荧光。
叶绿素中的Mg2+可被H+所取代,成为褐色的去镁叶绿素,后者遇Cu2+则变成深绿色的铜代叶绿素。
三、仪器、试剂、材料:
分光光度计、水溶锅、天平、研钵、三角瓶、培养皿、试管、漏斗、滤纸、丙酮、四氯化碳、盐酸、醋酸铜、植物叶片(失水20-30%)
四、实验步骤:
1、色素提取:
取植物叶片5克于研钵中,加丙酮20ml及少许CaCO3制成匀浆,过滤于三角瓶中,滤液备用。
2、色素分离:
按现场示范进行,以标准层析液(石油醚:
丙酮:
苯=20:
2:
1)为驱动剂[由内向外:
叶绿素b(黄绿)、叶绿素a(蓝绿)、叶黄素(黄)、胡萝卜素(橙黄)]。
3、理化性质观察:
①叶绿体色素的吸收光谱曲线:
将上述过滤液进注入光径为1cm的比色杯中,另以80%的丙酮作空白,于400-700nm每隔10nm读取OD值,读数时以空白调透光率为100,再读取滤液的OD值,以波长为横坐标,OD值为纵坐标,绘出叶绿体色素的吸收光谱曲线。
②叶绿素的荧光现象:
取滤液少许(约3ml)用反射光和透射光观察溶液的颜色,反射光的颜色即为叶绿素产生的荧光。
③H+和Cu2+对叶绿素分子中Mg2+的取代作用:
在3支试管里盛滤液约3ml,留一支作对照,另两支各加HCl1-2滴,摇匀待溶液呈褐色后,再在其中一支加入醋酸铜少许,于水浴加热到溶液至深绿色为止。
观察比较三支试管里溶液的颜色。
实验三叶绿素含量的测定(分光光度法)
一、实验目的:
掌握叶绿素含量的测定方法。
二、实验原理:
根据叶绿素吸收光谱的特点,利用分光光度计在某一波长处测得叶绿素的OD值(光密度),再通过公式计算叶绿素的含量。
叶绿素的光谱吸收峰是400~500nm及600~700nm,类胡萝卜素的光谱吸收峰在400~500nm。
所以Arnon(1949)选定叶绿素a的吸收峰为663nm,叶绿素b的吸收峰为645nm,并提出计算这两种色素浓度的公式。
三、仪器、试剂、材料:
分光光度计、带塞试管、丙酮与无水乙醇的等体积混合液、水浴锅、植物叶片。
四、实验步骤:
1、准确称取植物叶片0.05克左右放入试管,加丙酮与无水乙醇的等体积混合液10ml,加塞。
放入50-60℃水溶锅中加热,快速提取20~60分钟,至叶片变白即可。
2、待叶片变白后,取出摇匀,在663nm和645nm波长处测定提取液的OD值。
以丙酮与无水乙醇的等体积混合液作空白调零。
五、结果计算:
叶绿素a(mg/g)=(12.71OD663-2.59OD645)V/1000W
叶绿素b(mg/g)=(22.88OD645-4.67OD663)V/1000W
叶绿素总量(mg/g)=(8.04OD663+20.29OD645)V/1000W
式中:
V—提取液体积(ml)W—叶片重量(g)
实验四种子生活力的测定(TTC法、红墨水法)
一、实验目的:
理解种子生活力的测定原理,掌握种子生活力的测定方法。
二、实验原理:
1、TTC法:
具有生活力的种胚在呼吸作用过程中都有氧化还原反应,当TTC溶液渗入种胚活细胞内并作为氢的受体被还原型脱氢辅酶(NADH2或NADPH2)上的氢还原时,无色的TTC转化为红色的TTF,活种胚被染成红色,而死细胞无此反应。
2、红墨水法:
具有生活力的种胚细胞的原生质膜具有选择透性,一般染料不能进入细胞内,胚部不着色。
而丧失生活力的种子其胚部细胞原生质膜丧失了选择吸收的能力,染料可进入细胞内使胚部染色。
三、仪器、试剂、材料:
培养皿、刀片、镊子、0.1%TTC溶液、红墨水、植物种子(小麦或玉米种子)
四、实验步骤:
1、将植物种子用温水(30℃)浸泡2~6h,使种子充分吸胀。
2、取吸胀种子100粒,用刀片沿种胚中心线切为两半,分别放入A、B两个培养皿中。
3、A皿加TTC溶液,以浸没种子为度,于恒温箱(30~35℃)保温0.5h。
到时倒掉溶液,用自来水冲洗1~2次,观察种胚染色情况。
凡胚部全部或大部被染成红色的即为有生活力的种子。
4、B皿加红墨水溶液,以浸没种子为度,室温染色10分钟。
到时倒掉溶液,用自来水反复冲洗至洗液不带红色为止,观察种胚染色情况。
凡胚部不着色或略带红色的即为有生活力的种子。
五、结果计算
TTC法:
活种子(%)=胚部着红色种子数/供试种子数×100%
红墨水法:
活种子(%)=胚部未着色种子数/供试种子数×100%
附:
1、0.1%TTC溶液:
取1gTTC溶于少量酒精中,再用蒸馏水定容至1L。
2、红墨水溶液:
取市售红墨水稀释20倍作为染色剂。
实验五过氧化物酶活性的测定
一、实验目的:
了解过氧化物酶在植物体内的作用,掌握过氧化物酶活性的测定方法。
二、实验原理:
在过氧化氢存在时,过氧化物酶能将邻甲氧基苯酚(即愈创木酚)氧化成红棕色的4-邻甲氧基苯酚,生成的红棕色物质用分光光度计在470mm处测定其OD值,即可求出酶活性。
三、仪器、试剂、材料:
分光光度计、匀浆器、离心机、秒表、移液管、吸气球、水浴锅、pH5.0醋酸缓冲液、0.08%H2O2、0.1%邻甲氧基苯酚、植物叶片
四、实验步骤:
1、酶液提取:
准确称取植物叶片0.01~0.03克,放入匀浆器,加10ml蒸馏水,研成匀浆。
倒入2支离心管内,离心15分钟(4000转/分),上清液即酶液。
2、酶活性测定:
取干净试管2支,分别加入pH5.0醋酸缓冲液1ml、0.1%邻甲氧基苯酚1ml及酶液1ml,摇匀后,置于30℃水浴中平衡5分钟。
其中一支加1ml蒸馏水调零,另一支加入0.08%H2O21ml并摇匀,立即用秒表开始计时,将此溶液倒入比色杯中,1分钟左右生成红棕色的4-邻甲氧基苯酚溶液,到2分钟时于470nm处读取OD值。
五、结果计算:
酶活性以每分钟每克鲜重材料的OD值表示,即
过氧化物酶活性(OD470/g分)=(OD470×V1/V2)/Wt
式中:
V1—酶液总体积(ml)V2—测定酶液体积(ml)
W—样品重量(g)t—反应时间(分)
附:
1、pH5.0的醋酸缓冲液:
先配0.2mol醋酸溶液,即取11.55ml冰醋酸加蒸馏水至1000ml;再配0.2mol醋酸钠溶液,即称取16.4g无水醋酸纳(或27.2gC2H3O2Na.3H2O)溶解并定容至1000ml。
取148ml0.2mol醋酸溶液加352ml0.2mol醋酸钠溶液混合,即成pH5.0的醋酸缓冲液。
2、0.08%H2O2:
取30%H2O22.67ml稀释至1000ml,即成0.08%H2O2。
3、0.1%邻甲氧基苯酚。
实验六果蔬有机酸含量的测定(酸碱中和法)
一、实验目的:
了解有机酸在果蔬中的存在情况,掌握果蔬有机酸含量的测定方法。
二、实验原理:
有机酸易溶于水,醇、醚,用这些溶剂可将有机酸提取出来,再用碱滴定,据此可测出有机酸含量。
三、仪器:
试剂、材料:
水浴锅、碱式滴定管、滴定架、三角瓶、研钵、移液管、100ml容量瓶、0.05mol/LNaOH溶液、酚酞指示剂、水果或蔬菜(番茄、橘子等)
四、实验步骤:
1、称取5~10克果蔬,放入研钵中研磨成匀浆,用30-50ml蒸馏水将研钵中的匀浆冲洗到三角瓶中,将三角瓶置于60℃水浴锅中浸提,每隔5分钟摇动一次。
30分后钟取出冷却,转移到100ml容量瓶中,残渣用10-20ml蒸馏水冲洗到容量瓶,并定容到100ml。
过滤,滤液备用。
2、测定:
吸取滤液20ml于干洁三角瓶中,加1%酚酞2滴,用0.05mol/LNaOH溶液滴定至微红、摇动1分钟不褪色为滴定终点,读取NaOH溶液消耗量。
五、结果计算:
有机酸含量(%)=KCV3/W·V1/V2×100%
式中:
K—换算系数:
苹果酸67酒石酸75W—样品重量(g)
V3—NaOH溶液消耗量(ml)V1—提取时样液总量(ml)
V2—测定时样液用量(ml)C—NaOH溶液浓度(mol/ml)
(0.05mol/L=0.00005mol/ml)
附:
1、0.05mol/LNaOH溶液:
称取2gNaOH溶解于蒸馏水中,定容至1000ml。
2、酚酞指示剂:
称取1g酚酞,溶于100ml95%乙醇,贮于滴瓶中。
实验七植物抗寒性的测定(电导率仪法)
一、实验目的:
理解用电导率测定植物抗寒性的原理,掌握电导率仪的使用方法。
二、实验原理:
细胞原生质膜具有选择透性,当植物遇到低温伤害时,质膜透性增大,细胞中的电解质外渗,使组织浸泡液的电导率增大。
植物抗性越弱,受伤害越严重,则电导率增大得越多。
因此,通过测定溶液电导率的大小,可以确定植物组织受伤害的程度,也反映出植物抗寒性的强弱。
三、仪器、试剂、材料:
电导率仪、打孔器、三角瓶、植物叶片
四、实验步骤:
1、将植物叶片用同一种低温(-10℃)处理不同时间(4h、2h、0h)[或不同温度(-20℃、-10℃、0℃,室温)处理同一时间(2h)],到时将叶片洗净,滤纸吸干。
用打孔器钻取各处理叶片20个小圆片,分别放入干洁的50ml三角瓶中,加30ml蒸馏水浸泡,并每隔10分钟给予轻轻摇动。
2、1小时后,用电导率仪对浸泡液进行测定,结果填入下表:
处理(-10℃)
4h
2h
0h
电导率(μs/cm)
五、结果分析
根据测定结果,对3种处理的叶片受伤害情况作出分析。
实验八蒸腾速率的测定
一、实验目的:
理解蒸腾速率的概念,掌握蒸腾速率的测定方法。
二、实验原理:
当植物蒸腾失水时,便要从根或浸在水中的茎中吸水补充。
把茎插在U形管内,U形管内水柱液面就要下降,从下降距离的多少,可计算单位时间、单位叶面积的失水量即蒸腾速率。
三、仪器、试剂、材料:
滴定架、U形管、移液管(1ml)、吸气球、叶面积仪、带叶枝条
四、实验步骤:
1、将U形管固定在滴定架上,剪取带8~12片叶的枝条,将枝条插到U形管内并在U形管内注满水。
在另一不带枝条的U形管内注满水以作蒸发对照。
2、将滴定架置于日光下,开始记时。
3、30分钟后将滴定架拿回,用1ml移液管向U形管内补充失去的水量,记下读数(V1),并记下对照的读数(V0)。
4、用叶面积仪测定叶片面积。
五、结果计算
按E=(V1-V0)/St计算蒸腾速率
式中:
E—蒸腾速率(ml/m2.h)V1—总失水量(ml)
V0—对照失水量(ml)S—叶片面积(m2)
t—蒸腾时间(h)
实验九呼吸速率的测定(小篮子法)
一、实验目的:
理解呼吸速率的概念,掌握呼吸速率的测定方法。
二、实验原理:
在密闭容器中加入一定量的Ba(OH)2,并悬挂植物材料,则植物材料呼吸放出的CO2可为容器中Ba(OH)2吸收,用草酸滴定剩余的Ba(OH)2,从空白和样品消耗草酸溶液之差,可计算出呼吸释放的CO2量。
其反应如下:
Ba(OH)2+CO2→BaCO3↓+H2O
Ba(OH)2(剩余)+H2C2O4→BaC2O4↓+2H2O
三、仪器、试剂、材料:
广口瓶呼吸装置、分析天平、酸式滴定管、滴定架、1/44mol/L草酸溶液、0.05mol/LBa(OH)2溶液、酚酞指示剂、碱石灰、萌发的种子。
四、实验步骤:
1、称取10克萌发种子于小篮内,挂于橡皮塞下。
加入0.05mol/LBa(OH)2溶液20ml,塞紧瓶塞,开始计时,不时摇动。
30分钟后,取出小篮,加入酚酞指示剂1~2滴,立即塞紧瓶塞,用草酸滴定,直到红色刚刚消失为止,记录草酸消耗量(V1)。
2、取煮沸的种子10克,按上面同样步骤,加Ba(OH)2与酚酞试剂,同样用草酸滴定,记录草酸消耗量(V0)。
五、结果计算
R=C(V0-V1)/Wt
式中:
R一呼吸速率(CO2mg/gh)C一1ml草酸相当于CO2的mg数
V0一对照滴定值(ml)V1一样品滴定值(ml)
W一样品重量(g)t一反应时间(h)
附:
1、1/44mol/L草酸溶液:
准确称取重结晶H2C2O4.2H2O2.8651g溶于蒸馏水中,定容至1000ml,每ml相当于1mgCO2。
2、0.05mol/L氢氧化钡溶液:
Ba(OH)28.6g或Ba(OH)2.8H2O15.78g溶于1000ml蒸馏水中。
若有浑浊,待溶液澄清后使用。
3、酚酞指示剂:
称取1g酚酞,溶于100ml95%乙醇,贮于滴瓶中。
实验十环境因子对植物光合作用的影响
一、实验目的:
了解光、温、CO2等因子对植物光合作用的影响。
二、实验原理:
用真空渗入法使叶片细胞间隙充满水而下沉,在水中的叶片进行光合作用时吸收CO2而放出氧气。
由于氧在水中的溶解度很小,大部分以气体状态重新充满细胞间隙及附着在叶片下表面,其结果会使下沉的叶片比重减轻重新上浮。
根据上浮所需时间的长短,即能推测光合作用的强弱。
三、仪器、试剂、材料:
打孔器、注射器、三角瓶、小烧杯、温度计、水浴锅、冰快、植物叶片。
四、实验步骤:
1、用直径约1cm的打孔器打下小圆片50片左右,放入注射器中,加水使叶子浸没。
排出空气后用手指堵住前端小孔,同时把活塞向外抽拉,即可造成减压而排出组织中的空气。
轻放活塞,水即进入组织。
如此反复抽拉几次,叶片即可变成半透明状而下沉。
把下沉叶片连水倒入小烧杯中,放于黑暗处。
2、取100ml三角瓶4个,编号后,在1号瓶加入新制冷开水50ml,其它瓶均加入自来水(需无气泡)50ml。
3号瓶用冰水降温至10℃左右,1、2、4号瓶则用温水浴保温25~30℃。
每瓶各放入下沉叶片10片,2号瓶放于弱光处,1、3、4号瓶则放在日光下进行光合作用。
3、将各瓶内叶片上浮所需时间,或一定时间内上浮叶片数,记入下表。
处理
各叶片上浮所需时间(min)
30min内各处理
上浮叶片数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1号:
低CO2
2号:
弱光
3号:
低温
4号:
对照
五、结果分析
以4号瓶为对照,比较CO2、光照和温度对植物光合作用的影响并加以解释
实验十一Vc含量的测定(紫外分光光度法)
一、实验目的:
了解Vc在果蔬中的存在情况及生理意义,掌握Vc含量的测定方法。
二、实验原理:
Vc又称抗坏血酸,它具有对紫外光产生吸收和对碱不稳定的特性,于243nm处测定样品液与碱处理样品液两者光密度之差,通过查标准曲线,即可计算样品中Vc的含量。
三、仪器、试剂、材料:
紫外分光光度计、离心机、分析天平、容量瓶(10ml,25ml)、移液管(0.5ml,1.0ml)、吸管、研钵。
10%HCl、1%HCl、1mol/LNaOH、果实或蔬菜
四、实验步骤
(一)标准曲线的制作
1、抗坏血酸标准溶液的配制:
准确称取抗坏血酸10mg,加2ml10%盐酸,蒸馏水定容至100ml。
此抗坏血酸溶液的浓度为100μg/ml。
2、取带塞刻度试管8支并编号,分别按表内所规定的量加入抗坏血酸标准溶液和蒸馏水。
试管
1
2
3
4
5
6
7
8
标准抗坏血酸溶液加入体积(ml)
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
1.0
蒸馏水加入体积(ml)
9.9
9.8
9.7
9.6
9.5
9.4
9.2
9.0
总体积(ml)
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
10.0
抗坏血酸溶液浓度(μg/ml)
1.0
2.0
3.0
4.0
5.0
6.0
8.0
10.0
3、光密度(OD值)的测定:
以蒸馏水为空白,在243nm处测定标准系列抗坏血酸溶液的光密度。
以抗坏血酸的含量(μg)为横坐标,以相应的OD值为纵坐标作标准曲线。
(二)样品的测定
1、样品的提取:
将果蔬样品洗净、擦干、切碎、混匀。
称取5.00g于研体中,加入2-5ml1%HCl制成匀浆,转移到25ml容量瓶中,稀释至刻度。
若提取液澄清透明,则可直接取样测定,若有浑浊现象,可通过离心(10000g,10min)来消除。
2、样品的测定:
取0.2ml提取液,放入盛有0.4ml10%HCl的10ml容量瓶中,用蒸馏水稀释至刻度后摇匀。
以蒸馏水为空白,在243nm处测定其OD值。
3、待测碱处理液的制备:
分别吸取0.2ml提取液,2ml蒸馏水和0.8ml1mol/LNaOH、溶液依次放入10ml容量瓶中混匀,15min后加入0.8ml10%HCl,混匀并定容至刻度。
以蒸馏水为空白。
在243nm处测定其OD值。
4、由待测样品与待测碱处理样品的OD值之差和标准曲线,即可计算出样品中Vc的含量。
5、也可直接以待测碱处理液为空白,测出待测液的OD值,通过查标准曲线,计算出样品的Vc的含量。
四、计算
Vc的含量(μg/g)=μ×V2/V1×W
式中:
μ--从标准曲线上查得的抗坏血酸的含量(μg)
V1--测OD值时吸取样品溶液的体积(ml)
V2--样品定容体积(ml)
W--样品重量(g)
附:
10%HCl:
取浓盐酸133ml,加水稀释至500ml。
1%HCl:
取浓盐酸22ml,加水稀释至100ml。
1mol/LNaOH:
称取40gNaOH,蒸馏水定容至1000ml。
实验十二植物生长物质对种子萌发、幼苗生长的影响
(设计性实验)
一、实验目的:
理解植物生长物质对种子萌发、幼苗生长的影响。
二、实验内容:
观察植物生长物质对种子萌发、幼苗生长的影响。
本实验要求学生分组设计实验,包括植物材料的选择,生长物质种类、浓度的选择,测定指标(如发芽率、株高、叶绿素含量、可溶性蛋白含量)的选择,实验完成后得出一般性结论。
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