植物細胞滲透勢的測定(質壁分離法)

植物細胞是一個滲透體系，當其處于高滲溶液時，細胞失水，原生質體積縮小，發生質壁分離現象。反之，如將已經發生質壁分離的細胞轉至低滲溶液中，細胞會重新吸水，質壁分離復原。利用植物活細胞的質壁分離可以測定植物細胞的滲透勢。植物細胞的滲透勢主要取決于胞液的溶質濃度，因此又稱溶質勢。滲透勢與植物水分代謝、生長及抗性等有密切關系。

已知在干旱、鹽漬等條件下，一些植物常在細胞內主動積累溶質，以降低其滲透勢，增加吸水能力，而在一定程度上維持膨壓，保障細胞的生長和氣孔的開放，這種現象叫滲透調節作用。滲透調節能力的大小可以用逆境調節下細胞的滲透勢的降低值來表示，在水分生理與抗性生理研究中經常需要測定。

一、原理

植物細胞吸水固然與其細胞液的滲透勢有關，但并不完全決定于滲透勢，而是由細胞的水勢決定。因為原生質體外圍還有細胞壁的限制原生質的膨脹，同時細胞內的親水膠體又有吸水的本領，因此典型細胞水勢由三部分組成：ψw=ψπ+ψp+ψM

其中 ψπ為滲透勢，即溶液的水勢，是由于溶質顆粒的存在導致的自有能降低，一般為負值，主要取決于溶液中溶質顆粒（離子或分子）總數； ψp為壓力勢，是由于細胞壁壓力的存在而增加的水勢，一般為正值，在特殊情況下會等于零（質壁分離時）或負值（劇烈蒸騰時）；ψM為襯質勢，是細胞膠體物質親水性和毛細管對自由水束縛而引起水勢降低的值，以負值表示，為形成液泡的細胞具有一定的襯質勢，但已形成液泡的細胞襯質勢很小，可忽略不記。

要測定植物細胞的滲透勢，可將植物組織放入一系列不同濃度的蔗糖溶液中，經過一段時間，植物細胞與蔗糖溶液間將達到滲透平衡態。如果在某一溶液中細胞脫水達到平衡時剛好處于臨界質壁分離狀態，則細胞的壓力勢將下降為零。

由于襯質勢忽略不計，此時細胞液的滲透勢 等于外液的滲透勢 ψπo，即 ψπ= ψπo。此溶液稱為該組織的滲透溶液，其濃度稱為該組織的等滲濃度，即可計算出細胞液的滲透勢（ψπ ）。

實際測定時，由于臨界質壁分離狀態難以在顯微鏡下直接觀察到，所以一般均以初始質壁分離作為判斷等滲濃度的標準。處于初始質壁分離狀態的細胞體積，比吸水飽和時略小，故細胞液濃縮而滲透勢略低于吸水飽和狀態時的滲透勢稱基態滲透勢。

二、材料、儀器設備和試劑

（一） 材料：洋蔥或大蔥鱗莖、小麥葉片

（二） 儀器設備：顯微鏡，載玻片與蓋玻片各若干，溫度計，尖頭鑷子，刀片，帶塞青霉

素小瓶12個，試劑瓶，燒杯，容量瓶，量筒，吸管等，吸水紙適量

（三） 試劑：

（1）1mol/L蔗糖水溶液。稱取預先在60-80℃下烘干的蔗糖34.2g，溶于70ml蒸餾水中，容量瓶定容至100ml，即為1M的蔗糖溶液。

（2）0.03%中性紅溶液。

（3）蔗糖系列標準液。取干燥潔凈的小試劑瓶9支編號，用1 mol/L蔗糖水溶液依C1V1=C2V2公式配制0.30 mol/L、0.35 mol/L、0.40 mol/L、0.45 mol/L、0.50 mol/L、0.55 mol/L、0.60 mol/L、0.65 mol/L、0.70 mol/L等一系列不同濃度的蔗糖水溶液（具體范圍可根據不同而加以調整），貯于試劑瓶中，瓶口加塞子以防蒸發濃縮。

四、試驗步驟

（1） 取干燥潔凈的帶塞青霉素小瓶6套編號，將配制好的不同濃度的蔗糖溶液按順序加入青霉素小瓶，蓋好蓋備用。

（2） 用鑷子剝去供試材料下表皮或用刀片小心刮取洋蔥表皮，大小以0.5cm2為宜。吸去切片表面水分，立即浸入不同濃度的蔗糖溶液中，每一濃度4-5片。為便于觀察，可先將切片于0.03%中性紅內染色5min左右，吸去水分，再浸入蔗糖溶液中，但如不加染色即能區別質壁分離時，仍以不染色為宜。

（3） 切片在蔗糖溶液中浸泡20-30min，同時記錄室溫，取出放在載玻片上，滴一滴相同濃度的糖液，加蓋玻片，在顯微鏡下觀察，確定引起50%以上細胞發生初始質壁分離（即原生質體剛從細胞壁的角隅分離）的濃度，每一制片觀察的細胞不應少于100個。如果在兩個相鄰濃度的切片中，一個切片沒有發生質壁分離，另一個切片發生質壁分離的細胞數超過50%，則這兩個濃度的平均值為等滲濃度。檢查時可從中間濃度開始。

五、計算結果

由所得的等滲濃度和測定的室溫，用下式計算供試溶液的滲透勢

ψπ =ψπ0=-iCRT（MPa）式中： ψπ0為供試溶液的滲透勢，MPa；C為供試溶液的濃度，mol/L（以水作溶劑）；R為氣體常數，0.008 314〔L·MPa/（mol·K）〕；T為絕對溫度，（273+t℃）K； i為解離系數，蔗糖=1，CaCl₂=2.60。