植物細胞滲透勢的測定

一、目的

植物細胞的滲透勢取決于液泡的溶質濃度，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，這種現象叫做滲透調節作用。滲透調節能力的大小可以用逆境條件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。本實驗目的在于掌握植物組織滲透勢的測定原理及方法。

二、原理

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狀態。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ψρ正要下降為零。此時細胞液的滲透勢ψπ等于外液的滲透勢ψπ0 ，此溶液即為該組織的等滲溶液，其濃度即為該組織的等滲濃度。知道了等滲濃度，即可按公式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時的滲透勢，此種狀態下的滲透勢稱基態滲透勢。

三、材料、儀器設備及試劑

1. 材料：洋蔥、紫鴨跖草、大蔥鱗莖。

2. 儀器設備：顯微鏡；載玻片與蓋玻片；溫度計；尖頭鑷子；刀片；培養皿（直徑5cm）；試劑瓶；燒杯；容量瓶；量筒；吸水紙；吸管等。

3. 試劑及配制：

1mol·L－1蔗糖溶液配制： 稱取蔗糖34.23g ，溶于蒸餾水中，定容至100ml。

0.03％中性紅溶液。

四、實驗步驟

1. 系列蔗糖溶液配制

取9套直徑為5 cm的培養皿，編號，按下表配制成0.30～0.70 mol·L^－1的蔗糖溶液。

加入表中試劑后，充分搖勻，蓋上培養皿蓋備用。

2. 用鑷子剝取供試材料下表皮，大小以0.5cm²為宜。立即浸入不同濃度的蔗糖溶液中，每一濃度放4～5片。同時記錄室溫。

為便于觀察，可先將切片于0.03％中性紅染色5 min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. 表皮細胞在蔗糖溶液中浸泡20～30min，取出放載玻片上，滴一滴相同濃度的糖液，蓋以蓋玻片，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1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，一個沒有發生質壁分離，另一個發生質壁分離的細胞數超過50％，則這兩個濃度的平均值為其等滲濃度。檢查時可先從中間濃度開始。

五、結果計算

根據所測得的等滲濃度和室溫，可用下式計算供試溶液的滲透勢（ψ_π0），即為細胞的滲透勢（ψ_π）。

ψ_π = ψ_π0 = －i C R T（Mpa）

公式中：ψ_π0—供試溶液的滲透勢，單位：Mpa（兆帕）

C —等滲糖液濃度（mol·L^－1）

R —氣體常數（0.0083 L·Mpa·mol^-1·K^-1）

T —熱力學溫度（273＋t℃）

i —解離系數（蔗糖＝1，CaCl₂＝2.60）