王懷利

（六盤水職業(yè)技術(shù)學(xué)院園藝實(shí)驗(yàn)室，貴州六盤水 553003）

植物生理實(shí)驗(yàn)測(cè)定植物組織水勢(shì)探討

王懷利

（六盤水職業(yè)技術(shù)學(xué)院園藝實(shí)驗(yàn)室，貴州六盤水 553003）

實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)在職業(yè)技能培訓(xùn)中舉足輕重。結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，就《植物及植物生理學(xué)》實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的“小液流法測(cè)定植物組織水勢(shì)”實(shí)驗(yàn)提出改進(jìn)措施，為相應(yīng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)提供了參考。

測(cè)定；植物組織；水勢(shì)；生理實(shí)驗(yàn)

自2014年6月全國(guó)職業(yè)教育工作會(huì)議在北京召開以來(lái)，中央及地方各級(jí)政府都在分別投入大量的人力與物力致力于改進(jìn)大中專院校學(xué)生的實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)工作，進(jìn)一步強(qiáng)化學(xué)生的職業(yè)技能及動(dòng)手能力培訓(xùn)。目前國(guó)內(nèi)各個(gè)院校均開始重視學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)，也有不少研究者對(duì)學(xué)生實(shí)踐能力培養(yǎng)現(xiàn)狀與方法進(jìn)行了探討，如吳曉榮等分析了傳統(tǒng)園藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式存在的問(wèn)題,提出了園藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式建議[1]。張潔等在介紹開設(shè)綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)的背景基礎(chǔ)上,從創(chuàng)新教學(xué)內(nèi)容組成與綜合性自主設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)等方面構(gòu)建了貴陽(yáng)醫(yī)學(xué)院綜合設(shè)計(jì)性實(shí)踐教學(xué)模式,并對(duì)貴陽(yáng)醫(yī)學(xué)院綜合設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)教學(xué)取得的效果與存在的不足進(jìn)行了總結(jié)[2]。中、高等院校植物生理實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的主要是介紹植物生理學(xué)的細(xì)胞生理、呼吸作用及糖類代謝、光合作用、水分生理及礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)、氮代謝、種子生理、生長(zhǎng)發(fā)育、生長(zhǎng)物質(zhì)、逆境生理、同工酶及蛋白質(zhì)電泳和植物組織培養(yǎng)等實(shí)驗(yàn)技術(shù)[3-4]。六盤水職業(yè)技術(shù)學(xué)院高中職園藝、茶葉專業(yè)學(xué)生所學(xué)專業(yè)基礎(chǔ)《植物與植物生理學(xué)》均采用陳忠輝教授主編的教材，在實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中，結(jié)合實(shí)驗(yàn)耗材獲取與實(shí)驗(yàn)實(shí)際操作的難易程度不同，對(duì)實(shí)驗(yàn)課程設(shè)置與教學(xué)方法進(jìn)行了一定的改進(jìn)。如對(duì)教材“實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)十‘植物組織水勢(shì)的測(cè)定（小液流法）’”[5]中的實(shí)驗(yàn)，“小液流法”測(cè)定植物組織水勢(shì)實(shí)驗(yàn)是植物生理學(xué)中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一,實(shí)驗(yàn)的取材、蔗糖溶液的濃度、甲烯藍(lán)的加入量及液滴釋放的測(cè)定操作等方面都會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果造成影響[6]。孫曉東結(jié)合實(shí)驗(yàn)教學(xué)經(jīng)驗(yàn),分析了“小液流法”測(cè)定植物組織水勢(shì)的影響因素以及實(shí)驗(yàn)過(guò)程存在的不足,并提出改進(jìn)辦法。針對(duì)這些方面進(jìn)行分析與改進(jìn),可以取得良好的教學(xué)效果。筆者對(duì)該校改進(jìn)后的植物組織水勢(shì)的測(cè)定（小液流法）實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探討，擬提高實(shí)驗(yàn)

實(shí)訓(xùn)的可操作性，以培養(yǎng)學(xué)生動(dòng)手操作的主動(dòng)性和實(shí)踐動(dòng)手能力。

1 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)原理

國(guó)內(nèi)植物生理學(xué)教學(xué)中于1979年開始采用水勢(shì)概念。水勢(shì)是表示作物水分狀況的一種指標(biāo)，是由自由能與化學(xué)勢(shì)引申而來(lái)，當(dāng)作物水缺時(shí)，作物的水勢(shì)下降（負(fù)值增大）[7]。此次實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)中，實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)的目的和原理在《植物與植物生理》第308頁(yè)已經(jīng)闡述得很詳細(xì)透徹，不再重復(fù)介紹，在實(shí)際實(shí)驗(yàn)教學(xué)實(shí)踐中只對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器、材料、操作步驟進(jìn)行改進(jìn)調(diào)整。

2 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)材料

實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)需要以下材料：蔗糖、一次性注射器（1 mL帶針頭）、蒸餾水、天平、容量瓶、馬鈴薯塊莖（露天貯藏3月以上）、指形管（帶橡皮塞）、管架、移液管（5 mL）、標(biāo)簽、切片機(jī)、打孔器與甲烯藍(lán)。

3 實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)操作步驟

3.1 配制蔗糖液

用天平、容量瓶等配制濃度梯度為：①0.05mol/L、②0.1 mol/L、③0.15 mol/L、④0.2 mol/L、⑤0.25 mol/L的蔗糖液共5組（每組100 mL）。

3.2 分裝蔗糖液

取洗凈烘干的指形管10支分成2組，用不同顏色的記號(hào)筆或標(biāo)簽按蔗糖的濃度梯度編記號(hào)為1、 2、3、4、5，并插于指形管架上排成對(duì)應(yīng)的兩排，要使同號(hào)的指形管相應(yīng)對(duì)，然后按編號(hào)在近操作員的第一排指形管內(nèi)分別用5支5 mL移液管取0.05～0.25 mol/L的蔗糖液各1 mL注入，而遠(yuǎn)離操作員的第2排指形管內(nèi)分別用5支5 mL移液管取0.05～0.25 mol/L蔗糖液各5 mL（要與第1排的編號(hào)和濃度一一對(duì)應(yīng)），并塞上橡皮塞。

3.3 切取馬鈴薯塊莖薄片

用切片機(jī)均勻地切取馬鈴薯塊莖薄片（1～2 mm厚）數(shù)張，然后用直徑為10 mm的打孔器取馬鈴薯塊莖薄片60片，用小鑷子選取均勻的馬鈴薯塊莖片加入1 mL的蔗糖液指形管中，每管6片，要求全部浸入糖液后塞上玻璃塞，每隔5 min輕輕搖動(dòng)一次便于塊莖薄片內(nèi)外水分更好地移動(dòng)。30～60 min后打開玻璃塞，向裝有馬鈴薯塊莖薄片的一組試管內(nèi)加入甲烯藍(lán)1～2粒作指示劑使1 mL組的糖液呈藍(lán)色。

3.4 有色蔗糖液升降觀察

分別用5支一次性1 mL注射器代替毛細(xì)吸管從第一排指形管內(nèi)吸取少量有色糖液注入第2排相應(yīng)濃度指形管內(nèi)，在其中部輕輕擠出一小滴有色糖液，抽出注射器前后均不能攪動(dòng)溶液，觀察有色糖液的升降情況，找到有色糖液不動(dòng)指形管的濃度就是所找的等滲濃度。

3.5 結(jié)果計(jì)算

據(jù)找到的溶液濃度換算成溶液滲透壓。公式為：

式中，P值為溶液的滲透壓，其負(fù)值就是溶液的溶質(zhì)勢(shì)，也是所測(cè)植物的水勢(shì)；C為質(zhì)量摩爾濃度。

4 討論

小液流法測(cè)定植物組織水勢(shì)是植物生理學(xué)中的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)之一[8]。韋善君等[9]即從甲烯藍(lán)的用量、實(shí)驗(yàn)材料的選擇、取材方法和實(shí)驗(yàn)器材等方面進(jìn)行優(yōu)化,建立了一套操作方便、可重復(fù)性好的小液流法測(cè)定植物組織水勢(shì)的體系。于虹漫等[4]以傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)“植物組織水勢(shì)的測(cè)定”為例，介紹了探究性實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革的具體做法,使學(xué)生在老師的指導(dǎo)下自主探索、發(fā)現(xiàn)、實(shí)踐，從而獲得新知識(shí),以此培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。水勢(shì)是植物細(xì)胞和組織的重要水分生理參數(shù)之一，水勢(shì)大小影響著植物的代謝、生長(zhǎng)發(fā)育及抗逆性,也是合理灌溉的生理指標(biāo)。目前國(guó)內(nèi)在教學(xué)、科研中植物水勢(shì)的測(cè)定主要采用小液流法、壓力勢(shì)法、熱電偶法和木質(zhì)部壓力探針?lè)āＰ∫毫鞣ê蛪毫?shì)法測(cè)定水勢(shì)簡(jiǎn)便易行,但2種方法都存在難以克服的弊端[10]。筆者根據(jù)教學(xué)實(shí)踐，對(duì)小液流法測(cè)定植物組織水勢(shì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)，同樣取得了一定的成效。

（1）在該實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)操作中經(jīng)降低蔗糖溶液的濃度梯度，實(shí)驗(yàn)顯示的效果較顯著。

（2）用馬鈴薯塊莖（組織）替代葉片（組織），主要是一般新鮮馬鈴薯塊莖含水量74%～80%[7]，經(jīng)露天貯藏3個(gè)月之后失水較多，做成均勻的馬鈴薯塊莖薄切片放入蔗糖液中，會(huì)因馬鈴薯塊莖切片的水勢(shì)小于所放入蔗糖溶液的水勢(shì)，塊莖細(xì)胞大量吸水從而使所置蔗糖溶液濃度增大，滴入的蔗糖液與原蔗糖液比重差異顯著，于是可以通過(guò)觀察滴出小液滴在原相應(yīng)濃度中的上浮、下沉、靜止現(xiàn)象更容量找出等滲濃度，從而較快地算出溶液的水勢(shì)。

（3）用1 mL的一次性注射器（帶針頭）替代毛細(xì)吸管（帶橡皮頭），在糖液中擠出有色糖液一小滴后觀察有色糖液的升降情況十分明顯，同時(shí)又節(jié)省清

洗、烘烤制作毛細(xì)吸管時(shí)間。0.1 mL的一次性注射器在市場(chǎng)上易購(gòu)置，且在實(shí)際操作上簡(jiǎn)便易行。

（4）在觀察時(shí)，如糖液內(nèi)的植物組織排出水分，糖液濃度就變稀，比重降低，則染色糖液小液滴往上浮；反之下沉；如靜止不動(dòng)，說(shuō)明這種糖液的溶質(zhì)勢(shì)等于此植物組織的水勢(shì)；若找不到靜止不動(dòng)的濃度，就找液滴上升與下降交界的2個(gè)濃度來(lái)計(jì)算平均值，即為此植物組織的水勢(shì)。

（5）在計(jì)算時(shí)要注意：公式中的C是質(zhì)量摩爾濃度（molality,單位為moL/kg）而不是體積摩爾濃度（molarity,單位為mol/L）[11]；T是絕對(duì)溫度，單位為K（T=實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度t℃+273℃，而不是273℃+實(shí)驗(yàn)時(shí)溫度t）。將體積摩爾濃度表示的等濃度溶液（單位為mol/L）換算成質(zhì)量摩爾濃度表示的等濃度溶液（單位為mol/kg）公式為：

式中，M為溶質(zhì)分子的摩爾數(shù)；ρ為溶液的密度（g/mL）；MB為溶質(zhì)的摩爾質(zhì)量（g/mol）；1 000×ρ為溶液重量（g）；m為1 000 g溶劑質(zhì)量。

[1]吳曉榮，王懷利.高職院校園藝專業(yè)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)模式探討[J].園藝與種苗，2013(4）：43-45.

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（責(zé)任編輯 張楊林）

Discussion on Determination of Plant Tissue Water Potential in Plant Physiology Experiments

WANG Huai-li(Liupanshui Vocational and Technical College Horticulture Laboratory Postcode,Liupanshui, Guizhou 553003)

Experimental training was pivotal in the vocational skills training.Combining with experimental teaching experience,the improvements of“small flow assay plant tissue water potential”experiments on“plants and plant physiology”experiment teaching were proposed.The results provided

for corresponding experimental teaching.

Determination;Plant tissue;Water potential;Physiological experiments

Q943

A

2095-0896（2015）05-076-03

王懷利（1969-），男，貴州六盤水人，實(shí)驗(yàn)師，從事植物組織培養(yǎng)、馬鈴薯育種及脫毒制種與推廣體系建設(shè)，以及農(nóng)學(xué)類綜合實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)教學(xué)工作，E-mail：lpszywhl@163.com。

2015-03-01