植物组织中自由水和束缚水含量测定方法的改进
茶树叶片自由水与束缚水测定方法的改进
茶树叶片自由水与束缚水测定方法的改进
许允文
【期刊名称】《中国茶叶》
【年(卷),期】1993(015)001
【摘要】茶树体内的水分因受各种力的作用而被保持住,一般以束缚水和自由水的状态存在于器官组织中。
束缚水与细胞胶体颗粒结合较牢固,它的存在与量的多少同植株的抗性(抗寒性、抗旱性等)有关;自由水是相对于束缚水而言的,通常把受较小力所保持的部分水称自由水,
【总页数】2页(P12-13)
【作者】许允文
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】S571.101
【相关文献】
1.甘蔗叶片束缚水/自由水比与抗旱性关系 [J], 梁丽琼;谭裕模;张革民
2.小麦叶片自由水/束缚水比值的遗传变异及其与抗寒性的相关性 [J], 杨学芳;赵勇;王杰;李晓云;张树华;杨学举
3.植物组织中自由水和束缚水含量测定方法的改进 [J], 刘向莉;高丽红;刘明池
4.荔枝叶片膜透性和束缚水／自由水与耐寒性的关系 [J], 佘文琴;刘星辉
5.不同乡土树种叶片自由水与束缚水含量研究 [J], 刘小玲;陈红跃
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“探究植物细胞吸水和失水”实验教学的改进
“探究植物细胞吸水和失水”实验教学的改进摘要：“植物细胞的吸水和失水”实验是探究实验，但是教材中有关“材料用具”已经给出明确提示，缺少学生自主探究的成分。
因此，笔者根据学生自己提出的问题，从实验材料、实验试剂方面入手，组织学生自己探究，促进学生实验能力的提高。
关键词：质壁分离探究改进高中生物学实验是中学生物教学的重要组成部分，也是实施素质教育的重要途径。
它不仅能激发学生学习生物学知识的兴趣，巩固理论知识，而且具有培养学生观察能力、动手操作能力、科学探究能力和创新能力等教育功能。
“植物细胞的吸水和失水”是高中生物学中一个必做的探究实验，旨在让学生通过探究活动发现原生质层是否相当于一层半透膜。
该实验要求学生熟悉细胞结构，且要求学生有较高的观察力和分析问题的水平。
教材中建议使用紫色洋葱鳞片叶外表皮为实验材料，缺少探究的成分。
本研究旨在从实验材料和试验试剂的选择对该实验进行探究，使学生通过比较观察达到理解植物细胞吸水与失水过程的目的，以期为高中生物实验课程提供改进依据。
一、问题提出笔者在教学过程发现学生对该实验有很多问题，主要集中在以下几个方面：一是为什么用紫色洋葱外表皮鳞片叶作为观察对象？能否使用其他材料作为替代品？二是为什么选取蔗糖溶液？可否使用其他溶液代替蔗糖溶液？三是为什么蔗糖溶液浓度必须为0.30g/ml？其他浓度的蔗糖溶液代替不可以吗？二、实验材料及器具紫色洋葱鳞片叶外表皮、紫洋葱鳞片叶内表皮、马齿苋，葫芦藓0.10g/ml、0.30g/ml、0.50g/ml、0.70g/ml的蔗糖溶液；0.30g/ml的葡萄糖溶液、0.30g/ml的硝酸钾溶液、胭脂红、清水、显微镜、吸水纸、载玻片、盖玻片。
三、探究过程及结论1.探究不同的实验材料的失水与吸水。
根据学生提出的第一个问题，我们进行探究不同的实验材料的失水与吸水实验。
本实验的实验材料必须具备以下几个条件：（1）活的植物细胞；（2）细胞中有大液泡；（3）材料易得、便于操作、方便制片和观察。
植物生理学复习资料
植物生理学名词解释：水势：每偏摩尔体积水的化学势差。
渗透势：由于溶质颗粒的存在，降低了水的自由能，因而其水势低于纯水的水势。
根压：靠根部水势梯度使水沿导管上升的动力。
水分临界期：植物对水分不足特别敏感的时期。
渗透作用：水分从水势高的系统通过半透膜向水势低的系统移动的现象。
矿质营养：植物对矿物质的吸收、转运、和同化。
胞饮作用：细胞通过膜的内陷从外界直接摄取物质进入细胞的过程。
生物固氮：某些微生物把空气中的游离氮固定转化为含氮化合物的过程。
诱导酶：指植物本来不含某种酶，但在特定外来物质的诱导下，可以生成这种酶。
营养元素临界含量：作物获得最高产量的最低养分含量。
光合作用：绿色植物吸收阳光的能量，同化二氧化碳和水，制造有机物质并释放氧气的过程。
吸收光谱：反映某种物质吸收光波的光谱。
增益效应：两种波长的光协同作用而增加光和效率的现象。
希尔反应：离体叶绿体在光下进行水解并放出氧的反应。
反应中心：是光能转变化学能的膜蛋白复合体，包含参与能量转换的特殊叶绿素a.聚光色素：聚光复合物中的色素（没有光化学活性，只有吸收和传递光能的作用）。
Co2补偿点:当光合吸收的co2量等于呼吸放出的co2量，这个时候外界的co2含量就叫做co2补偿点。
呼吸作用：指活细胞内的有机物，再酶的参与下逐步氧化分解并释放能量的过程。
糖酵解：细胞质基质中的己糖经过一系列酶促反应步骤分解成丙酮酸的过程。
呼吸商：植物在一定的时间内，放出二氧化碳的物质的量与吸收氧气的物质的量的比率。
巴斯的效应：氧可以降低糖类的分解代谢和减少糖酵解产物的积累的现象。
能荷：A TP-ADP-AMP系统中可利用的高能磷酸键的度量。
代谢源：能够制造并输出同化物的组织，器官或部位。
代谢库：指消耗或贮藏同化物的组织，器官或部位。
库强度：等于库容量和库活力的乘积。
植物生长物质：一些调节植物生长发育的物质。
生长素的极性运输：指生长素只能从植物体的形态学上端向下端运输。
三重反应：乙烯抑制伸长生长，促进横向生长，地上部分失去负向重力性生长。
生理实验01-植物组织中自由水含量和水势的测定-15.1.28
ψw＝ ψπ = -iCRT
（公式中各项次的含义参照实验指导书）
16
七、分析讨论
八、注意事项
1. 叶片表面不能有游离水分。
2. 植物组织与外液之间达到充分平衡。
3. 往乙组无色溶液（白色）中释放蓝色液流时，不可
震动小瓶。
17
六、结果计算
组织总含水量(%)=
W1 W2 100 W 1 W坩
(W 5 W 4)
自由水的含量(%)=
植物组织中束缚水的含量(%) = 组织总含水量 － 组织中自由水含量
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
C1 C 2 C2 100 W 4 W 3
七、分析讨论
注意事项：
1. 清洗植物组织后应注意用吸水纸擦干其表面的游 离水分。 2. 植物组织与外部溶液之间达到充分平衡。 3. 真空干燥箱的正确使用。
12
四、实验步骤
1. 甲、乙小瓶溶液准备（参照下图）
13
2. 打取、放置叶圆片
用打孔器打取小圆片约50片，混合均匀。分别夹入5-8个小圆片
到蓝色的糖液瓶中(甲组)。盖上瓶塞，并使叶圆片全部浸没于溶液 中。 3. 水分平衡 间歇摇动小瓶约30min，使植物组织与外液达到水分平衡。
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4. 测定与观察
由于溶液浓度是已知的，可以根据公式计算出溶液的 渗透势(ψπ)，即代表植物组织的水势(ψw)。
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三、材料、设备与试剂
（一）实验材料 小白菜
（二）设备
打孔器；青霉素小瓶；带橡皮管的注射针头等。 （三）试剂 0.05mol/kg、0.10mol/kg、0.15mol/kg、0.20mol/kg、0.25mol/kg、 0.30mol/kg蔗糖溶液；甲烯蓝粉末等。
植物组织中自由水和束缚水含量测定方法的改进
○研究论文 ○ 中国蔬菜
5 Lawrence A R iss, Moffitt T. Costs, field survial, and yields of four of handing tomato transp lants. Hort Science, 1982, 14 ( 2) : 226～237
Stud ies on Toma to Seedling Qua lity M a in tenance Ind ices under S im ula ted Storage and Sh ipm en t Cond ition s N ing W ei, Ge Xiaoguang, L i Tianlai, et al. ( Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161)
2005 (4) : 9～11
CH INA VEGETABLES
植物组织中自由水和束缚水含量 测定方法的改进
刘向莉 高丽红 刘明池
摘 要 在对测定植物组织自由水和束缚水的常规方法 ———阿贝折射仪法的误差来源进行分析的基础上 ,对 其测定方法进行了改进 ,将测定糖液的浓度改为直接测定叶片的质量 ,通过测试不同蔬菜的组织材料 ,确定了改进 后的测定方法 ———称重法 。称重法操作简便 ,误差小 。
8
54. 61 c 64. 90 b 44. 27 c 49. 29 c
实验一 植物组织自由水和束缚水含量的测定
中 国 海 洋 大 学 实 验 报 告2016年10月24日姓名 专业年级 学号 同组者题目 植物组织自由水和束缚水含量的测定 授课老师 一、 实验目的学会植物组织含水量、自由水和束缚水含量的测定方法，学会电子天平和阿贝氏折射以等仪器的使用方法。
二、 实验原理植物组织中水分有自由水和束缚水两种存在状态，自由水易于流动和蒸发，可以做溶剂，而束缚水与此相反难以蒸发，也不可以做溶剂。
根据这两种水的性质不同讲他们分离，然后再测定其含量。
分离的方法是将待测的植物组织放入浓度很高的蔗糖溶液中脱水，如果蔗糖溶液的浓度足够高，体积足够大，那么在达到平衡是组织绝大部分的自由水将进入蔗糖溶液，根据蔗糖溶液浓度的变化，重量以及植物组织的鲜重可以求出植物组织中自由水含量，同时用烘干的方法测定出植物组织的含水量，束缚水含量等于植物组织含水量与自由水含量的差。
设：A 为植物组织中自由水的质量（g ），W 为蔗糖溶液的质量（g ）；C1为处理前蔗糖溶液浓度（%）；C2为处理后蔗糖溶液浓度（%）；W y 为植物组织鲜重（g ）。
则A=(W+A)(1-c 2)-W(1-c 2)即A=yW C C W )(21-自由水含量（%）=%100)(%100221⨯-=⨯yy W C C C W W A三、 仪器试剂1.仪器及器皿阿贝氏折射仪，超级恒温水浴，1/1000电子天平，吸管，烘箱，扁型称量瓶，剪刀，5ml 移液管，滤纸，吸水纸。
2.试剂65%一70%蔗糖溶液(W/V)。
四、 实验材料新鲜白菜叶五、 实验步骤(1) 取称量瓶4个，编号、洗净、烘干，用电子天平称量、记录。
(2) 取待测的植物样品4份，每份在1g 左右(0. 900一1. 100 g )，用剪刀剪成1~2mm 长的小段，放人称量瓶中，盖上盖子，称量、记录。
(3) 其中两瓶用来测含水量。
将盖子打开，放入100℃~105℃的烘箱中烘至恒重，称量，记录，代人公式计算植物组织含水量。
植物组织自由水和束缚水含量测定
其中：
ψw 为组织的水势，MPa；
R 为气体常数=0.0083L·MPa /mol.K T 为绝对温度，K, 即 273℃+t℃ I 为解离系数，NaCl 的 i 值是 1.8 C 为等渗溶液的摩尔浓度。
所以，ψw = -RTiC=-0.0083*（273+16）*1.8*0.3=-1.295MPa≈-1.3MPa
五、实验结果：
1 号小瓶中，蓝色液滴下沉。 现象：出现蓝色线条。 2 号小瓶中，蓝色液滴下沉。 现象：蓝色液滴下沉速度较 1 号慢。 3 号小瓶中，蓝色液滴基本静止。现象：基本不动，有下降趋势。 4 号小瓶中，蓝色液滴向上升。 现象：向上浮动，速率较 3 快，较 2 慢。 综上，取试验溶液的浓度=3 号对照溶液浓度。
题目：实验一 植物组织自由水和束缚水含量测定 实验二 植物组织水势的测定
实验一 植物组织自由水和束缚水含量测定
一、实验目的：
1、学会植物组织含水量、自由水和束缚水含量的测定方法。 2、学会电子天平和阿贝氏折射仪等仪器的使用方法。
二、实验原理：
如图： W：蔗糖溶液重量 C1：处理前蔗糖溶液浓度（%） C2：处理后蔗糖溶液浓度（%） Wy：植物组织鲜重
4、3，4 号瓶各加入蔗糖溶液 5mL，盖上瓶盖，称重，放在实验台上进行水分交换约 2~3 小时，
其间不时摇动，用阿贝氏折射仪分别测定处理前后蔗糖的重量百分比浓度。
5、将阿贝氏折射仪的进样旋钮打开，用吸管吸取待测蔗糖溶液 1~2 滴，加入到射仪进样棱镜 的磨沙表面上，将棱镜关闭，调节色散旋钮至色散消失，调节读数旋钮，将黑白分界线调 到望远镜筒的十字交叉点上，然后在读数镜筒中读出蔗糖的重量百分浓度。
自由水和束缚水测定
植物组织中自由水和束缚水含量的测定植物组织中的水分以自由水和束缚水两种不同的状态存在。
自由水与束缚水含量的高低与植物的生长及抗性有密切关系。
自由水／束缚水比值高时，植物组织或器官的代谢活动旺盛，生长也较快，抗逆性较弱；反之，则生长较缓慢，但抗性较强。
因此，自由水和束缚水的相对含量可以作为植物组织代谢活动及抗逆性强弱的重要指标。
一、原理自由水未被细胞原生质胶体颗粒吸附而可以自由移动、蒸发和结冰，也可以作为溶剂。
束缚水则被细胞原生质胶体颗粒吸附而不易移动，因而不易被夺取，也不能作为溶剂。
基于上述特点以及水分依据水势差而移动的原理，将植物组织浸入高浓度（低水势）的糖溶液中一定时间后，自由水可全部扩散到糖液中，组织中便留下束缚水。
自由水扩散到糖液后（相当于增加了溶液中溶剂）便增加了糖液的重量，同时降低了糖液的浓度。
测定此降低了的糖液的浓度，再根据原先已知的高浓度糖液的浓度及重量，可求出浓度降低了的糖液的重量。
用浓度降低了的糖液的重量减去原来高浓度糖液的重量，即为植物组织中的自由水的重量（即扩散到高浓度糖液中的水的重量）。
最后，用同样的植物组织的总含水量减去此自由水的含量即是植物组织中束缚水的含量。
二、试剂与仪器设备（一）材料白菜叶片（二）试剂重量百分浓度为60 ％～65 ％的蔗糖溶液：用托盘天平称取蔗糖60 ～65 g ，置于烧杯中，加蒸馏水40 ～35 g ，使溶液总重量为100 g ，溶解后备用。
（三）仪器设备测糖仪，分析天平或电子天平（感量0.1 mg ），注射器，打孔器（直径0.5 cm 2 左右），烧杯（200ml），量筒。
三、实验步骤1. 植物组织中自由水含量的测定（ 1 ）注射器称重W 1。
（ 2 ）选取部位、长势、叶龄一致有代表性的叶片数片，用打孔器打取小圆片50 片（注意避开粗大的叶脉），装到注射器中，盖紧并精确称重W 2。
（ 3 ）加入60 ％～65 ％的蔗糖溶液5 mL 左右，再分别准确称重W 3。
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温度 / ℃ 20 21 22 23 24 25
表 2 阿贝折射仪读数校正值
50 %糖液 / %60 %糖液 / %0 Nhomakorabea0
0. 07
0. 07
0. 14
0. 14
0. 23
0. 21
0. 30
0. 28
0. 38
0. 36
③仪器精度 。阿贝折射仪或手持糖度计的精 确度随测量范围的不同而不同 ,测量范围大时 ,精确 度低 ,测量范围小时精确度高 ,如 1 % ～20 %的手 持糖度计精确度可达到 0. 1 % ,而 1 % ～30 %只能 达到 0. 2 % ,如测量的范围要达到 60 % ,精确度就 更低了 ,因此误差较大 。如果使用精确度高的手持 — 10 —
Key words Tomato seedling, Shipp ing and storage after p roduction, Physiological change, Quality maintenance
—9—
由移动 、蒸发和结冰 ,也可作为溶剂 ;束缚水则被细 胞原生质胶体颗粒吸附而不易移动 ,不能作为溶剂 。 根据上述特点以及水分依据水势差而移动的原理 , 将植物组织浸入高浓度的糖液中一定时间后仍未被 夺取的水分作为束缚水 ,而被夺取的水分则作为自 由水 。自由水含量可用阿贝折射仪或手持糖度计通 过测定糖液浓度的变化而得到 ,由植物组织总含水 量减去自由水含量 ,即可求出束缚水含量 。 1. 2 测定实例与误差分析
5 Lawrence A R iss, Moffitt T. Costs, field survial, and yields of four of handing tomato transp lants. Hort Science, 1982, 14 ( 2) : 226～237
Stud ies on Toma to Seedling Qua lity M a in tenance Ind ices under S im ula ted Storage and Sh ipm en t Cond ition s N ing W ei, Ge Xiaoguang, L i Tianlai, et al. ( Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161)
高丽红 ,通讯地址同第 1作者 刘明池 (通讯作者 ) ,北京市农林科学院蔬菜研究中心 , 100089, 电
话 : 010 - 51503003 收稿日期 : 2004 - 04 - 20;修回日期 : 2004 - 08 - 30 基金项目 :北京市自然科学基金项目 (6032011)
在测定自由水和束缚水含量时 ,多采用阿贝折 射仪法〔5〕。试验中笔者发现该方法测定数据多 、计 算复杂 、误差大 。本试验对此进行了改进 ,改用测定 植物组织质量的变化代替测定蔗糖溶液 (下文简称 糖液 )浓度的变化 ,通过测试不同蔬菜的组织材料 , 确定了该方法的处理时间和所加溶液的量 ,建立了 称重法 。
表 1 阿贝折射仪读数偏差与造成测定结果的误差
读数偏差 / % 折射仪读数 / %
自由水含量 / %
+ 0. 2
53. 7
57. 22
+ 0. 1
53. 6
58. 24
0
53. 5
59. 26
- 0. 1
53. 4
60. 29
- 0. 2
53. 3
61. 31
②温度变化 。阿贝折射仪或手持糖度计的读 数受温度的影响较大 ,表 2是 50 %和 60 %糖液在 20～25 ℃时折射仪读数的校正值 。 5 ℃的范围内 折射仪的读数就变化了 0. 38 %和 0. 36 % ,这将导 致试验结果相差 4 %左右 。这是误差产生的另一个 主要原因 。
糖度计 ,需要将浓糖液稀释 ,再计算原来的浓度 ,误 差也随之增加 。
鉴于以上分析 ,根据其试验原理 ,用浓糖液吸 出植物组织的自由水分 ,直接称量植物组织的质 量变化 ,代替测量糖液的浓度变化 ,根据质量差就 可以计算出植物组织中自由水的含量 ; 由于目前 精度达 0. 1 m g电子天平的广泛应用 ,为快速 、简 便的称量植物组织的质量提供了可能 。基于此建 立了称重法 。
1 阿贝折射仪法的原理与误差分析
1. 1 试验原理 自由水未被细胞原生质胶体颗粒吸附而可以自
2 唐启义. 实用统计分析及其 DPS数据处理系统. 北京 :科学出版 社 , 2002
3 葛晓光. 蔬菜生态系统研究中几个功能性指标的探讨. 中国蔬 菜 , 1992 ( 3) : 7～11
4 Lawrence A Riss. Quality and field performance of densely packed tomato transp lants during shipment. Hort Science, 1985, 20 (3) : 438～439
表 3 不同糖液浸泡时间下植物组织自由水含量
糖液浸泡时间 / h 番茄 / % 黄瓜 / % 白菜 / % 豇豆 / %
2
40. 77 a 47. 49 a 22. 13 a 33. 86 a
4
50. 14 b 60. 80 b 35. 67 b 38. 65 b
6
53. 24 c 62. 90 b 42. 68 c 49. 42 c
2 称重法的建立
2. 1 称重法测定条件优化 2. 1. 1 不同蔬菜组织处理时间试验 为确定植物 组织在糖液中的浸泡时间 ,分别取番茄 、黄瓜 、白菜 和豇豆 4种不同种类蔬菜的叶片 ,各供试叶片都取 自同一水分管理下植株的相同部位 ,浸泡时间设为 2、4、6、8、10 h 5 个处理 , 3 次重复 ,加入足量糖液 (由于不用称量糖液浓度的变化 ,糖液量加大对试 验结果没有影响 ) 。
8
57. 78 b 66. 70 b 44. 70 c 48. 09 b
10
58. 24 b 68. 84 b 44. 68 c 47. 63 b
结果表明 (表 4 ) : 2 倍液与 4 倍液处理间除豇 豆外 ,其余材料差异均显著 , 4 倍液与 6、8、10 倍液 处理间的差异也是有的材料差异显著 ,有的差异不 显著 ,而 6、8、10倍液处理之间的差异都不显著 ,因 此以加入植物组织质量 6 倍的糖液为宜 。理论上 , 由于植物组织特别是蔬菜组织的总含水量一般在 90 % ～95 % , 60 %糖液在吸出植物的自由水后 ,浓 度下降 , 6倍 60 %糖液浓度最多降到 50 % , 60 %糖 液的渗透势为 - 14 M Pa, 50 %为 - 9. 7 M Pa,而植物 组织的渗透势一般只有 - 2 M Pa左右 ,因此 6 倍的 糖液是可以将植物组织的自由水完全吸出的 。 2. 2 称重法测定方法的建立
○研究论文 ○ 中国蔬菜
2005 (4) : 9～11
CH INA VEGETABLES
植物组织中自由水和束缚水含量 测定方法的改进
刘向莉 高丽红 刘明池
摘 要 在对测定植物组织自由水和束缚水的常规方法 ———阿贝折射仪法的误差来源进行分析的基础上 ,对 其测定方法进行了改进 ,将测定糖液的浓度改为直接测定叶片的质量 ,通过测试不同蔬菜的组织材料 ,确定了改进 后的测定方法 ———称重法 。称重法操作简便 ,误差小 。
关键词 自由水 束缚水 测定方法
我国水资源紧缺 ,全国人均水资源不足世界人 均的 1 /4,干旱 、半干旱土地面积占全国总面积的一 半以上 〔1〕。节 水 生 理 的 研 究 已 成 为 我 国 的 研 究 热 点 ,而自由水和束缚水含量是反映植物水分状况的 一个重要指标 。 〔2～4〕
刘向莉 ,女 ,硕士研究生 ,中国农业大学农学与生物技术学院 ,北京 100094
Abstract Indices of tomato seedling quality maintenance level after p roduction before field trans2p lanting were stud2 ied through simulated experiments, small2scale operation, indoor analyses and measurements, and field observation. The results showed that under simulated storage and shipment conditions, seedling quality change under different durations ( days) of shipment and storage was correlated significantly or even very significantly w ith certain physiological and morpho2 logical indices. W hen various indices measured after different periods of shipp ing and storage treatment were subjected to multinom ial successive regressive correlation analysis, p rincipal factors influencing seedling quality maintenance level ap2 peared in order of their importance to be chlorophyll content → dry top weight → leaf freshness index. Significance analysis w ith multinom ial fitted equation indicated that correlationship between any one of these three factors and the grow th index after field trans2p lanting all reached very significant level.