干旱胁迫对红掌离体叶片水势的影响

学生设计性实验论文题目：姓名 学号专业生物技术班级相关实验课程名称生物技术大实验指导教师及职称实验学期 2012-2013学年 二 学期干旱胁迫对红掌离体叶片水势的影响摘要：我国从20世纪70年代开始红掌的引种栽培 。直到20世纪90年代，其规模化生产才发 展起来。进入21世纪，随着人们对红掌的喜爱持续升温及其购买力的增强，国内对红掌的 需求不断加大。培育红掌新品种以及优化红掌培养条件，对完善红掌产业链、提高我国红掌 产业的竞争力和经济效益具有重要的现实意义。本实验通过测定干旱处理过的红掌的叶片水 势与正常灌水叶片水势的对比，来优化培养红掌的水分条件。以及掌握露点微伏压仪的操作 和使用方法。关键字： 红掌（情人红） 干旱胁迫 叶片水势 平衡引言：有谚语：“没有水就没有生命 ” ,“有收无收在于水”。由此可知 ，水 对于生物有机体来说是必不可少的。本实验采用红掌为材料，采用干旱胁迫处理 和正常处理为对照组。通过露点微伏计测定离体叶片水势。将叶片或组织汁液密 闭在体积很小的样品室内，经一定时间后，样品室内的空气和植物样品将达到温 度和水势的平衡状态。此时，气体的水势（以蒸汽压表示）与叶片的水势（或组 织汁液的渗透势）相等。因此，只要测出样品室内空气的蒸汽压，便可得知植物 组织的水势（或汁液的渗透势）。由于空气的蒸汽压与其露点温度具有严格的定 量关系，通过仪器便通过测定样品室内空气的露点温度而得知其蒸汽压。红掌又名花烛、安祖花，为天南星科花烛属。多年生附生常绿草本植物，喜空气湿度高而又排水通畅的环境，喜阴、喜温热。在白天温度不高于28C，夜间 不低于20C的环境中可终年开花良好，高于35C将产生日灼，低于14C则生长受 影响，低于0C的持续低温将冻死植株。要求空气湿度度达80%, 土壤pH值为5.5。 要求土壤疏松、肥沃，最好进行无土栽培。由绚丽多彩的心型佛焰苞及艳丽的肉 穗花序组成的花朵鲜艳夺目，是热带观花类的代表；其叶型别致，有天鹅绒的金 属光泽，又是相当珍贵的观叶植物。因而，红掌为目前较为珍稀的观花观叶两者 兼宜的观赏植物，并成为仅次于热带兰的第二大热带花卉商品。水势：在温度压力不变的条件下，体系中水和纯水之间每偏克分子体积水的化学势（自由能）差。水对植物的生理生态具有重要作用 生理作用：（1）水是原生质（细胞）的主要组分。（2）水直接参与植物体内重要的代谢过程（光合等）。（3）水是物质吸收、运输的良好介质。（4）水保持植物的固有姿态。（5）细胞的分裂和生长需要足够的水。 生态作用：（1）调节植物体温（高比热：稳定植物体温 高汽化热：降低体温， 避免高温危害 介电常数高：有利于离子的溶解）（2）水对可见光有良好的通透性。（3）水可调节植物的生存环境，改变植物的生态类型。1. 材料与方法1.1 材料：盆栽红掌（情人红）1.2 仪器与用具：露点微伏压仪 镊子 打孔器 滤纸1.3 测定叶片水势的方法：（1）液相平衡法：包括小液流法、重量法测水势， 质壁分离法测渗透势 。特点：液相平衡法所需仪器设备简单，但手续繁琐、效 率低，难以自动记录;（2）压力室法测水势：特点：操作方便，但压力平衡法适 于测定枝条或整个叶片的水势，对于小型样品如叶圆片等则无能为力;（3）气相 平衡法： 包括热电偶湿度计法、露点法等。特点：气相平衡法能广泛用于各种 植物叶片水势和渗透势的测定，所需样品量极少、测量精度高，是近年来发展起 来的一类较好的植物水势及其组分的测定技术。1.4 实验方法：1.4.1 将从农科院园艺所温室中购买两盆红掌（情人红）放在植物生理实验 室实验台上，一盆正常灌水，另外一盆连续7 天不灌水。实验室条件：自然光周 期（约10/14小时），温度为23/15C，光强约680/0Lux。1.4.2 5 月18 日，上午9点左右，选取不同的处理材料，用离体叶片进行水势测定。1.4.3用打孔器在待测叶片上钻取直径0.6cm的叶圆片，迅速放入C-52型 样品室中平衡几分钟至 0.5 小时（平衡时间视材料水势高低而定），样品室与仪器连接，测定平衡后的样品的u V数，除以-7.5u V/MPa则为以MPa为单位的水势值。1.4.4 记录实验数据，进行计算。2. 结果与分析2.1 结果正常灌水和干旱处理情人红离体叶片水势测定实验数据材料电势差离体叶片水势情人红（干旱处理）11.5-1.533 MPa情人红（正常灌水）1.5-0.200 MPa补充：水势的单位是压强的单位,帕斯卡（Pa）、大气压（atm）、巴（bar）。1bar=105Pa = 0.1MPa = 0.987atm2.2 分析由结果可知：干旱胁迫条件下的情人红离体叶片水势为-1.533 MPa,正常灌 水条件下的情人红离体叶片水势为-0.200 MPa,而纯水的水势最高，定为0。所 以干旱胁迫使得情人红叶片水势下降，导致植物体本身缺水，影响机体代谢。3. 结论水是植物的血液，其含量一般占组织鲜重的65%90%。叶片的相对含水量 （RWC）表征植物在遭受干旱胁迫后的整体水分亏缺状况，反映了植株叶片细胞 的水分生理状态。因此，RWC常常是被用来衡量植物抗旱性的生理指标。RWC比 单纯的含水量更能较为敏感地反映植物水分状况的改变，在一定程度上反映了植 物组织水分亏缺程度。在干旱胁迫条件下，土壤中的可利用水减少，导致根系吸 水困难，相对含水率降低。通过实验证明：植物的 RWC 与土壤相对含水量之间均 呈正相关。干旱胁迫常常影响植物的生长发育，造成作物严重减产，对农作物造成损失 在所有的非生物胁迫中占首位，仅次于病虫害造成的损失。随着淡水资源的日益 匮乏，干旱已经成为全球各国农业生产上面临的严峻问题。因此，深入了解干旱 胁迫对植物的伤害机理及植物细胞对干旱胁迫的应答反应愈来愈成为国内外植 物生理学专家学者关注的研究热点之一。鉴于大家的研究成果彼此较独立。因此， 我应该把重点放在以下几个方面：一、研究如何实际应用且有利于控制土壤水分状况的田间操作，以及如何把 基因工程手段与传统的栽培技术结合起来等方面。二、在稳产、高产、优质的前提下，以培育抗旱性较强的作物品种为重点， 进一步加强作物耐旱、抗旱机理及其应用的发掘和创新，抗旱遗传基因的研究。 如将组织培养和植物再生技术、种质资源保存技术等应用在作物品种资源的保存 上；深入研究作物的基因克隆与表达分析；通过花药培养与单倍体培育、RFLP 标记、 SSR 标记、 AFLP 标记等分子标记核技术进行作物育种。三、利用现代的生物基因工程技术实现不同物种之间抗旱基因的转移，应用 基因技术改良作物品质以及进行转基因抗性育种的研究，协调干旱胁迫与其它植 物生长条件的关系，建立抗旱节水栽培新技术体系以及探索植物究竟在何种程度 的水分状况下各项生理生化指标和水分利用效率达到最优应是今后研究的目标。此类研究，对于水资源的合理利用和生态环境的改善均有着重要的意义。 注意事项：1. 本试验介绍的均为露点法，因露点法比湿度法较少受外界环境的影响，前 者灵敏度比后者高一倍，测定结果更为可靠。2. 样品水势不同，所需平衡时间不同，样品水势越低，所需平衡时间越长。 平衡时间过短，不能测出正确结果；平衡时间太长，也会造成实验误差。3. 一般认为叶圆片边源的水分散失和离体期间的淀粉水解会造成测定的一 定误差，但只要合理取样并迅速将叶圆片密封到样品室中，可把误差减少到最小。4. 在使用 C-52 样品室时，切勿将样品放得高出或大于样品室小槽；测定完 毕后，一定要将样品室顶部的旋钮旋起足够高以后才可将样品室的拉杆拉出，否 则将损伤热电耦。5仪器长期放置后，重新使用时须将电池充电1416h。参考文献1 毛洪玉.花烛M.北京：中国林业出版社，2004.2 孙学凯，范志平，王红，等科尔沁沙地复叶槭等3 个阔叶树种的光合特性及 其水分利用效率J干旱区资源与环境，2008, 22(10)： 188. 194.3 张博勇，张康健，张檀.初选1O个杜仲优良无性系耐旱性的研究J.西北林 学院学报， 2003， 18(3)： lO. 12.4 张永红，王莲英.安祖花生长发育特性初探J.北京林业大学学报，1995,(2)： 7378.5 易懋升，黎扬辉，张志胜，等.红掌种质资源数据库的建立J.广东农业科 学， 2005， (1)： 811.6 郭金凤.广州花卉育种取得突破性进展N.中国花卉报，20070327.7 伍维模，李志军，罗青红，等.土壤水分胁迫对胡杨、灰叶胡杨光合作用.光响应特性的影响J.林业科学，2007，43(5)： 30 35.