水分胁迫对植物水分、光合作用及呼吸作用的影响

水分胁迫对植物水分、光合作用及呼吸作用的影响

以“水分胁迫对植物水分、光合作用和呼吸作用的影响”为题,进行研究型综合实验设计.对实验目的、药品仪器、实验材料与设计、实验内容和实验步骤作了介绍,对实验报告的撰写和教学时间安排提出合理化的建议,为植物生理学实验教学工作者提供参考.

综合实验设计主要有三种类型,即技术型、比较型和研究型.技术型将各种操作技能融合于一个实验中,比较型采用可对比的实验材料,进行比较实验.这两种类型较单个小实验来讲在培养学生综合实验技能和应用能力方面取得了一定的效果,在目前的植物生理学实验教学改革中应用较为广泛.但是,这两种实验设计没有摆脱单个小实验的特点,也没有体现出各项生理指标的相关性和实验设计的灵活性,更不能与生产或科研实际联系起来.我们通过几年的教学实践,采用了研究型综合实验设计教学法,取得较理想的教学效果.本文以水分胁迫对植物水分及光合作用的影响进行综合实验设计,为植物生理学实验教学工作者提供参考.

1 实验目的

1.1 学习水分、蒸腾作用、光合色素、光合作用及呼吸作用等测定方法.

1.2 学习植物生理学综合实验的设计方法.

1.3 探讨环境条件对光合作用、呼吸作用的影响.

2 药品仪器

2.1 药品:蔗糖、丙酮.

2.2 仪器:打孔器、称量瓶、电子天平(1/10000)、烘箱、阿贝折射仪、752型分光光度计、人工气候箱、CB-1101型光合蒸腾作用测定系统、OS-30P叶绿素荧光测定仪.

3 实验材料与实验设计

以盆栽蔬菜或观赏苗木为试材,进行避雨栽培(要求盆子大小以及装土量一致).试验设对照(每天浇水1 000mL以上)、轻度胁迫(每天浇水400mL)、中度胁迫(每天浇水200mL)和重度胁迫(每天浇水50mL)四个处理.每小区5株,4次重复,随机区组排列.(仅供参考,要求学生自行设计)

4 实验内容

4.1 基本实验内容(学生必做实验):测定植物组织水含量(包括束缚水和自由水)、光合色素含量(包括叶绿素a、叶绿素b和类胡萝卜素)、光合作用(净光合速率Pn),蒸腾作用(蒸腾速率E)、呼吸作用等生理指标.

4.2 扩展实验内容(学生完成基本试验内容后选做实验):叶绿素荧光参数日变化.

5 实验步骤

5.1 水分的测定:按张志良法测定叶片中组织水、自由水、束缚水含量及自由水/束缚水含量.

5.2 光合色素的测定:按李合生法测定叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b、叶绿素a/b以及类胡萝卜素含量.

5.3 净光合速率(Pn)的测定

在晴朗天气,应用CB-1101型光合蒸腾作用测定系统连体测定叶片的净光合速率(Pn).

根据公式:

Pn=-×××××(C0-Ci)

其中:

V:气体体积流速(L/min)设定值为0.6 L/min

Ta:空气温度(K)

p:大气压力(bar),为1标压

A:叶面积(cm2)面积为6.5 cm2

C0:出气CO2浓度(μL/L)

Ci:进气CO2浓度(μL/L)

5.4 蒸腾速率(E)测定

在晴朗天气,应用CB-1101型光合蒸腾作用测定系统连体测定叶片蒸腾速率(E).

E=×ω× 103  (e0=RH0×es，ei=RHi×es)

其中:

e0(ei):出(进)口水气压(bar)

p:大气压力(bar),为1标压

es:空气温度下的饱和水气压(bar)

RH0(RHi):出(进)口的相对湿度(%)

5.5 呼吸作用的测定

应用CB-1101型光合蒸腾作用测定系统连体测定,测定前将叶夹进行暗处理5min-10min,按计算Pn公式计算呼吸作用.

5.6 叶绿素荧光参数的测定

用美国产OS-30P(美国Optic公司生产)便携式叶绿素荧光仪测定连体叶片叶绿素参数日变化,在晴天8:00~18:00每隔2h测一次,测定前将叶片暗适应20min,从荧光仪上直接读出F0(初始荧光)、Fm(最大荧光)、Fv/Fm,通过Fv=Fm-F0计算Fv(可变荧光)值.

水分和光合色素测定重复3次,求平均值;净光合速率、蒸腾速率、光合速率及叶绿素荧光参数的测定重复5次,取平均值.

6 结果与讨论

(1)水分胁迫对植物叶片水分含量的影响.

(2)水分胁迫对植物叶片光合色素的影响.

(3)水分胁迫对植物叶片蒸腾作用的影响.

(4)水分胁迫对植物叶片光合作用的影响.

(5)水分胁迫对植物叶片呼吸作用的影响.

(6)水分胁迫对植物叶片叶绿素荧光参数日变化的影响.(扩展内容)