植物生理 - 图文

目 录

第一部分 植物生理基本理论 ....................................................................................................... 1

1—1 生长发育的生理指标 ..................................................................................................... 1 1—2 植物生长的环境因子 ................................................................................................... 3 1—3 植物生长抗逆指标 ....................................................................................................... 4 1—4 植物营养指标 ............................................................................................................... 4 第二部分 植物生理与检测实验室要求 ..................................................................................... 10

2—1 实验室规则 ................................................................................................................... 10 2—2 实验技能的学习方法 ................................................................................................... 11 2—3 处理实验意外事故的安全常识 ................................................................................... 11 第三部分 植物生理实验基本操作 ............................................................................................. 12

3－1 玻璃仪器洗涤和干燥 ................................................................................................. 12 3－2 试剂的取用技术 ......................................................................................................... 13 3－3 搅拌和振荡 ................................................................................................................. 15 3－4 容量玻璃仪器的使用 ................................................................................................. 16 3－3 称量仪器的使用 ......................................................................................................... 17 第四部分 植物生理与检测实验技能训练 ................................................................................. 20

实训一 水势测定技能训练——阿贝折射仪法 ................................................................. 20 实训二 植物矿质元素缺乏症的观察能训练——溶液培养法 ......................................... 22 实训三 色素提取与测定技能训练——分光光度法 ......................................................... 25 实训四 呼吸速率测定技能训练——酸碱滴定法 ............................................................. 29 实训五 抗逆性测定技能训练——电导率仪法 ................................................................. 33 实训六 脯氨酸含量的测定技术技能训练——分光光度法 ............................................. 35 实训七 可溶性糖测定技能训练——蒽酮比色法 ............................................................. 39 实训八 种子生活力快速测定技能训练——染色法 ......................................................... 42 实训九 过氧化氢酶的活性测定技能训练——滴定法 ..................................................... 44 实训十 植物根系活力的测定——氯化三苯四氮唑法 ..................................................... 47 实训十一 组织中硝态氮含量测定技能训练——比色法 ................................................. 48 实训十二 植物组织中丙二醛含量的测定——比色法 ..................................................... 50

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第一部分 植物生理基本理论

植物在生长发育的过程中,内部的物质与能量转换的变化构成了植物生理的核心,它包括水分生理、矿质营养、光合作用和呼吸作用等,这些在植物体内的变化影响到植物的生长发育,植物的外部形态发生明显的变化。

1—1 生长发育的生理指标

1．水分代谢

水是植物生命的基础，是植物体的重要组成成分，除了直接或间接地参与生理生化反应外，还由于水所具有的特殊理化性质，可调节植物的体温和生态环境，保持植物固有的姿态，有利于植物捕获光能气体交换等过程。水分在植物体中有两种状态，自由水和束缚水，其自由水/束缚水的比值可代表植物的代谢状态和抗逆性强弱。水分移动需要能量作功，水势即每偏摩尔体积水的化学势。水分从水势高处通过半透膜移向水势低处，就是渗透作用。反映这些变化的生理指标很多，含水量的变化和水势的测定等。

植物体主要通过叶片蒸腾散失水分，气孔蒸腾是蒸腾作用的主要形式，使植物体被动吸水转运水分，并使植物从土壤中吸收的矿质元素和根系合成的物质随着水分的吸收和集流而被运输和分配到植物体各部分去。蒸腾作用的强弱，可以反映出植物体内水分代谢的状况或植物对水分利用的效率。常用的测定指标有蒸腾速率。

2．矿质元素

必需矿质元素包括大量元素和微量元素。根系是植物体吸收矿质元素的主要器官，根毛区是根部吸收矿质元素的最活跃的区域。给根系创造最适的吸收养分的环境条件，获得最大的生产效率。各种植物必需元素之间的比例平衡和一种植物必需元素的数量充足同样重要。各种植物必需元素都要在植株体和土壤矿物质和土壤有机质之间循环。植物必需元素的供应量应与需求量和消耗量保持平衡。施用各种肥料就是为了保持养分平衡。通过根系活力、硝酸还原酶的指标的测定，探讨植物对矿质元素吸收和利用的的能力。

3．光合作用

植物的光合作用是指利用光能同化CO2生成有机物释放氧气的过程，是植物体内最为重要的同化过程。它在光能的转换、有机物的制造和环境保护等方面都有巨大的作用。叶片是合成同化物的主要器官，叶绿体是进行光合作用的主要细胞器，叶绿体色素是高等植物进行光合作用的重要组分，在光合作用中起着吸收光能、传递光能的作用，少数叶绿素a还有光

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能转换作用。因此叶绿素的含量与植物的光合速率密切相关，在一定范围内，光合速率随叶绿素含量的增加而升高。另外，叶绿素的含量是植物生长状态的一个反映，一些环境因素都可以影响叶绿素的含量与组成，并因之影响植物的光合速率。因此测定叶绿体色素的含量对植物的光合生理与逆境具有重要意义。

在大多数植物中光合产物主要是淀粉和蔗糖。光合作用的强弱受内外因素的影响，而衡量内外因素对光合作用影响程度的常用指标是光合速率。即单位时间、单位叶面积的二氧化碳吸收量或氧气的释放量或干物质的积累量来表示。测定植物的光合速率是研究植物的光合性能、诊断植物光合机构的运转、研究环境因素对光合作用的影响的重要方法。

4．呼吸作用

呼吸作用是指在生活细胞内，由于酶的催化作用，进行生物氧化分解有机物质，生成二氧化碳和水并释放能量的生理过程。是植物体内的代谢中心，提供了植物体内各种生命活动所需要的能量，其中间产物又能转变为其他重要的有机物（蛋白质、核酸、脂肪），而且与植物抗病性有密切关系。

呼吸作用可分为有氧呼吸和无氧呼吸两大类型，在正常情况下，有氧呼吸是高等植物进行呼吸的主要形式，在缺氧条件下，也被迫进行无氧呼吸，而长时间的无氧呼吸会导致植物受伤，甚至死亡。

呼吸作用影响植物生命活动的全局，因而与园艺植物栽培、育种和种子、果蔬、块根块茎的贮藏都有着密切的关系。可根据人类的需要和呼吸作用自身的规律采取有效措施，加以调节、利用。

判断呼吸作用强度的指标主要用呼吸速率表示，既单位时间单位重量的植物组织放出二氧化碳的量或吸收氧气的量。常用方法有红外线二氧化碳气体分析仪、氧电极、广口瓶法等。

5．有机物转化

组成植物体最重要的物质是蛋白质、核酸、脂肪、碳水化合物等有机物质，这些有机物质也常常是植物的贮藏物。植物体内的贮藏物质和组成物质是经常变化的，是与周围条件密切联系和相互制约的。而植物体内某些有机物含量的多少又直接影响着农产品的品质。

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1—2 植物生长的环境因子

1．光照

光是绿色植物正常生长的基本条件。对生长的影响有间接和直接两种作用。是光合作用的能量来源，是叶绿素形成的必要条件，光下气孔开放，光合作用中的同化过程的多种酶类受光激活，因而影响光合产物的形成，光合产物是植物生长的物质基础。

光是形态建成不可缺少的条件。光能促进分化，所以在黑暗中生长的植物幼苗器官分化和形态建成不正常。光照在光照长度和日光长度两个方面影响植物。耐荫性植物宜在光照强度低的环境中生活，喜光植物在光照强度大的环境中生长发育良好。有些植物的生长发育不仅受到光照的影响还受到日照长度的制约。充足的光照保证植物光合作用的正常进行。阳光是植物生长的能源和动力，也是一切生命的源泉。光照过强会灼伤植物细胞，影响作物的产量和品质，这时应采取遮阳措施。

2．温度

温度对植物的影响更多地表现在对基础代谢方面具有最低温度、最高温度、最适温度三个基点，这是由于参加生长过程有关的各种酶的活性。不同植物种类其生长所需温度的范围不一样。这与植物的地理起源有关。高温和低温对植物都会造成伤害。温度过低时植物停止生长，温度过高时细胞遭到破坏，所以温度应保持平衡状态。在此之外会显著影响植物的生长发育。

3．氧气和二氧化碳

大气为植物生长时进行的光合作用过程提供二氧化碳，也为植物的呼吸作用过程提供所需的氧气。它提供植物生长所需的全部碳元素和部分氧元素。碳在土壤、植株和大气之间循环，补充二氧化碳气体可使作物高产，但要达到新的平衡则应保证对其它各种植物必需元素的充足供应。植物正常生长，除地上部需要充足气体外，地下部根系也要有充足的氧气进行呼吸作用。 4．水分

植物的正常生长，无论是细胞分裂还是伸长，都必须水分充足，否则会受到抑制，特别是对植物细胞伸长的影响更大。植物在吸收水分和消耗水分平衡时才能正常生长发育，他们又与土壤含水量多少和空气湿度大小密切有关。土壤中可利用水主要是毛细管水，当环境中水分缺少时，植物会发生旱害；当土壤水分过多时，植物体会发生涝害，两种情况均会导致植物死亡。凡是影响根压形成和蒸腾速率的内外因素，都影响根的吸水。合理灌溉则要以植

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物需水量和水分临界期为依据，参照生理指标制定灌溉方案，采用先进的灌溉方法及时进行灌溉是提高植物产量及品质改善的基本保证。

1—3 植物生长抗逆指标

逆境是指对植物生存与发育不利的各种环境因素的总称。如干旱、洪涝、低温、高温、盐渍以及病虫害侵染等。植物对逆境的抵抗和忍耐能力叫抗逆性，方式主要表现在避逆性、御逆性和耐逆性。在逆境条件下，不同的植物有不同的反应。有的植物对逆境具有适应能力或抗性，有的植物对逆境较为敏感。当胁迫超出了植物正常生长、发育所能承受的范围，将导致植物体产生一系列的生理生化反应，甚至使植物受到伤害。

多种逆境都会对植物产生水分胁迫，水分胁迫时植物体内积累各种有机和无机物质，以提高细胞液的浓度，降低渗透势，这样可以保持其体内水分，适应水分胁迫环境。脯氨酸是最重要和有效的有机渗透物质，几乎所有的逆境都会造成植物体内脯氨酸的积累，尤其干旱胁迫时脯氨酸积累最多，可比处理开始时含量高几十倍甚至几百倍。

生物膜的透性对逆境的反应是比较敏感的，正常条件下，生物膜的膜脂呈液晶态，逆境发生时，质膜透性都增大，内膜系统出现膨胀、收缩或破损。细胞内活性氧积累过多，动态平衡被打破，导致膜脂过氧化，SOD和CAT、POD等酶的活性下降，引起植物体一系列的生理生化紊乱，使植物受到伤害。

植物对逆境的抗性与植物种类、发育阶段和逆境强弱的作用方式有关。

1—4 植物营养指标

植物营养是植物对营养物质的吸收、运输、转化和利用的规律及植物与外界环境之间营养物质和能量交换的基本原理。德国化学家李比希（J.V.Lieb）创立的植物营养学说，奠定了近代施肥的植物营养理论基础。

一、植物的营养成分

组成植物的主要元素有：碳、氢、氧、氮4种，他们约占该物质的95%。植物燃烧后形成的灰分约占该物质的5%左右，他们的成分十分复杂，根据现代分析技术测定表明在植物体内可检出70余种矿质元素，如钙、镁、磷、钾、铁、锰、锌、铜、钼、硅、硼等。

1．必需营养元素

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