齐齐哈尔大学：《植物生理学》课程教学资源（实验指导）实验 1 植物组织中自由水和束缚水含量的测定

实验 1 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）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。 （二）仪器设备 阿贝折射仪，分析天平或电子天平（感量 0.1 mg ），烘箱，干燥器，称量瓶，打孔器（面积 0.5 cm 2 左右），烧杯，瓷盘，托盘天平（感量 0.1 g ），量筒。 三、实验步骤 1. 植物组织中自由水含量的测定 （ 1 ）取称量瓶 3 个，编号并分别准确称重。 （ 2 ）在田间选取生长一致的待测植物数株，各选部位、长势、叶龄一致有代表性的叶片数 片，用打孔器打取小圆片 150 片（注意避开粗大的叶脉），立即装到称量瓶中（每瓶随机装 入 50 片），盖紧瓶盖并精确称重。 （ 3 ） 3 个称量瓶中各加入 60 ％～ 65 ％的蔗糖溶液 5 mL 左右，再分别准确称重。 （ 4 ）各瓶于暗处放置 4 ～ 6 h （经减压处理后，只需在暗处放置 1 h ），其间不时轻轻 摇动。到预定的时间后，充分摇动溶液。用阿贝折射仪（见附注）分别测定各瓶糖液浓度，同 时测定原来的糖液浓度。 设称量瓶重量为 W 1 ，称量瓶与小圆片的总重量为 W 2 ，称量瓶与小圆片及糖液的总重量为 W 3 ，糖液原来的浓度为 C 1 ，浸过植物组织后的糖液的浓度为 C 2 。则植物组织中自由水 的百分含量可由下式算出： 根据上式同样可求出三个不同的测定值，并进一步求出其平均值

实验 1 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）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。 （二）仪器设备 阿贝折射仪，分析天平或电子天平（感量 0.1 mg ），烘箱，干燥器，称量瓶，打孔器（面积 0.5 cm 2 左右），烧杯，瓷盘，托盘天平（感量 0.1 g ），量筒。 三、实验步骤 1. 植物组织中自由水含量的测定 （ 1 ）取称量瓶 3 个，编号并分别准确称重。 （ 2 ）在田间选取生长一致的待测植物数株，各选部位、长势、叶龄一致有代表性的叶片数 片，用打孔器打取小圆片 150 片（注意避开粗大的叶脉），立即装到称量瓶中（每瓶随机装 入 50 片），盖紧瓶盖并精确称重。 （ 3 ） 3 个称量瓶中各加入 60 ％～ 65 ％的蔗糖溶液 5 mL 左右，再分别准确称重。 （ 4 ）各瓶于暗处放置 4 ～ 6 h （经减压处理后，只需在暗处放置 1 h ），其间不时轻轻 摇动。到预定的时间后，充分摇动溶液。用阿贝折射仪（见附注）分别测定各瓶糖液浓度，同 时测定原来的糖液浓度。 设称量瓶重量为 W 1 ，称量瓶与小圆片的总重量为 W 2 ，称量瓶与小圆片及糖液的总重量为 W 3 ，糖液原来的浓度为 C 1 ，浸过植物组织后的糖液的浓度为 C 2 。则植物组织中自由水 的百分含量可由下式算出： 根据上式同样可求出三个不同的测定值，并进一步求出其平均值

2. 植物组织中束缚水含量的计算 按实验 1 的方法测出组织中总含水量，减去上述自由水的含量，即得植物组织中束缚水的含 量。 植物组织中束缚水的含量 = 组织中总含水量 – 组织中自由水含量 [ 思考题 ] 1 ．测定植物组织中自由水和束缚水含量有何意义 ? 2 ．自由水／束缚水比值的大小与植物生长、代谢活动及抗性关系如何 ? 【附注】阿贝折射仪的构造及使用方法 根据光学原理，当光线从某种透光介质射入密度不同的另一介质时，其行进方向即发生改变， 这种现象称为折射或折光，入射角正弦与出射角正弦之比称为折光率或折光系数。折光系数视 介质的种类及浓度而异，亦随温度而变化，因此在同一温度之下，可以鉴别不同物质或同一物 质的不同浓度。阿贝折射仪的构造，如图 3-1 （ a ），使用时把仪器放在光 图 3-1 阿贝折射仪 1. 望远镜 2. 标尺镜 3 、 4. 棱镜 5. 转动螺旋 6. 反光镜 7. 补偿棱镜调节器 8. 温度计 9. 校正螺丝 10 、 11. 通水保温装置 亮处，调节反光镜、转动棱镜手轮，使望远镜中光线明亮，打开棱镜，滴上测定液 2 ～ 3 滴， 将棱镜锁紧，使溶液在两个棱镜间成一薄层 , 无气泡，此时望远镜视野中可见到明暗不同的 两个半圆，调节阿米西棱镜手轮，消除因色散而产生的虹彩，只余黑白二色，再调节棱镜转动 手轮，使明暗交界线正通过十字交叉线的交点，如图 3-1 （ b ）。此时十字线如不清晰，可 转动望远镜上的目镜，至清晰为止。然后从标尺镜中读出折光系数或相当于含糖量的百分数如 图 3-1 （ c ）。查表 3-1 求出温度在 20 ℃时的含糖百分率，如温度不是 20 ℃，则应查 表 3-2 加以校正

2. 植物组织中束缚水含量的计算 按实验 1 的方法测出组织中总含水量，减去上述自由水的含量，即得植物组织中束缚水的含 量。 植物组织中束缚水的含量 = 组织中总含水量 – 组织中自由水含量 [ 思考题 ] 1 ．测定植物组织中自由水和束缚水含量有何意义 ? 2 ．自由水／束缚水比值的大小与植物生长、代谢活动及抗性关系如何 ? 【附注】阿贝折射仪的构造及使用方法 根据光学原理，当光线从某种透光介质射入密度不同的另一介质时，其行进方向即发生改变， 这种现象称为折射或折光，入射角正弦与出射角正弦之比称为折光率或折光系数。折光系数视 介质的种类及浓度而异，亦随温度而变化，因此在同一温度之下，可以鉴别不同物质或同一物 质的不同浓度。阿贝折射仪的构造，如图 3-1 （ a ），使用时把仪器放在光 图 3-1 阿贝折射仪 1. 望远镜 2. 标尺镜 3 、 4. 棱镜 5. 转动螺旋 6. 反光镜 7. 补偿棱镜调节器 8. 温度计 9. 校正螺丝 10 、 11. 通水保温装置 亮处，调节反光镜、转动棱镜手轮，使望远镜中光线明亮，打开棱镜，滴上测定液 2 ～ 3 滴， 将棱镜锁紧，使溶液在两个棱镜间成一薄层 , 无气泡，此时望远镜视野中可见到明暗不同的 两个半圆，调节阿米西棱镜手轮，消除因色散而产生的虹彩，只余黑白二色，再调节棱镜转动 手轮，使明暗交界线正通过十字交叉线的交点，如图 3-1 （ b ）。此时十字线如不清晰，可 转动望远镜上的目镜，至清晰为止。然后从标尺镜中读出折光系数或相当于含糖量的百分数如 图 3-1 （ c ）。查表 3-1 求出温度在 20 ℃时的含糖百分率，如温度不是 20 ℃，则应查 表 3-2 加以校正

表 3-1 根据温度 20 ℃时折光系数测定糖液中含糖量的百分数 折光系数 （ 20 ℃） 糖 （ % ） 折光系数 （ 20 ℃） 糖 （ % ） 折光系数 （ 20 ℃） 糖 （ % ） 折光系数 （ 20 ℃） 糖 （ % ） 1.3330 0 1.3460 9.0 1.3604 18.0 1.3757 27.0 1.3337 0.5 1.3468 9.5 1.3612 18.5 1.3766 27.5 1.3344 1.0 1.3475 10.0 1.3620 19.0 1.3774 28.0 1.3351 1.5 1.3483 10.5 1.3629 19.5 1.3783 28.5 1.3358 2.0 1.3491 11.0 1.3637 20.0 1.3792 29.0 1.3365 2.5 1.3499 11.5 1.3645 20.5 1.3801 29.5 1.3372 3.0 1.3507 12.0 1.3654 21.0 1.3810 30.0 1.3379 3.5 1.3515 12.5 1.3662 21.5 1.3819 30.5 1.3386 4.0 1.3522 13.0 1.3671 22.0 1.3828 31.0 1.3393 4.5 1.3530 13.5 1.3679 22.5 1.3838 31.5 1.3400 5.0 1.3538 14.0 1.3687 23.0 1.3847 32.0 1.3408 5.5 1.3546 14.5 1.3696 23.5 1.3856 32.5 1.3415 6.0 1.3554 15.0 1.3704 24.0 1.3865 33.0 1.3423 6.5 1.3562 15.5 1.3713 24.5 1.3874 33.5 1.3430 7.0 1.3571 16.0 1.3721 25.0 1.3884 34.0 1.3438 7.5 1.3579 16.5 1.3730 25.5 1.3893 34.5 1.3445 8.0 1.3587 17.0 1.3739 26.0 1.3453 8.5 1.3596 17.5 1.3748 26.5 表 3-2 温度不是 20 ℃时折射仪的读数校正数 温度（℃） 试样中糖分含量（％） 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 含糖百分数中减去（或增加）以下数值 15 减 去 0.25 0.27 0.31 0.31 0.34 0.35 0.36 0.37 0.36 0.36 16 0.21 0.23 0.26 0.27 0.29 0.31 0.31 0.32 0.31 0.29 17 0.16 0.18 0.20 0.20 0.22 0.23 0.23 0.23 0.20 0.17 18 0.11 0.14 0.14 0.14 0.15 0.16 0.16 0.15 0.12 0.09 19 0.06 0.08 0.08 0.08 0.08 0.09 0.09 0.08 0.07 0.05 21 增 加 0.06 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 22 0.12 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 23 0.18 0.20 0.20 0.21 0.21 0.21 0.23 0.21 0.22 0.22 24 0.24 0.26 0.26 0.27 0.28 0.28 0.30 0.28 0.29 0.29 25 0.30 0.32 0.32 0.31 0.36 0.36 0.38 0.36 0.36 0.37 26 0.36 0.39 0.39 0.41 0.41 0.43 0.46 0.44 0.43 0.44 27 0.43 0.46 0.46 0.48 0.50 0.51 0.55 0.52 0.50 0.51

表 3-1 根据温度 20 ℃时折光系数测定糖液中含糖量的百分数 折光系数 （ 20 ℃） 糖 （ % ） 折光系数 （ 20 ℃） 糖 （ % ） 折光系数 （ 20 ℃） 糖 （ % ） 折光系数 （ 20 ℃） 糖 （ % ） 1.3330 0 1.3460 9.0 1.3604 18.0 1.3757 27.0 1.3337 0.5 1.3468 9.5 1.3612 18.5 1.3766 27.5 1.3344 1.0 1.3475 10.0 1.3620 19.0 1.3774 28.0 1.3351 1.5 1.3483 10.5 1.3629 19.5 1.3783 28.5 1.3358 2.0 1.3491 11.0 1.3637 20.0 1.3792 29.0 1.3365 2.5 1.3499 11.5 1.3645 20.5 1.3801 29.5 1.3372 3.0 1.3507 12.0 1.3654 21.0 1.3810 30.0 1.3379 3.5 1.3515 12.5 1.3662 21.5 1.3819 30.5 1.3386 4.0 1.3522 13.0 1.3671 22.0 1.3828 31.0 1.3393 4.5 1.3530 13.5 1.3679 22.5 1.3838 31.5 1.3400 5.0 1.3538 14.0 1.3687 23.0 1.3847 32.0 1.3408 5.5 1.3546 14.5 1.3696 23.5 1.3856 32.5 1.3415 6.0 1.3554 15.0 1.3704 24.0 1.3865 33.0 1.3423 6.5 1.3562 15.5 1.3713 24.5 1.3874 33.5 1.3430 7.0 1.3571 16.0 1.3721 25.0 1.3884 34.0 1.3438 7.5 1.3579 16.5 1.3730 25.5 1.3893 34.5 1.3445 8.0 1.3587 17.0 1.3739 26.0 1.3453 8.5 1.3596 17.5 1.3748 26.5 表 3-2 温度不是 20 ℃时折射仪的读数校正数 温度（℃） 试样中糖分含量（％） 5 10 15 20 30 40 50 60 70 80 含糖百分数中减去（或增加）以下数值 15 减 去 0.25 0.27 0.31 0.31 0.34 0.35 0.36 0.37 0.36 0.36 16 0.21 0.23 0.26 0.27 0.29 0.31 0.31 0.32 0.31 0.29 17 0.16 0.18 0.20 0.20 0.22 0.23 0.23 0.23 0.20 0.17 18 0.11 0.14 0.14 0.14 0.15 0.16 0.16 0.15 0.12 0.09 19 0.06 0.08 0.08 0.08 0.08 0.09 0.09 0.08 0.07 0.05 21 增 加 0.06 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 0.07 22 0.12 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 0.14 23 0.18 0.20 0.20 0.21 0.21 0.21 0.23 0.21 0.22 0.22 24 0.24 0.26 0.26 0.27 0.28 0.28 0.30 0.28 0.29 0.29 25 0.30 0.32 0.32 0.31 0.36 0.36 0.38 0.36 0.36 0.37 26 0.36 0.39 0.39 0.41 0.41 0.43 0.46 0.44 0.43 0.44 27 0.43 0.46 0.46 0.48 0.50 0.51 0.55 0.52 0.50 0.51

28 0.50 0.53 0.53 0.55 0.58 0.58 0.63 0.60 0.57 0.59 29 0.57 0.60 0.61 0.62 0.66 0.66 0.71 0.68 0.65 0.67 30 0.64 0.67 0.70 0.71 0.74 0.75 0.80 0.76 0.73 0.75

28 0.50 0.53 0.53 0.55 0.58 0.58 0.63 0.60 0.57 0.59 29 0.57 0.60 0.61 0.62 0.66 0.66 0.71 0.68 0.65 0.67 30 0.64 0.67 0.70 0.71 0.74 0.75 0.80 0.76 0.73 0.75