植物缺素培养实验报告.doc

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学生姓名 胡发枝 学号 20122501008
班级 12生物科学三班 课程名称 植物生理学实验
实验项目 植玉米的溶液培养及缺素培养实验
试验时间 2014-10-10 实验指导老师 叶庆生老师
实验一：玉米的溶液培养及缺素培养实验
一、实验目的
1、掌握种子发芽和无土栽培的实验技术以及配制贮备液的方法，了解氮、磷、钾等元素对植物生长发育的影响和学习判断缺素症状。
2、了解分光光度计的使用方法；掌握计算叶绿体各色素成分含量的方法。
3、学会AM-300手持式叶面积仪测定叶面积的方法
二、实验原理
1、植物在必需的矿物元素供应下正常生长，如缺少某一元素，便会产生相应的缺乏症。用适当的无机盐制成营养液，即能使植物正常生长，称为溶液培养，如果用缺乏某种元素的缺素液培养，植物就会呈现缺素症状而不能正常生长发育。将所缺元素加入培养液中，该缺素症状又可逐渐消失。
2、叶片中叶绿素含量的高低是反映植物叶片光合能力的一个重要指标。另外，叶绿素的含量是植物生长状态的一个反映，一些环境因素如干旱、盐渍、低温、大气污染、元素缺乏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。根据朗伯—比尔定律，某有色溶液的吸光度A与其中溶质浓度C和液层厚度L成正比，即A＝KCL式中：K比例常数。当溶液浓度以百分浓度为单位，液层厚度为1cm时，K为该物质的吸光系数。如果溶液中有数种吸光物质，则此混合液在某一波长下的总吸光度等于各组分在相应波长下吸光度的总和。这就是吸光度的加和性。
3、叶片性状特征直接影响到植物的基本行为和功能。叶面积是植物研究中的一个常用指标,叶面积的大小决定着植物接收光合有效辐射(photosynthetically active radiation,PAR)的量,与干物质产量和地上净初级生产力有密切关系,反映了植物对其地理分布和养分条件等外界因素的适应策略。同时,叶面积也是影响植物生长、果实发育和品质的重要生理和形态指标。
三、用品与材料
1、材料：玉米种子；
2、用品：培养缸、试剂瓶、容量瓶、烧杯、移液管、量筒、精密天平、棉花(或海绵)刻度尺、分光光度计、AM-300手持式叶面积仪；
3、试剂：硝酸钙、硝酸钾、磷酸二氢钾、磷酸二氢铵、硫酸镁、氯化钾、氯化钙、硫酸锰、乙二胺四乙酸二钠、硫酸亚铁、硼酸、硫酸锌、氯化锰、钼酸、硫酸铜。
四、实验步骤
1、育苗。选大小一致饱满成熟的植物种子，放在培养皿中萌发，长成5~7cm小苗时，选择生长势一致的植株进行溶液培养。
2、配制培养液(贮备液)。取分析纯的试剂，按实验表2-1用量配制成贮备液。
3、按表2-2 配制完全液和缺K液
4、水培装置准备。取1L的培养缸，若缸透明，则在其外壁涂以黑漆或用黑纸套好，使根系处在黑暗环境中，缸盖上应打有数孔，用海绵或棉花固定植物幼苗。
5、移植与培养。将以上配制的培养液中各加蒸馏水至 1000ml ，将幼苗根系洗干净，小心穿人孔中，用棉花或海绵固定，使根系全浸入培养液中，放在阳光充沛、温度适宜 (20～25℃)的地方。
6、管理、观察。每三天加蒸馏水一次以补充瓶内蒸腾损失的水分。培养液一星期更换一次，最好每天通气2～3次或进行连续微量通气，以保证根系有充足的氧气。
7、三周后，进行高度、净重及叶面积的测量，并进行记录。
8、把缺素和完全溶液培养的玉米叶各称量0.2g，加入少量95%酒精研磨成匀浆，最后定容至10ml。
8、加入比色杯中，使用分光光度计进行吸光值测量。
9、整理并统计所有数据，获得结论。
五、实验结果
表1：缺素培养、完全培养的玉米苗的外部形态特征

照片
第4天

第8天

第12天

第15天

第19天

第21天

表2：缺素培养前后玉米苗生长状况

完全培养A组
缺素培养A组
完全培养B组
缺素培养B组
培养前高(cm)
9.80
10.30
10.20
9.50
10.00
10.40
8.00
8.31
8.21
7.80
8.27
8.43
第3天高度(cm)
21.20
22.10
19.60
19.5
15,5
19.4
17.0
18.8
16.7
17.4
9.0
16.4
第15天高度(cm)
52.4
37.9
42.4
24．9
34.1
21.1
28.1
50.1
45.9
29.5
33.5
22.8
3周后高度(cm)
62.1
54.8
54.4
28.0
38.1
23.2
53,7
60.1
58.0
34.0
37.4
24.0
表3：第21天（第三周）玉米苗各项指标

完全培养A组
缺素培养A组
完全培养B组
缺素培养B组
编号
1
2
3
1
2
3
1
2
3
1
2
3
地上株高(cm)
62.1
54.8
54.4
28.0
38.1
23.2
53,7
60.1
58.0
34.0
37.4
24.0
根冠长度(cm)
21.2
17.9
18.2
10.4
13.8
9.9
16.4
20.0
16.7
11.3
11.4
8.6
地上：根冠

地上质量(cm)
11.85
9.05
6.41
1.86
2,26
2.58
10.03
11.35
10.29
1.65
2,10
0.62
地下质量(cm)
2.89
3.31
0.91
0.66
0.74
1.20
2.44
2.91
2.78
0.57
0.67
0.29
叶面积(cm2)
53.9
50.1
47.8
30.3
38.5
29.0

表4：叶绿素a、叶绿素b的含量测定：

649nmOD平均值
665nmOD平均值
Ca（mg/L）
Cb（mg/L）
C总 （mg/L）
完全培养
1.014
2.12
22.60
9.79
32.29
缺钾培养
0.76
1.72
18.77
6.38
25.15
注：计算公式如下：
Ca= 13.95*A 665 – 6.88*A 649
Cb= 24.96*A 649 – 7.32*A665
CT = Ca+ Cb
表5：
六、分析与讨论
1、从表1的图片和表3的叶面积比较中可看出，缺钾培养液培养的的玉米苗的叶面积明显比对照组的要小，而且可以看到老叶叶尖和叶缘有明显变黄。根据观察，玉米幼苗处理后第6天株高出现明显差异，第8天老叶叶片出现块状失绿，叶脉颜色浅于完全培养组，随后叶片出现黄斑，叶边缘不平整，叶肉部分上凸，茎秆短细，叶尖干枯至枯萎，生长情况明显比缺素组差。在第三周实验结束时，部分缺钾培养植株的新叶的叶尖也开始有变黄，而部分老叶已经枯萎或叶上有多条黄色条纹。在李富恒【1】等对缺钾玉米培养的研究中，证明了钾元素影响植株生长，特别是叶面积的增大及酶的合成，这会使得植物的光合作用效率大大降低，使植株的粗细、高度等降低。
2、从表2可以看到，在未进行缺素培养时，完全培养组和缺素培养组的玉米苗高度、生长状况基本相同，但在培养过程中，完全培养的植株无论是粗细比缺素培养的植株要粗，高度比缺素培养都要高。
3、从表3可以看到，完全培养的植株除了地上株高等均比缺素培养的高，其根冠发达程度也比缺素培养的植株要大。根据观察，完全培养植株的根部分支多，洁净呈白色，根冠的长、宽都比缺素培养的大，且缺素植株的根部大部分发黄，有少许腐烂现象。根据李秧秧、范德纯[3] 的实验，缺钾严重影响地上部的生长，是因为钾离子是叶绿素合成途径相关酶的激活剂，可以激活叶绿素合成的相关酶，促进叶绿素的合成，以保证光合作用的进行。在缺钾营养液下，玉米叶片中叶绿素含量要低；在完全营养液中，提供充足的钾离子，叶片叶绿素含量要高。缺素组的玉米苗叶绿素含量远远不及完全组的玉米苗，因此对地上的影响是最大的。
4、从表4可以看出，缺素组的分光光度计的Ca值、Cb值及C总比完全组的低，证明缺素组的叶绿素a、b均比完全组的要低，且叶绿素总量要比完全组的要低。在李富恒[1]等对缺钾玉米培养的研究中，两个品种的完全液培养的叶绿素含量均比缺钾的高。钾离子是叶绿素合成途径相关酶的激活剂，可以激活叶绿素合成的相关酶，促进叶绿素的合成，以保证光合作用的进行。在缺钾营养液下，玉米叶片中叶绿素含量要低；在完全营养液中，提供充足的钾离子，叶片叶绿素含量要高。钾不仅能促进氮的吸收，而且能促进含氮化合物向蛋白质合成场所运输，促进氨基酸合成蛋白质和稳定蛋白质的结构，因而可以促进氮代谢，进而加速光和色素的形成。缺钾培养玉米叶片叶绿素的降低与缺钾使氮循环受阻，导致光合能力弱，合成的光合产物少有关。
七、参考文献
【1】 李富恒，于龙凤，安福全，裴雪，高红春，魏丽艳.缺钾培养对玉米幼苗部分生理指标的影响[J].东北农业大学学报.2007年8月.第38卷第4期.459-463
[2] 潘瑞炽.植物生理学(第六版)[M].高等教育出版社，2008:30
[3] 李泱泱,范德纯.缺钾对玉米生长发育和光合作用的影响[J].陕西农业科学，1993(3):26
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