РОССИЙСКАЯ ФЕДЕРАЦИЯ

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

КАФЕДРА БОТАНИКИ И БИОТЕХНОЛОГИИ РАСТЕНИЙ

П.А. Иконников

А.А. Белозёрова

ФИЗИОЛОГИЯ РАСТЕНИЙ

Учебно-методический комплекс

Практикум для студентов

специальностей 020201.65 «Биология», 020803.65 «Биоэкология» и направления 020200.62 «Биология» (бакалавр)

Издательство

Тюменского государственного университета

2009

УДК: 581.1(075.3)

ББК: 28.75 я73

Ф 504, И 422

П.А. Иконников, А.А. Белозёрова. Физиология растений: Учебно-методический комплекс. Практикум для студентов специальностей 020201.65 «Биология», 020803.65 «Биоэкология» и направления 020200.62 «Биология» (бакалавр). Часть I. Тюмень: Издательство Тюменского государственного университета, 2009. 42 с.

Практикум предназначен для выполнения лабораторных работ по курсу физиологии растений. Содержит описание экспериментальных работ, разъяснения основных необходимых понятий и терминов.

Рабочая учебная программа дисциплины опубликована на сайте ТюмГУ: Физиология растений [электронный ресурс]/ Режим доступа: http://www.umk.utmn.ru., свободный.

Рекомендовано к изданию кафедрой ботаники и биотехнологии растений. Утверждено проректором по учебной работе Тюменского государственного университета.

ОТВЕТСТВЕННЫЙ РЕДАКТОР: Н.А. Боме, зав. кафедрой ботаники и

биотехнологии растений, д.с.-х.н.,

профессор

РЕЦЕНЗЕНТЫ: Н.Н. Колоколова, к.б.н., доцент

кафедры ботаники и

биотехнологии растений

биологического факультета ТюмГУ

С.И. Шаповалов, к.б.н., доцент

кафедры экологии и генетики

биологического факультета ТюмГУ

© ГОУ ВПО Тюменский государственный университет, 2009.

© П.А. Иконников, А.А. Белозёрова, 2009.

Введение

Физиология растений – это наука о жизнедеятельности растений, о процессах, происходящих в них, о закономерностях, с которыми они совершаются. Предметом физиологии является изучение отдельных функций растений; выяснение физико-химических процессов, лежащих в их основе; определение значения каждой из них для организма в целом, установление взаимной связи функций и их зависимости от внешних и внутренних условий.

Цель физиологии растений состоит в том, чтобы, познав законы явлений, т.е. физику, химию и структурную организацию процессов, выявить способы управления растением для получения наибольшего количества продукции при наименьших затратах труда и средств. На современном этапе задача физиологии растений состоит в разработке научных основ адаптивного земледелия, гарантирующего получение устойчивых урожаев независимо от погодных условий и улучшения экологической обстановки. Знание физиологии растений необходимо для изучения растениеводства, агрохимии, селекции, земледелия, защиты растений и других специальных дисциплин (Пильщикова, 2004).

Тема первая физиология растительной клетки

Эукариотная клетка – основная структурная и функциональная единица многоклеточного растительного организма. Представляет собой результат длительной эволюции. Несмотря на то, что дифференцированные клетки могут сильно отличаться друг от друга, принцип их организации един. Специфическими особенностями именно растительной клетки, отличающими ее от других эукариотных организмов, являются наличие системы пластид, крупной центральной вакуоли, а также прочной полисахаридной клеточной стенки. Клетка растений содержит три автономных генома, тесно взаимодействующих между собой: ядерного, митохондриального и пластидного. Для растительных клеток характерен особый тип роста – рост растяжением. У делящихся клеток нет центриолей. При непосредственном контакте многих клеток возникает единая система клеточных стенок, образующих единый континиум – апопласт – где вещества наружной среды могут поступать и накапливаться диффузионным путем. Протопласты через плазмодесмы клеток образуют также единое плазматическое целое – симпласт, куда вещества могут попасть только при преодолении плазматической мембраны за счет энергетических затрат.

Мембранный принцип организации клетки обеспечивает эффективность метаболических процессов, деля клетку на компартменты и создавая локальные зоны с внутренними условиями среды. Мультиферментные комплексы, вмонтированные в мембраны, действуют упорядоченно во времени и пространстве (например, цепи переноса электронов в хлоропластах и митохондриях). Клеточные органеллы определенным образом ориентированы, закреплены и находятся в состоянии направленного движения благодаря белковому цитоскелету.

При изучении клетки как осмотической системы следует отметить, что животная клетка по сравнению с растительной отличается изоосмотичностью, а передвижение воды по клеткам растения происходит благодаря изменению водного потенциала, т.е. она может быть либо гипертонична либо гипотонична, а градиент водного потенциала (ΔΨ_вод.) определяет направление передвижения воды.

Проявление законов осмоса предполагает наличие осмотической системы, т.е. наличие двух водных растворов с разным химическим потенциалом, отделенных друг от друга полупроницаемой (плазматической) мембраной. Любая система обладает молекулярно-кинетической, тепловой энергией составляющей ее частиц. Это так называемая свободная энергия. При прочих равных условиях эта энергия определяется концентрацией вещества (прямо пропорционально). Отношение свободной энергии к парциальному объему вещества определяет химический потенциал. Химический потенциал воды в водных растворах всегда меньше, чем у чистой воды. Эта разница определяет водный потенциал (Ψ_вод.), поскольку он отражает способность молекул совершать работу по сравнению с чистой водой и имеет размерность энергии деленной на объем, что совпадает с размерностью давления (атмосферы, бары, паскали). В настоящее время величину давления в системе СИ рекомендуется выражать в паскалях. Водный потенциал химически чистой воды равен нулю. Это следует из формулы

, где R – газовая постоянная, T – температура по Кельвину, V – объем, е – упругость паров (насыщение) в данной системе при данной температуре, е₀ – упругость паров чистой воды, максимально насыщающих пространство в системе. Соответственно если е‏=е₀ это отношение . Следовательно Ψ_воды по данной формуле равен нулю, поскольку ln единицы есть нуль. Но обычно Ψ_воды в живой клетке меньше нуля, т.е. он имеет отрицательное значение.

Добавление в воду растворимых веществ (осмотически активные вещества) уменьшая концентрацию воды снижает уровень свободной энергии. Это снижение характеризуется осмотическим потенциалом (Ψ_осм.). Поэтому Ψ_осм. всегда величина отрицательная. Если в системе создать давление, то активность молекул будет увеличиваться. Поскольку растительная клетка – замкнутая система, ограниченная эластичной клеточной стенкой, т.е. там присутствует положительная величина гидростатического давления (Ψ – потенциал давления), то общий водный потенциал клетки зависит от осмотического потенциала (Ψ_осм.) и потенциала давления (Ψ_давл.):

Ψ_{водный клетки} = - Ψ_осм. + Ψ_давл.

Итак, если клетку погрузить в чистую воду, то последняя будет набухать до тех пор, пока Ψ_осм. не уравновесится с Ψ_давл.. И наоборот, погружение в концентрированный раствор плазмолитика (низкий Ψ_осм.) вода будет выходить (наблюдается плазмолиз) до тех пор, пока Ψ_водный в них не сравняется. Природа осмоса и переноса воды имеет физическую основу, хотя и связана с метаболизмом живых клеток, и поэтому понятие «сосущая» сила неправомерно имеет характер исторически сложившегося термина.

РАБОТА 1. Получение искусственной «клеточки» Траубе

Опыт ставится с целью моделирования основных осмотических свойств живой клетки. Необходимо вспомнить свойства мембран, явление полупроницаемости, характеристику полупроницаемых мембран и, главное, показатель водного потенциала как разности химического потенциала воды в клетке и химического потенциала чистой воды , отнесенные к парциальному объему воды в клетке . Необходимо понять, что передвижение (диффузия) воды через полупроницаемые мембраны всегда идет по градиенту водного потенциала от большего к меньшему.

«Клеточка» Траубе — модель клетки, предложенная исследователем Траубе. Ее получа­ют, помещая кристаллик гексоцианоферрата (II) калия (желтая кровяная соль) K₄[Fe(CN₆)] в водный раствор медного купороса (сульфат меди) CuSO₄. Вокруг кристаллика в результате взаимодействия солей образу­ется осадочная мембрана гексоцианоферрата (II) меди:

K₄[Fe(CN)₆] + 2CuSO₄= Cu₂[Fe(CN)₆] + 2K₂SO₄.

Эта мембрана проницаема только для молекул воды, но не для растворенных в ней веществ, т. е. обладает свойством полупрони­цаемости.

ХОД РАБОТЫ

Наливают в пробирку на 1/6 объема 1,5н раствор медного купороса и опускают в нее кристаллик желтой кровяной соли. В результате химического взаимодействия образуется мешочек из железисто-синеродистой меди (гексацианоферрат меди). Полупроницаемая плен­ка Cu₂[Fe(CN₆)] разделяет два раствора разной концентрации: внут­ри мешочка находится концентрированный раствор ферроцианида калия (образующийся при растворении кристаллика соли), а снаружи — раствор сульфата меди. Возникает ток воды внутрь мешочка, объем раствора ферроцианида калия увеличивается, в ре­зультате чего мембрана растягивается. Будучи очень тонкой, мемб­рана в отдельных местах разрывается под действием гидростати­ческого давления. В этих местах снова идет взаимодействие, воз­никают новые участки мембраны, что приводит к неравномерно­му увеличению размера мешочка. Он растет, пока весь кристаллик не расходуется. Дальнейшее поступление воды приведет к разрыву пленки, и она осядет в виде бурых хлопьев.

Описать происходящее, записать уравнение реакции, зарисовать, сделать выводы.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) раствор медного купороса CuSO₄ (1,5н); 2) кристаллическая желтая кровяная соль K₄[Fe(CN)₆]; 3) пробирка; 4) пипетка.

РАБОТА 2. Явление плазмолиза и деплазмолиза

Избирательная про­ницаемость мембран обеспечивает прохождение через них молекул воды, препятствует проникновению растворенных в воде ве­ществ и обусловливает явление плазмолиза при действии на клет­ку гипертонического раствора. Если же молекулы растворенного вещества через мембрану проходят, но медленнее, чем молекулы воды, то начавшийся плазмолиз потом исчезает. Деплазмолиз про­исходит в результате постепенного проникновения растворенного вещества в клетку, выравнивания концентраций снаружи и внут­ри, а также поступления воды в клетку из наружного раствора по градиенту концентрации.

В ходе плазмолиза форма протопласта меняется. Вначале протопласт отстает от клеточной стенки лишь в отдельных местах, чаще всего в уголках. Плазмолиз такой формы называ­ют уголковым. Затем протопласт продолжает отставать от клеточ­ных стенок, сохраняя связь с ними в отдельных местах, поверх­ность протопласта между этими точками имеет вогнутую форму. На этом этапе плазмолиз называется вогнутым. Постепенно прото­пласт отрывается от клеточных стенок по всей поверхности и при­нимает округлую форму. Такой плазмолиз носит название выпук­лого. Если у протопласта связь с клеточной стенкой в отдельных местах сохраняется, то при дальнейшем уменьшении объема в ходе плазмолиза протопласт приобретает неправильную форму. Такой плазмолиз носит название судорожного. Время, в течение которого вогнутый плазмолиз переходит в выпуклый, позволяет оценивать степень вязкости цитоплазмы. При погружении ткани в раствор плазмолитика (обычно это очень концентрированный раствор неядовитых осмотически активных веществ с низким водным потенциалом) из клеток, вследствие градиента водного потенциала выходит вода, объем живых клеток уменьшается и после полной потери тургора цитоплазма (протопласт) отстает от клеточной стенки и при этом последовательно наблюдаются отдельные характерные стадии плазмолиза: уголковый, вогнутый, затем выпуклый. Плазмолиз – обратимый процесс, происходящий только с живыми клетками. Поэтому наличие плазмолиза позволяет, например, определить остались ли жизнеспособными ткани растений после перезимовки.

ХОД РАБОТЫ

Срезать бритвой кусочек эпидермиса, клетки которого содержат в вакуолях антоциан. Во избежание повреждения клеток эпидермиса желательно, чтобы срез состоял не более чем из двух слоев клеток. Поместить срез в каплю воды на предметное стекло, накрыть покровным стеклом и рассмотреть в микроскоп клетки с окрашенным клеточным соком. Заменить воду 1М раствором сахарозы, для чего на предметное стекло рядом с покровным нанести большую каплю раствора и отсосать воду кусочком фильтровальной бумаги, прикладывая его с другой стороны покровного стекла. Повторить этот прием 2-3 раза до полной замены воды раствором. Все время следить в микроскоп за тем, что происходит в клетках. Сделать схематические рисунки клеток в состоянии тургора, уголкового, вогнутого и выпуклого плазмолиза, обозначив основные составные части клеток.

Ввести под покровное стекло 2-3 капли воды, отсасывая раствор фильтровальной бумагой, и немедленно приступить к наблюдению деплазмолиза, необходимо обратить внимание на скорость этого процесса по сравнению с плазмолизом.

После окончания деплазмолиза убить клетки, держа край предметного стекла пинцетом и осторожно нагревая препарат на пламени спиртовки, не допуская испарения воды. Заменить воду на 1М раствор сахарозы и, рассматривая препарат в микроскоп, установить, происходит ли плазмолиз. Записать, зарисовать три стадии плазмолиза и сделать выводы.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) луковица синего лука или лист традесканции; 2) 1М раствор сахарозы; 3) лезвие бритвы; 4) скальпель; 5) пинцет; 6) препаровальная игла; 7) микроскоп; 8) предметные и покровные стекла; 9) стакан с дистиллированной водой; 10) стеклянная палочка; 11) кусочки фильтровальной бумаги; 12) спиртовки; 13) спички.

РАБОТА 3. Наблюдение колпачкового плазмолиза

Колпачковый плазмолиз возникает при действии гипертонических растворов солей, проникающих через плазмалемму, но не проходящих или очень слабо проходящих через тонопласт. Он свидетельствует о раз­ной проницаемости плазмалеммы и тонопласта для ионов калия. Ионы калия, проникая через плазмалемму в мезоплазму, вызыва­ют ее разжижение и понижает вязкость. В вакуоль через тонопласт они не проходят. Происходит набухание мезоплазмы и изменение ее структуры, выражающейся в смещении ее к дистальным сторонам в виде колпачков полулунной формы. Объем плазмолированной вакуоли не увеличивается и плазмолиз сохра­няется.

ХОД РАБОТЫ

Срез эпидермиса с выпуклой поверхности чешуи синего лука помещают на предметное стекло в каплю 1М раствора KCNS или KNO₃ и накрывают покровным стеклом. Сразу же наблюдают за ходом плазмолиза сначала при малом, а затем при среднем увеличении. Зарисовывают одну клетку с колпачковым плазмолизом. Делают выводы о свойствах цитоплазмы и ее мембран. Следует отметить также незначительный объем протопласта по сравнению с центральной вакуолью у взрослой растительной клетки.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) микроскоп; 2) предметные и покровные стекла; 3) стеклянные палочки; 4) лезвия бритвы; 5) синий лук; 6) 1М раствор KCNS или KNO₃.

РАБОТА 4. Изменение проницаемости цитоплазмы при повреждении

Избирательная проницаемость веществ – свойство живой протоплазмы постоянно сохранять постоянство внутриклеточной среды; при повреждении клетки цитоплазма теряет это свойство, и вещества, находящиеся в клеточном соке, свободно выходят наружу. Степень повреждения точно коррелирует с количеством выделяющихся в водную среду веществ. Поэтому интенсивность выхода веществ из клетки служит критерием ее повреждения.

Яркий пигмент столовой свеклы бетацианин – сравнительно крупная растворимая в воде молекула, находящаяся в вакуоли. Диффузия бетацианина через мембранные структуры живой клетки (тонопласт, цитоплазматический матрикс, плазмалемму) во внешнюю среду невозможна. Но при воздействии различных факторов и химических агентов, когда нарушаются полупроницаемые свойства мембран или гибнет клетка, наблюдается интенсивная потеря веществ клеточного сока.

В данном случае, выделившийся из поврежденных клеток ткани столовой свеклы пигмент бетацианин легко учесть визуально. Гораздо точнее сделать это колориметрическим способом на ФЭКе или спектрофотометрически при длине волны 535 нм.

ХОД РАБОТЫ

Из очищенного корнеплода красной свеклы пробочным сверлом диаметром 0,7-0,8 см берут цилиндры высотой 1 см. Вырезки тщательно промывают под струей водопроводной воды и помещают по 4 в каждую из 5 пробирок, где налито по 10 мл различных растворов в соответствии со схемой опыта.

Вариант с кипяченой водой проводят следующим образом. В колбочку с кипящей водой бросают 4 подготовленных цилиндра свеклы. Через 2 минуты кусочки вынимают, охлаждают и опускают в пробирку, содержащую 10 мл холодной водопроводной воды.

Через 30 минут после начала опыта все пробирки интенсивно встряхивают, кусочки свеклы извлекают и сравнивают количество вышедшего из клеток пигмента в разных вариантах опыта с помощью фотоэлектроколориметра (ФЭК) на синем светофильтре. Интенсивность окраски выражают по коэффициенту экстинкции на шкале ФЭК.

Для наблюдения за состоянием клеток из кусочка свеклы контрольного варианта и варианта с наиболее интенсивным выходом веществ готовят тонкие срезы, помещают их на предметные стекла в каплю 1М раствора KNO₃, закрывают покровным стеклом и рассматривают картину клеток под действием плазмолитика. Результаты опыта записывают по следующей схеме.

Вариант опыта	Контроль (водопроводная вода)	2-х минутное кипячение	Водопроводная вода + 6 капель хлороформа	30%-ная уксусная кислота	50%-ный спирт
Интенсивность окраски раствора

Делают рисунок и выводы по материалам наблюдений.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) корнеплод столовой свеклы; 2) пробочное сверло диаметром 8 мм; 3) штативы с пробирками; 4) колбочка; 5) спиртовка; 6) хлороформ; 7) 30%-ная уксусная кислота; 8) 50%-ный спирт; 9) 1М раствор KNO₃; 10) все для микроскопирования; 11) ФЭК или спектрофотометр.

РАБОТА 5. Определение осмотического потенциала клеточного сока методом плазмолиза

Клеточный сок – водный раствор различных органических и неорганических веществ. Потенциальное осмотическое давление зависит от числа частиц, находящихся в этом растворе, то есть от концентрации и степени диссоциации растворенных молекул. Потенциальное осмотическое давление отражает направление переноса воды в клетку или из клетки. Величина этого показателя указывает на возможность произрастания растения на почвах различной водоудерживающей силы. Повышение осмотического давления клеточного сока, например, при засухе является критерием степени обезвоживания растений и необходимости полива.

Данный метод основан на подборе (поиске) концентрации наружного раствора, которая вызывает самый начальный (уголковый) плазмолиз в клетках исследуемой ткани. То есть, момент начала плазмолиза служит критерием искомой величины. В этом случае осмотическое давление раствора примерно равно потенциальному осмотическому давлению клеточного сока (положительная величина). Этот раствор является изотоническим, а величина его равна осмотическому потенциалу (отрицательная величина).

ХОД РАБОТЫ

В бюксах готовят по 10 мл 0,7М; 0,6М; 0,5М; 0,4М; 0,3М; 0,2М растворов сахарозы путем разбавления 1М раствора дистиллированной водой. Растворы тщательно перемешивают. Бюксы закрывают крышками, чтобы предотвратить испарение, и ставят в ряд по убывающей концентрации растворов.

Лезвием безопасной бритвы делают тонкие срезы (желательно в один слой клеток) с выпуклой поверхности чешуи синего лука размером приблизительно 25 мм² со среднего, хорошо окрашенного участка.

В каждый бюкс, начиная с высокой концентрации, с интервалом в 3 минуты опускают по 2-3 среза. Через 30 минут после погружения срезов в первый бюкс их исследуют под микроскопом. Затем ритмично через каждые 3 минуты наблюдают под микроскопом срезы из последующих бюксов. Этим достигается равная продолжительность пребывания срезов в растворах плазмолитика. Рассматривать срезы под микроскопом следует в капле раствора из бюкса, откуда был взят срез. Результаты опыта заносят в таблицу.

Определяют степень плазмолиза клеток в каждом растворе и находят изотоническую концентрацию как среднее арифметическое между концентрацией, при которой плазмолиз только начинается, и той, которая еще не вызывает плазмолиза. Изотонической может быть только одна концентрация.

Растворы сахарозы		Продолжительность пребывания срезов в растворе		Степень плазмолиза (сильная, слабая, отсутствует)	Изотони-ческая концент-рация, М	Потенциаль-ное осмоти-ческое давление, атм или МПа
концент-рация, М	величина осмоти-ческого давления, МПа*	время погруже-ния	время наблюде-ния
0,7	2,178
0,6	1,803
0,5	1,449
0,4	1,125
0,3	0,821
0,2	0,537

Примечание: * - уравнение Вант-Гоффа (Р=R×T×c×i) вполне справедливо только для слабых концентраций растворов, поэтому в таблице приведены более точные данные, полученные эмпирическим путем.

Величину потенциального осмотического давления рассчитывают по формуле:

П= - R×T×c×i, где

R – газовая постоянная, равная 0,0821 л×атм/град×моль;

T – абсолютная температура (273⁰С + комнатная);

c – изотоническая концентрация в молях;

i – изотонический коэффициент Вант-Гоффа, характеризующий степень ионизации растворов электролитов. Для неэлектролитов (в нашем случае сахароза) всегда равен 1.

Если необходимо выразить давление в килопаскалях (система СИ), то используют множитель 101,3. В настоящее время величину давления выражают в мегапаскалях, учитывая, что 1 атм ≈ 0,1МПа полученную величину в атм нужно разделить на 10.

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) все необходимое для микроскопирования; 2) бюксы; 3) часы; 4) 1М раствор сахарозы; 5) синий лук.

РАБОТА 6. Определение концентрации клеточного сока и потенциального осмотического давления рефрактометрическим методом

Рефрактометрический метод позволяет быстро и точно определять концентрацию клеточного сока и осмотический потенциал (максимальное осмотическое давление) и поэтому очень удобен для работы в полевых условиях. Метод основан на определении показателя преломления выжатого из растений клеточного сока с помощью прибора рефрактометра. Определяется концентрация клеточного сока различных групп растений: гидро-, мезо- и ксерофитов. Можно брать различные органы (корень, стебель, лист), учитывать ярус.

ХОД РАБОТЫ

При помощи ручного пресса получают сок из частей растений, предварительно нарезанных ножницами и завернутых в двойной мешочек из марли. Внимание! Чтобы получить истинно клеточный сок необходимо многократно разрушать прессом ткань растения массой 2-3 г. Определение вести на рефрактометре. Каплю анализируемого сока аккуратно наносят на очищенную спиртовым раствором сухую призму рефрактометра. Далее по шкале определяют коэффициент преломления с точностью до 1/10000 и по специальным таблицам (Гусев Н.А., 1960) находят концентрацию в объемных процентах и величину потенциального осмотического давления (в атм). Результаты заносят в таблицу. Делается вывод.

Объект и изучаемый орган растения	Коэффициент преломления, α	Концентрация клеточного сока, %	Потенциальное осмотическое давление, атм

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) различные комнатные растения; 2) ручной пресс; 3) марля; 4) рефрактометр; 5) 50%-ный спирт для протирания; 6) фильтровальная бумага; 7) рефрактометрические таблицы Н.А. Гусева.

Работа 7. Определение водного потенциала листьев методом Шардакова

Водный потенциал представляет собой показатель, определяющий направление передвижения воды и характеризующий способность воды диффундировать через полупроницаемые мембраны. Он является мерой энергии молекул воды и выражается в тех же единицах, что и давление. Вода всегда движется в направлении от более высокого потенциала к более низкому (обычно к более высокой его отрицательности). Следовательно, водный потенциал – сила, которая вызывает поступление воды в клетку при данных условиях, по величине он равен так называемой сосущей силе S (устаревший термин), но противоположен ей по знаку.

Ψ_водный = -S = - R×T×С×i

Метод основан на подборе раствора, концентрация которого не изменяется при погружении в него растительной ткани. В этом случае величина осмотического потенциала раствора равна водному потенциалу клеток листа и соответствует по абсолютному значению сосущей силе S.

ХОД РАБОТЫ

Пробирки расставляют в штативе в два ряда: 5 вверху и 5 внизу. В верхних готовят по 10 мл 0,5М; 0,4М; 0,3М; 0,2М; 0,1М растворов сахарозы путем разбавления 1М раствора сахарозы дистиллятом.

В пробирки нижнего ряда в том же порядке переносят по 0,5 мл из верхних и тотчас закрывают их пробками.

Из листа сверлом вырезают 10 дисков. Для этого лист нижней стороной поворачивают вверх, подкладывают под него резиновую пластинку и между крупными жилками выбивают диски. В каждую пробирку нижнего ряда опускают по 2 диска на 40 минут. Через каждые 10 минут пробирки с дисками встряхивают. Затем стеклянной палочкой удаляют из раствора диски, оставляя их выше на внутренней стенке пробирки, и подкрашивают опытные растворы в пробирках нижнего ряда метиленовой синью, взятой в небольшом количестве (на кончике проволоки). Содержимое встряхивают, добиваясь равномерной слабо синей окраски раствора.

Далее микропипеткой набирают подкрашенный опытный раствор. Конец пипетки опускают в соответствующий исходный раствор в пробирке верхнего ряда так, чтобы уровень жидкости в пипетке превышал уровень раствора в пробирке. Медленно выпускают жидкость из пипетки в исходный раствор, отмечая направление движения струйки. Если концентрация и, следовательно, плотность окрашенного раствора увеличились по сравнению с исходным, то струйка пойдет вниз, если концентрация уменьшилась, то струйка пойдет вверх. При равенстве концентраций струйка равномерно распределяется внутри пробирки с исходным раствором.

Величину молярного раствора, при которой окрашенная струйка остается неподвижной (изотонический раствор) используют для расчета водного потенциала по предложенной формуле. Делают рисунок и вывод. Результаты опыта заносят в таблицу.

Концентрация, М	Направление движения струйки	Концентрация раствора, оставшегося неизменным, М	Водный потенциал, атм
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) штативы с двумя рядами пробирок; 2) пипетки на 10 и 0,5 мл (микропипетка); 3) сверла диаметром 0,9 см; 4) резиновые пластинки; 5) проволочки; 6) пробки для пробирок; 7) стеклянные палочки; 8) растения с листьями; 9) 1М раствор сахарозы; 10) метиленовая синь.

РАБОТА 8. Определение водного потенциала растительной ткани рефрактометрическим способом (по Максимову и Петинову)

Принцип метода такой же, как и в работе 7.

ХОД РАБОТЫ

В штативе расставляют 10 пробирок: 5 вверху и 5 внизу. Из 1 М раствора сахарозы в верхних пробирках приготовляют по 10 мл мл 0,5М; 0,4М; 0,3М; 0,2М; 0,1М растворов сахарозы. В соответствующие нижние пробирки переносят из верхних по 2 мл жидкости и в каждую из них при помощи стеклянной палочки помещают по 8 или 10 дисков, выбитых сверлом из листовой пластинки (без жилок). Пробирки закрывают пробками. Пробы оставляют в растворах на 40-60 минут, периодически встряхивают пробирки. Затем вынимают диски, а пробирки закрывают пробкам.

Для определения концентрации раствора сахарозы после пребывания в нем высечек из листьев можно пользоваться рефрактометром. На призму рефрактометра стеклянной палочкой наносят по 2 капли сначала исходного, а потом соответствующего опытного раствора. Палочку и призму перед каждым новым определением протирают фильтровальной бумагой. Находят концентрацию, которая не изменилась после пребывания в ней опытных образцов. Если водный потенциал клеток листа больше осмотического потенциала одного раствора, но меньше другого, для расчета берут среднюю концентрацию этих растворов. Величину водного потенциала рассчитывают по формуле (см. работу 7).

Результаты опыта записывают в таблицу.

Объект	№ пробирок	Показания рефрактометра, % сахара		Концентрация оставшаяся неизменной, М	Водный потенциал, атм
		до опыта	после опыта

МАТЕРИАЛЫ И ОБОРУДОВАНИЕ

1) сверла диаметром 0,6-0,8 см; 2) резиновые пластинки; 3) стеклянные палочки; 4) штативы с двумя рядами пробирок; 5) пипетки на 10 мл; 6) рефрактометры; 7) фильтровальная бумага; 8) растения с листьями; 9) 1М раствор сахарозы.