对《植物生理学实验》中质壁分离法测定植物细胞水势命题的看法

我们今年选用薛应龙先生主编的《植物生理学实验》作为我们植物生理学实验的教材。此教材各方面兼顾,有些实验方法较新,概念、操作过程清楚,与我们以往所用的教材相比,实为一本难得的植物生理学实验好教材。但第二章水分生理实验中“质壁分离法测定植物细胞水势”这一命题,我们认为还有可商榷之处。我们都知道,一个成熟的具有液泡的植物细胞的水势由渗透势(ψ_s),压力势(ψ_p)和衬质势(ψ_m)三种组分组成:ψ_w=ψ_s+ψ_p+ψ_m     

关于水势公式写法的意见

水势公式φ_w=φ_s φ_p现已通用。但偶而也见到不同的写法。例如有的书上说:由于蒸腾作用引起叶片气孔腔周围的细胞水分不足,造成细胞压力势成为负值。因为φ_w=φ_s φ_p,φ_s本身为负值,则φ_w=(-φ_s) (-φ_p),所以使得这些细胞形成极低的水势”。对于这一写法,有的同志评说:“不妥,     

关于细胞水势问题

问题　“有一被水充分饱和的细胞 ,将其放入比细胞液浓度低 5 0倍的溶液中 ,则体积不变。”请问这一说法是否正确 ?现有两种回答。一种认为这个说法错误。因为细胞“被水充分饱和”后 ,水势为 0 ,与纯水水势相等 ,而外界溶液浓度尽管比细胞液浓度低 ,但水势低于 0 ,故水应由细胞向外界溶液运动 ,即细胞失水 ,因此细胞体积应变小。同时其水势降低 ,直至与外界溶液水势 (渗透势 )相等。关于这一点 ,教科书上是这样写的 :“知道任何两个部位的水势 ,就可确定水分运转的方向 ,因此水分运动的动力就是供应水分的部位与接受水分部位之间的水势差。…     

也谈植物有液泡细胞的水势

关于植物细胞的水势,现在我国比较流行的提法是:植物有液泡细胞的水势,通常是由渗透势(φx)或称溶质势(φs)、压力势(φ?)和衬质势(φm)三个势组成。即:     

几本植物生理学教科书及实验教材评析二题

用质壁分离法测定植物细胞渗透压(或渗透势)的基本公式P=RTiC (或ψπ=-RTiC) (1)以及用小液流法测定植物组织水势的基本公式(由上式演变而来)ψω=-RTiC (2)虽然堪称众所周知,但对公式中C的理解却常出现一些不应有的紊乱。例如华东师范大学生物系植物生理教研组主编的《植物生理学实验指导》以及某些高校自编的同类指导书中,都认为C是“溶液的克分子(摩尔)浓度”,因而在指导配制蔗糖(或甘露醇)溶液时误以为是配制多少M,即体积摩尔浓度。不久     

水势与植物

“植物细胞-水分关系”一节中的渗透原理、吸水力术语和公式S=P-T、渗透量体积函数图形,在植物生理学的教学工作中一向是个难点。如何理解、阐述、测定、计算、应用这些相关的物理量,教学双方都会遇到一些问题。有鉴于此,本刊曾于六十年代展开过讨论。那次讨论是有益的。可是,由于该公式包含着自身不能克服的弱点,由其产生的疑问和争论,乃至改革的建议,在其本身的概念范畴中,是不可能彻底解决的。不但国内,就是在国际植物生理学界,这个问题也一直是个悬案。六十年代中,国外的水分生理学者们,根据平衡态热力学原理重新审查了这个悬案。经过多方研讨和争辨,终于确立了“水势”的概念、定义、符号和公式ψw=ψs+ψp,并用它们取代了使用多年的旧术语和旧公式。这一套基于热力学原理的概念术语和公式计算,在六十年代后期以来新出版的植物生理学教科书和专著中,大多采用了。看来这个国际悬案,已告基本解决。但是,对我们来说,由于植生工作者过去大多未曾受过系统的热力学理论训练,加以十年左右时间的工作停顿,对于新的术语和公式不免颇有陌生之感,颇为自然地产生纷纷议论。 1979年夏,在保定召开的植生讨论会上曾为此作了专题报告,一些小组例如农林院校小组座谈会上也专门就水势、化学势、渗透势、压力势等进行了讨论。由于大家的理解颇不一致,争论很多。会后一年多来,本刊陆续收到有关此问题的文章多篇,仅李合生同志一人就一连写了三稿,热情地发表意见。从这些稿件和近年来新出版的几部《植物生理学》著作中看来,大家的意见分歧还很大。本刊认为,这个问题带有普遍意义,有必要继六十年代那次讨论之后再开展一次讨论。为此,我们选组了一些稿件,包括国外六十年代几篇原始文章的译文。要申明的是,将要发表的文章中,不一定都是正确的意见。我们选择的标准,不是正确无误,而是文章的水平和代表性。读者从一些不够确切、不大妥当、甚至错误的看法(事实上,有些已经在出版的著作中发表了)的反复争论中求得明确的认识,可能更有益处。本刊准备在从本期起的几期中,用一部分篇幅发表有关水势问题的讨论文章,希望这次讨论对于这个理论性很强的问题的正确理解有所促进;对于教学上克服这个难点,有所帮助。谨向过去来稿的同志们表示感谢,并欢迎关心此问题的同志们一道来参加讨论,踊跃投稿。     

关于“渗透势”与“渗透压”、“压力势”与“压力”问题的一些看法

读了前几期有关“水势”的讨论文章之后,觉得在“渗透势”与“渗透压”、“压力势”与“压力”的关系问题上还有些可商讨之处。现仅就自己的一些不成熟的看法,提请诸位指教。我们知道,渗透势(ψx)就是体系中由溶质所决定的那部分水势(ψw),是体系中由于加入溶质后而引起水势降低的一种数量指标,其热力学含义为:     

植物—水分关系和土壤—水分关系的术语学

载于Nature,185,435(1960)的这篇文章的题目是Water Relationships of Plant in Arid and Semi Arid Conditions,作者是F.L.Milthorpe。现将其中关于水的势术语部分摘译于下: 为了明智地求算植物水分关系诸问题的数值并消除普遍混乱起见,土壤-植物-大气体系中各个部分的水分状态必须用等价的术语来表达。合乎逻辑的术语是热力学的术语,会议参加者一致同意今后采用能量术语和单位。应该用水势(土壤体系或植物体系中的水分和一个大气压下纯自由水分之间的自由能的差额)来表示通常与土壤总水分亏缺和扩散庄亏缺或吸水压相联系的量。水势为三个组份所决定:(1)渗透势,它考虑土壤溶液中或植物液汁中的全部溶解物质,通常叫做渗透压;(2)压力势,它与体系的总压力差相联系,就是说与张力计(tensiometer)水中的压力和毗连的土壤中水的压力之间的差值相联系,或者与植物细胞的膨压相联系;(3)衬质势,它取决于固体衬质及衬质的保水力量,它曾经与先前叫做土壤吸力(soil suction)或水分张力(moisture tension)的术语相联系,但在植物体系中它通常被忽略。     

抗旱性不同的小麦叶片的渗透调节与水分状况的关系

两年的试验结果表明:在土壤水分胁迫下抗旱性强的小麦品种叶片的相对含水量和水势均高于抗旱性弱的品种;渗透势与水势为线性关系,水势每变动一个单位,渗透势变动0.71—0.93个单位;渗透势与相对含水量的对数化关系为两条直线组成的一条折线,第一条直线渗透势的下降完全由渗透调节引起;第二条直线渗透势下降主要是细胞失水浓缩的结果。渗透调节能力为:秦麦3号>昌乐5号>山农587>济南13>烟农15>鲁麦5号。     

抗旱性不同的小麦叶片的渗透调节与水分状况的关系

两年的试验结果表明：在土壤水分胁迫下抗旱性强的小麦品种叶片的相对含水量和水势均高于抗旱性弱的品种;渗透势与水势为线性关系,水势每变动一个单位,渗透势变动0.71- 0.93个单位;渗透势与相对含水量的对数化关系为两条直线组成的一条折线,第一条直线渗透势的下降完全由渗透调节引起;第二条直线渗透势下降主要是细胞失水浓缩的结果。渗透调节能力为：秦麦3号>昌乐5号>山农587>济南13>烟农15>鲁麦5号。     

冬小麦近轴和远轴叶面气孔对土壤水分胁迫反应的敏感性

当根层土壤水分含量不足,作物体内出现水分胁迫时,小麦叶片两面气孔的反应有明显差异。远轴叶面气孔对水分胁迫的反应比近轴叶面气孔敏感。当出现水分胁迫时,远轴叶面气孔首先收缩,且收缩的程度比近轴叶面气孔大。远轴与近轴叶面气孔阻力的比值(r_(ab)/r_(ab))与根层平均土壤水势(Ψ_s)有关,当Ψ_s大于-50 kPa时,r_(ab)/r_(ad)基本稳定在1.5左右,而当Ψ_s小于-50 kPa时,r_(ab )/r_(ab)随Ψ_s降低而明显增加。     

极端干旱条件下多年生植物水分关系参数变化特性

通过对生长在塔克拉玛干沙漠南缘极端干旱区野外生境条件下的4种多年生植物胡杨、柽柳、沙拐枣和骆驼刺的主要水分关系参数(P100为膨压最大时的渗透势;P0为膨压为零时的渗透势;emax为最大细胞弹性模量;RWCa为细胞在质壁分离点时的相对含水量)在植物生长周期内的变化特征进行了分析,结合对植物清晨水势和土壤含水率变化的系统进行测定。结果表明:4种植物在低水势下保持膨压能力大小的排序为柽柳>胡杨>骆驼刺>沙拐枣。4种植物应对水分胁迫的共同反应是在细胞出现质壁分离时,保持高的体内含水量;在耐旱机理上,沙拐枣和骆驼刺属于高水势延迟脱水类型,胡杨和柽柳属于低水势忍耐脱水类型;在植物生长期内,4种植物清晨水势的变化特征是,骆驼刺的清晨水势值最高,沙拐枣和胡杨的清晨水势值的季节变化较为稳定,柽柳的清晨水势值最低;植物清晨水势的变化趋势同其水分关系参数的变化特性基本一致;4种植物没有受到严重的水分胁迫,灌溉对植物水分关系参数变化的影响不显著;植物处并利用地下水来满足其生存和生长需求,维持地下水位的基本稳定,是保证多年生植物恢复重建的重要前提。     

关于植物细胞水势的计算问题

“植物的水分代谢”一章中,水势是很重要的概念。往往是学生已经理解了概念的内容,但在计算植物细胞的水势和压力势等问题时,依然会有些迷茫,下面通过分析和几个问题的计算,帮助学生解决实际问题。     

关于恢复教科书中有关渗透压内容的建议

渗透势和渗透压是水势教学中的两个重要概念。一些学者主张甩渗透势代替渗透压。目前我国的一些植物生理学教科书已完全采纳了渗透势这个概念,在书中不再介绍渗透压。这样做有利于学生理解溶质在水势中的作用,避免把渗透势与渗透压混淆起来。但也带来了新的问题,主要表现在以下两个方面。     

植物渗透调节的测定方法介绍

渗透调节是植物适应水分胁迫的主要生理机制。其含义是植物在逆境(干旱或盐渍)条件下,通过代谢活动增加细胞内溶质浓度,降低其渗透势(从而降低水势),从外界水势降低的介质中继续吸水,保持一定的膨压,维持较正常的代谢活动。在干旱条件下受膨压影响的细胞生长、气孔开放、光合作用及酶活性等生理过程得到完全或部分的维持,有利于增强植物的抗旱能力。国外这     

哺乳动物细胞表达系统

(一)重要性在基因工程领域,哺乳动物细胞表达系统日益受到人们重视。许多重要的具医疗价值的蛋白在大肠杆菌表达系统中无生物活性或活性很低。这是由于在此系统中许多真核蛋白不能完成转译后修饰,如糖基化、酰胺化、二硫键的正确连接和亚基的正确装配。而在哺乳动物细胞表达系统中,这些转译后修饰过程能正常进行,产生与天然蛋白完全相同的分子。因此,哺乳动物细胞表达系统正在逐渐形成产业。在理论研究上,哺乳动物细胞表达系统也十分重要,它是研究真核基因调控的必不可少的模型。这个系统不仅对检验基因的同域作用(cis-acting)序列(如启动子)非常有用,而且对研究跨域作用因子(如一些调控蛋白)也极有价值。     

偏摩尔体积

在讨论植物与水分的关系时,目前普遍认为水势是客观表示细胞水分状况的一个重要量度。它正本清源,恢复了事物的本来性质。它适用范围广泛,能更准确地解释植物水分与土壤水分及大气内水分的能量状况及相互关系。虽然,从能学的范畴来讨论细胞的水分状态,一开始是用水的化学势(μ_w)来标志的。细胞的吸水或失水也是用细胞与环境之间水的化学势差(μ_w-μ_w~0=△μ_w)来讨论的,并且,所用的单位是尔格·摩尔~(-1)。但是,目前通用的水势是指每偏摩尔体积的水的化学势差(φ_w=△μ_w/V_w)。水势与水的化学势的概念是不     

植物中氨基酸的生理作用

氨基酸是一类带有氨基(—NH_2)或亚氨基(—NH)的有机酸的总称,是细胞的重要组成部分,在植物生命活动中担负着各种生理作用。近年来,在研究氨基酸对植物生长发育的影响方面取得了一些进展。水分生理中的作用植物在干旱胁迫下可通过渗透调节作用来维持细胞一定的含水量和膨压势,从而维持细胞的正常功能。当水势下降时要保持膨压不变,     

小麦气孔传导力和土壤基质势的关系

1984—1985年对湿润(W_2)和干旱(W_1)两种水分处理的农田冬小麦气孔传导力(g_1)、土壤基质势(Ψ_m)和空气饱和差(d)进行了测定。试验结果表明,晴天上午的g_1主要受Ψ_m的影响,二者之间呈线性关系。因此上午的g_1可用作土壤干旱引起的小麦水分亏缺的指标。设立土壤湿润的对照区以比较气孔传导力可以监测小麦田的土壤干旱。     

对植物细胞水势的几点看法

植物细胞的吸水活动,决定于细胞和环境间的水势差。任何含水体系的水势,都受到可改变体系内水分自由能的诸因素的影响。植物细胞是一个多组分的复杂的体系,它的水势受那些因素所决定?国内外的植物生理学教科书,以及在《植物生理学通讯》上所开展的关于水势问题的讨论中,对此理解仍有分歧。最近荣文同志就“有液泡细胞的水势究竟应等于什么?”提出了讨论,这很有必要。其