植物生理学实验设计

一选题背景和意义

据了解，去年兰溪遭遇1956年以来最大的洪灾，16个镇乡(街道)不同程度受灾，受灾人口达34万余人，倒塌房屋1135间，直接经济损失29.89亿元。据统计，农作物受灾面积20243公顷，成灾面积14170公顷，绝收面积1080公顷，水产养殖损失面积2960公顷，农业直接经济损失9.52亿元；损坏堤防278处共283米，损坏护岸253处，损坏水闸121座，冲毁塘坝259座，水利设施直接经济损失6.78亿元；企业受灾1251家，公路中断186条次，供电中断293条次，通信中断53条次，工交运输业直接经济损失13.57亿元。

在受灾情影响的人群中，一大部分为乡镇中的农民。对于这类人员，大多数以此作为生活的主要经济来源。这对一个家庭影响是无法估计的。我们应当运用我们的专业知识与实际结合，尽力帮助农民把此类危害减到最小。很大一部分的农作物损失就在葡萄上。

选择常见的农作物葡萄为试验材料。测量两种植物在涝灾过后的水势变化、光合作用速率以及植物叶绿色a、b含量的测量。作物对土壤水分的吸收状况是，当土壤水势降低时，叶片水势会随着土壤水势的降低而降低；同样当外界条件变化而引起蒸腾速率的改变时，即便是土壤水势没有改变，叶片水势也会随之而发生变化。水势关系植物吸收水分，而水分的吸收会进一步影响矿质离子的吸收。光合速率是植物进行生长的一个重要指标，特别是葡萄此类的农作物，光合作用会影响果实的质量以及生长状况。最后是根据阳生植物以及阴生植物叶绿素a/b 的值得不同进行测量，少数处于激发态的叶绿素a是光合作用反应中心色素叶绿素a/b的值一定程度上会影响植物的光合作用。

二国内外的研究现状、发展动态

对于葡萄这种植物而言，许多先前的研究对于干旱环境对其影响。包括干旱使植物叶片叶绿素总量减少，引起叶绿体活性改变，使叶绿体的光合作用减弱。而本实验希望能够联系兰溪当地的实际情况，从去年的涝灾出发，研究涝灾对葡萄生长的影响。

根据国家现状分析，一大部分高质量的葡萄来源于新疆地区，吐哈盆地是中国著名葡萄生产基地，也是严重资源性缺水的极端干旱区。所以许多研究针对干旱展开。水势是植物水分亏缺或表示水分状况的一个指标，可作为合理灌溉的生理指标，而在作物水分生理的研究中，作为植物水分状况的最佳度量，叶水势在一定程度上能够反映植物各种生理活动受环境水分条件的制约程度，广泛地用于植物水分亏缺程度的诊断指标。

三论文拟解决的关键问题及难点

关键问题

（1）涝灾对葡萄生长不同时期的不同影响，以及不同水量对其影响。

（2）土壤水势与植株水势的关系。

（3）植物光合速率与叶绿素a/叶绿素b的关系

难点

（1）植株扦插过程中的扦插技术，在植株的扩展过程中，由一株植株扦插成为具有相同遗传物质的直实验组和对照组。

（2）在确定土壤含水量时利用称重法，以此来确定实验组与对照组的灌水量。（3）在保证其在适宜条件下生长，应当利用光照培养箱，以便更好控制其在适宜温度以及适宜光照条件，同时更加方便实验组和对照组的统一管理，尽量保证其单一变量原理。

四研究方法与技术路线

研究方法：准备在实验中测量三个数据量分别为植物水势（利用露点水势仪）、植物光合作用速率测定（利用便携式光合作用测定仪LI-6400）以及叶绿素a、b 含量的测定（可以利用分光光度计）

(1)对植物材料进行处理

先选取优良的葡萄植株利用扦插的原理，对葡萄植株进行扦插。这样既可以保证实验材料的统一性又可以一定程度上保证生活环境的一致性。

当葡萄原始植株生长到一定程度利用扦插技术，扦插大约15—20株植株左右，以备后面实验需要。

当扦插植株生长健康后，取其中的10株分别移植入相同的塑料花盆中。用相同的洗净的沙子培养，加以植物生长所必须的元素，生长初期以氮肥为主，注意每一盆植株加入的量必须相同。

将植株分为两组，一组实验组（5盆），一组对照组（5盆）。

（2）在培养的过程中保证植株在相同条件下培养，在光照培养箱内控制3万勒克斯的光照强度下（据了解该大小为葡萄生长的适宜光照强度），控制温度在接近25℃。每天控制光照时间为10小时，尽量与自然环境下的光照时间相一致。对照组在培养过程中一般隔7天灌水1次，使土壤含水量达70%左右为宜。土壤含水量达到70%所需要的水量可以利用一下称重法(Gravimetric)也称烘干法确定，这是唯一可以直接测量土壤水分方法，也是目前国际上的标准方法。用土钻采取土样，用0.1g 精度的天平称取土样的重量，记作土样的湿重M，在105℃的烘箱内将土样烘6~8 小时至恒重，然后测定烘干土样，记作土样的干重Ms

土壤含水量=（烘干前铝盒及土样质量-烘干后铝盒及土样质量）/（烘干后铝盒及土样质量-烘干空铝盒质量）*100%

实验组每天灌水和对照组一次灌水量相同。

具体灌入水量可以具体实验数据进行计算。

（3）以这样的规律培养七天。

（4）在七天后，来测量植物的以上三个量。

A取实验组五株葡萄叶片利用穿孔法在随机在叶片上取得1g叶片（每株上均取1g），加入5ml80%丙酮、少许碳酸钙和石英砂。仔细研磨成匀浆，用漏斗过滤到10ml的量筒中，注意在研钵中加入少量80%丙酮将其洗净，一并转入量筒中，并定容至10ml。将量筒内的提取液混匀，用移液管移取5ml移入25ml量筒中，再加入80%丙酮定容至25ml。

利用分光光度计，在对照比色皿上加入3ml80%丙酮溶液作为对照，在另一比色皿中加入3ml叶绿素提取液，利用多波长模式测定提取液在663nm和645nm下的光吸收。

B利用露点水势仪测量两种植物的水势，最好进行多次试验，同时取平均数。

取实验组每一盆测量其水势的大小（此处可以取同一植株多片叶子多次测量，尽量保证其具有代表性）。

取对照组每一盆测量其水势的大小（此处可以取同一植株多片叶子多次测量，尽

研究路线

参考文献

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