植物细胞水势测定仪及其应用制造技术

本发明专利技术提供了植物细胞水势测定仪，其结构包括：渗透板（1）、渗透液槽（2）、毛细管（3）、样品池（4）、移液枪枪头（5）、橡皮密封碗（6）、密封凸圈（7）、毛细管刻度（8）。本发明专利技术可以用于马铃薯、甘薯、山药、萝卜等块状组织，或能够打下和样品池大小相同组织块的植物组织材料水势的测定。本发明专利技术还提供了一种植物细胞水势的测定方法，该方法步骤少，使用的实验装置结构简单，生产成本低廉，使用方便，配套仪器为实验室常用仪器移液枪、洗耳球等；并能通过缩小渗透液浓度范围第二次实验提高精确度。本发明专利技术能够一次得到组织块的水势，大大的提高实验效率和成功率。

【技术实现步骤摘要】
植物细胞水势测定仪及其测定方法
本专利技术专利涉及一种植物生理学实验装置，具体地说是植物细胞水势测定仪及其测定方法。
技术介绍
植物细胞和外环境水势大小关系决定植物细胞吸水还是失水，这对指导农业生产中施肥量，灌溉量非常重要。同时，在植物生理学研究中，水势也是常见的植物生理指标，在植物学、作物遗传育种等研究中经常需要测定植物细胞水势。植物细胞的水势是指细胞中的水与纯水之间每偏摩尔体积的水的化学势差，用符号ψ表示。水分的运动需要能量作功，植物生理学中描述水分进出细胞采用水势的概念。水势是推动水分移动的强度因素，可通俗地理解为水移动的趋势，水总是由高水势处自发流向低水势处，直到两处水势相等为止。任何含水体系的水势，要受到能改变水自由能的诸因素（如溶质、压力等）的影响，使体系的水势有所增减，例如，溶于水的溶质能降低体系的自由能，使水势降低。纯水的水势被规定为在标准状况下（或在某一个大气压下，与体系同温度时）为零，纯水是指不以任何方式与其他物质结合的纯的自由水，它所含自由能最高，所以纯水的水势最高。当纯水中溶有任何物质时，由于溶质（分子或离子）与水分子相互作用，消耗了部分自由能使水势降低，所以任何溶液的水势比纯水低，溶液的溶质越多，溶液的水势越低。水势的测定方法也很多，现对常见方法进行列举：小液流法当把植物组织或细胞放在溶液中时，两者便会发生水分交换。如果植物组织（或细胞）的水势低于溶液的水势，组织（或细胞）则吸水，使外溶液浓度增大，比重也增大；若植物组织（或细胞）的水势高于溶液的水势时，组织（或细胞）则失水，使溶液的浓度变小，比重也变小；如果植物组织（或细胞）的水势与溶液的水势相等时，外溶液的浓度不变，其比重也不变，若把浸过组织的溶液慢慢滴回同一浓度而未浸过组织或细胞的溶液中。比重小的液流便往上浮，比重大的则往下沉。如果小液流停止不动，则说明溶液的浓度未有发生改变。此溶液的渗透势（水势）即等于所测组织（或细胞）的水势。存在的技术问题：小液流法需要重复取样后在不同装置中实验，不同部位取样增大了实验误差；并且小液流法是测定浸过组织的溶液比重来间接测定植物细胞水势，浸泡植物组织的时间不容易控制，误差也较大。干湿球法当水溶液的水势降低时水的蒸气压也会降低，这是稀溶液的依数性特征之一，水从一个表面的蒸发会降低这个表面的温度。用干湿球温度计测量溶液或植物组织水势就是基于这样的现象和原理。将待测量的植物材料放置于一个密闭小容器中，在容器中装置一个温度传感器，井使该温度传感器与一小滴水接触。开始时水会同时从植物材料和水滴蒸发，并逐步使容器中的水蒸气饱和。这时，如果植物材料和水滴的温度与周边空气的温度相同而且植物组织具有较低的水势，那么水滴的水就会继续蒸发，扩散并被植物组织吸收，这个蒸发过程会降低水滴的温度，植物材料和水滴间水势差越大，水分的转移就越快，水滴的降温也就越大。如果不是将纯水水滴置于温度传感器，而是用已知溶质浓度的溶液滴与温度传感器接触，当该溶液的水势低于植物材料，水将从植物材料转移到溶液滴上来，因而使液滴的温度上升。如果植物材料与液滴水势完全相同，液滴的温度降低量为零。这样，测量一系列已知溶质浓度的溶液，就可能找到与植物材料水势相同的溶液。存在的技术问题：干湿球法测量植物细胞水势需要能够测定小液滴温度的传感器，这样的仪器往往成本昂贵，维护和使用工序也很复杂；并且测定水势需要多次测定不同浓度溶液滴的温度才能找到与植物水势相同的液滴，实验时间较长。压力室法压力室法可以较快速地对植物组织，如叶片、茎的水势进行测量。压力室法的测量是基于这样的考虑，即认为在测量条件下木质部溶液的水势是和植物组织的水势相近的，因此只要测量出木质部溶液的压力势和溶质势，并根据计算得到木质部溶液的水势即可得到植物组织的水势。测量时，把待测量的植物器官从植物体上分离下来，部分密封在一个压力室内。在器官被切下来之前，木质部中的水柱是处于负张力状态，当切下器官后，由于木质部中断，张力被破坏，木质部水柱会缩进组织内。这时叶柄端或茎端的表而会变得干燥暗涩，在压力室中逐渐增加空气压力，可以使植物器官内木质部水柱重新返回叶柄或茎的端部，因而端口细胞重新变得湿润发亮。刚好使木质部水柱返回端口的压力称为平衡压力，这个压力的值可以很方便地从压力室的压力表上读取。平衡压力与植物器官在切割分离之前木质部中的压力在数值上是相等的。再进一步测定木质部溶液的溶质势，即可计算得到木质部的水势，而这个水势与植物组织的水势是相近的。存在的技术问题：压力室法测量植物细胞水势需要装置密闭并能承受高压，还需有提供高压的装置或压缩空气，这样的仪器使用时具有一定危险，操作不当容易导致事故，能够提供高压的仪器维护和使用成本较高。此外，压力室法多测定植物地上部分的水势，特别是带有枝叶和硬质茎的植物材料，而像马铃薯块茎、甘薯块茎、胡萝卜等块状组织不能使用本法和此类实验仪器测定。冰点法当溶液中溶质浓度上升时，溶液的冰点会下降，这也是溶液的依数性质之一，例如纯水的冰点是0℃，在1kg纯水中加入1mol溶质时，溶液冰点下降到-1.86.因此，可以通过测量溶液的冰点来测量溶液的渗透势。冰点下降法测定的装置有许多，冰点渗透计是较常用的一种。冰点渗透计有一个控温的平台，平台上有一些装着油的小池，平台为银制，使其具有较高的导热性。测量时，将样品液滴悬浮置于油中，以避免蒸发。然后将平台的温度迅速降低到约-30℃使液滴冻结，然后再使平台温度缓慢上升，液滴的融化过程通过显微镜进行观察。当液滴中水刚刚完全融化时的温度被记录下来，这个融解的温度即冰点温度。由冰点温度可以计算得到溶质浓度，再由范德霍方程式计算得到渗透势。用冰点渗透压计可以测量小至1μL体积的溶液的冰点。这样小的测量体积使我们有可能对单个细胞液进行测量，同时也使液滴与控温平台的温度能够迅速地达到平衡。存在的技术问题：冰点法及冰点渗透计需要在显微镜下操作，还需要有特殊的实验仪器来采集植物细胞液。这些实验操作难度较大，特别是对单个细胞的细胞液进行采集；而且需要配套的仪器较多，对实验室设备要求较高，仅适用具备条件的实验室。
技术实现思路
本专利技术专利提供了植物细胞水势测定仪及其测定方法，其结构包括：渗透板（1）、渗透液槽（2）（包括小渗透液槽（2-1）和大渗透液槽（2-2））、毛细管（3）、样品池（4）、移液枪枪头（5）、橡皮密封碗（6）、密封凸圈（7）、毛细管刻度（8）。渗透板为透明石英玻璃板，可以是方形或者圆形。小渗透液槽和样品池通过毛细管连通，毛细管在玻璃渗透板中央，为圆形管道，直径0.1-3.0mm，长2-10cm，数量为4-12根（附图中为8根）。小渗透液槽的容积为毛细管全部容积的一半，根据毛细管直径和长度不同，设定为10-1000μL。大渗透液槽的容积为小渗透液槽2-10倍20-10000μL，为。橡皮密封碗为圆形小碗状，具有弹性，密封碗顶端中央有一圆形小孔，大小能够容纳枪头，并能与枪头间形成密封。橡皮密封碗底部向内凹陷形成凹槽，凹槽的大小同渗透板上玻璃密封凸圈吻合，橡皮密封碗和密封凸圈能够对样品池形成密封，在用移液枪对样品池抽气时能对样品池及连通的毛细管形成负压。毛细管刻度位于渗透板表面，毛细管正上方，最小刻度为0.5-1mm。样品池的形状为圆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种植物细胞水势的测定方法，其特征在于该方法包括如下步骤：（1）配置不同浓度渗透溶液，加入少量甲烯蓝溶液，混匀；（2）用移液枪吸取等量渗透液加入小渗透液槽；（3）用移液枪连接枪头插入密封碗顶部小孔，再将密封碗罩在密封凸圈上，用移液枪抽吸；（4）再次向渗透液槽内加入原浓度渗透液，重复移液枪抽吸操作；（5）将块状植物组织切成片状，厚度和样品池深度一致，再采用与样品池形状和大小相同的打孔器打下一块组织，加入到样品池中；（6）观测毛细管内气泡移动方向；（7）仪器清洗。

【技术特征摘要】
1.一种植物细胞水势测定仪，其特征在于所述测定装置的结构包括：渗透板（1）、渗透液槽（2）、毛细管（3）、样品池（4）、移液枪枪头（5）、橡皮密封碗（6）、密封凸圈（7）、毛细管刻度（8）；渗透板为透明石英玻璃板，样品池位于渗透板中央；渗透液槽也位于渗透板上，且靠近渗透板边缘，围绕样品池均匀排布；透液槽分为小渗透液槽（2-1）和大渗透液槽（2-2），且小渗透液槽位于大渗透液槽下方；小渗透液槽（2-1）和样品池通过毛细管连通，毛细管在玻璃渗透板中央，为圆形管道；毛细管刻度位于毛细管上方；密封凸圈是渗透板上紧靠样品池分布的一圈凸起；橡皮密封碗为圆形小碗状，与渗透板分离设置，橡皮密封碗顶端中央有一圆形小孔，用于插入移液枪枪头，底部向内凹陷形成凹槽，该凹槽的大小同渗透板上密封凸圈吻合。2.根据权利要求1所述的植物细胞水势测定仪，其特征在于毛细管的直径0.1-3.0mm，长2-10cm，数量为4-12根。3.根据权利要求1所述的植物细胞水势测定仪，其特征在于样品池的形状为圆形、多边形和多凸边形。4.根据权利要求1所述的植物细胞水势测定仪，其特征在于多边形和多凸边形样品池的边数为4-12。5.根据权利要求1所述的植物细胞水势测定仪，其特征在于所述测定装置测定能够打下和样品...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐勋，司怀军，杨江伟，张宁，张国栋，周香艳，文义凯，
申请(专利权)人：甘肃农业大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62