实验2.1盐分胁迫对植物生长发育的影响
【实验目的】
1.了解土壤盐分胁迫对植物种子萌发和生理、生态特征的影响。
2.掌握种子萌发过程中发芽率、发芽势、发芽指数等各项指标和植物株高、基径、根长、干重等生理、生态特征的观察和测量方法。
3.了解各项指标和参数在盐分胁迫条件下的变化趋势。
4.绘制盐浓度与生长指标和参数的相关曲线。
【实验原理】
1.盐生植物
盐土指的是土壤饱和浸提液的电导值超过4dS·m-1的土壤。盐渍生境是指含有至少3.3105 Pa渗透压的盐水（相当于70mmol·L-1的单价盐）的生境，在此生境中能生长的植物就是盐生植物；反之，则为非盐生植物（淡土植物）。
2.盐分胁迫对植物的影响
土壤盐分过多，会降低土壤溶液的水势，导致植物有严重的生理干旱，影响物质的吸收、合成和运输。同时，高浓度的钠离子可置换细胞膜上结合的钙离子，膜功能也随之改变，细胞内外物质无选择进出。高盐土上生长的植物体内常积累过多的盐分，植物代谢过程受到影响。在盐分胁迫下，气孔保卫细胞内的淀粉形成过程受到阻碍，气孔不能关闭，植物很快缺水枯萎。盐分胁迫还会导致自由基、羟自由基、过氧化氢和单线态氧等活性氧的产生，活性氧可使很多生物功能分子失去功能。
【实验仪器和材料】
1.仪器和设备
一次性塑料花盆（盆口直径约10cm）、滤纸、光照培养箱、电子天平、恒温干燥箱、500mL烧杯、250mL容量瓶、10mL移液管、游标卡尺、刻度尺、玻璃棒、镊子、铲子等。
2.材料
（1）种子：根据当地环境情况和实验条件选择合适的植物种子，如玉米、小麦、棉花、豆类等。本实验推荐使用大豆或者豌豆的当年生种子。
（2）土壤：同一地点采集的土壤，混合均匀后作为培养用土。
（3）试剂：配制质量分数分别为0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的NaCl溶液。
【操作建议】
1.预处理
（1）种子的预处理：将成熟的大豆种子用小刀破皮后，以75%酒精消毒1min，然后放入0.1%的******溶液中浸泡10min，在超净台上用无菌水冲洗4次。
（2）器皿准备：准备15只一次性塑料花盆，每5个1组，做3组平行组，在每个花盆底部 垫上2片滤纸，分别按以下处理贴好标签。
A—NaCl（质量分数）：0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%。
B—NaCl（质量分数）：0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%。
C一NaCl（质量分数）：0%、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%。
（3）取实验用土，3个平行组的培养土壤应取自同一地点，并充分混合后装入准备好的花盆中，每盆装6cm左右的土壤。
2.种子的培养
选取经过预处理的饱满、均匀的种子，分别放入准备好的花盆中，每盆10颗种子，并在种子上均匀覆盖1~2cm的相同土壤。放入光照培养箱，在25°C、500lx光照条件下培养14d。每间隔24h，以标签上所示浓度的NaCl溶液处理1次，以保持一定湿度。
本步骤也可由学生带回寝室在进行自然状态下培养14d左右。
3.实验记录
（1）实验开始后，逐日记录萌发的种子数。
（2）实验结束后，每种处理至少选择15株（每盆5株），洗净后，用刻度尺、游标卡尺测量株高、基径、根长，最后放人恒温干燥箱60°C烘干至恒重，用电子天平测定植株干重，结果记入表中。
4.数据处理
（1）计算发芽率、发芽势、发芽指数和耐盐指数。
①发芽率是决定种子品质和种子实际用价值的依据。
Gr=ΣGt／T×100％
式中，Gr为发芽率，％；Gt为在t日的发芽种子个数，个；T为供试种子总数，个。
②发芽势是判别种子质量优劣、出苗整齐与否的重要标志，也与幼苗强弱和产量有密切的关系。发芽势高的种子，出苗迅速，整齐茁壮。
G=G?／T×100％
式中，G为发芽势，％；G3为3天发芽种子个数，个；T为供试种子总数，个。
③发芽指数：
Gi=Σ（Gt／Dt）
式中，Gi为发芽指数，个·d-1；Gt为在t日的发芽种子个数，个；Dt为相应的发芽天数，d。
④耐盐指数：
N=Ni／N0×100％
式中，N为耐盐指数，％；Ni为耐盐处理的某一指标（如发芽率、发芽势、发芽指数、株高、根长、植株干重等）；N0为空白对照的相应指标。
根据数据，分别计算发芽率、发芽势、发芽指数和耐盐指数，将计算结果填入表中。
（2）根据数据，作出相应的统计图形和回归方程。
【实验注意事项】
1.实验用土壤需采自同一地点，并充分混合，以保证各花盆内的土壤有机物和养分大致相同。
2.加溶液时最好用滴管滴入或者小喷雾器喷入，防止加液过猛，冲掉覆盖的土壤。
3.测量植物株高、基径、根长时，需先将整个花盆放入水中，浸透后轻轻来回晃动花盆，使根系附近的土壤疏松并慢慢脱落，洗净后，待整个根系全部暴露才可进行测量。
【实验拓展】
实验拓展1水分胁迫对植物生长发育的影响
该实验的拓展方向为不同生态因子对植物的影响。类似的还可以以温度、光照等为胁迫因子。
水是影响陆生植物生长的主要生态因子。当植物体内发生水分短缺时，代谢过程会发生明显的改变，生理活动受到阻碍。植物在干旱胁迫下常表现出发芽率降低，植物根系土壤养分的吸收受阻，植物体内的自由基水平增加，膜脂过氧化程度上升，清除自由基相关酶活性、自由基清除剂含量和叶绿素含量下降，渗透调节物质可溶性糖含量明显增加，蛋白质的分解加强，合成受抑制等。所有这些变化最终导致植物生物量和产量的下降，严重干旱时导致植物的生长发育停滞，甚至死亡。
通过测定植物种子发芽率、幼苗苗高、H?O?含量、丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化氢酶（CAT）活性、过氧化物酶（POD）活性和叶绿素含量等生理生化指标在植物受水分胁迫前后的变化，从生理生化角度说明植物对水分胁迫的适应性。
{实验材料的选择}
通常选择小麦为实验材料。也可以根据不同的季节或实验室条件选取大豆、豌豆、玉米、棉花等种子作为实验材料。
{操作要点}
盆栽种植，一般每盆土设置重1.0kg，各种2g小麦种子。土壤为肥沃大田表土，用人工称重的方法控水，设水分的质量分数为9%、12%、15%、18%及21%5个梯度。将培养盆放入光照培养箱中25±1°C、每天10h光照下连续培养。每组至少设3次重复。
培养7d后进行各项指标的测定。
{实际应用}
阐明植物在干旱条件下的生理生化变化及抗旱机理，为筛选适用于干旱环境下种植的旱生植物提供依据。
实验拓展2盐生植物与非盐生植物耐盐性比较实验
该实验的拓展方向为同一生态因子对不同性质植物的影响。
一定浓度的盐会对植物产生伤害，但不同的植物对盐的反应不同，所受的伤害也就不同。根据植物的耐盐能力不同，它们可分为盐生植物（halophyte）和非盐生植物（nonhalophyte）。无论是盐生植物还是非盐生植物，在盐渍条件下都会受到渗透胁迫伤害，但盐生植物与非盐生植物对盐度的响应有本质上的区别，两者在盐渍环境下的生长情况截然相反，这是由它们有无耐盐基因所决定的。
NaCl对非盐生植物和盐生植物都可产生伤害作用。短期盐害可使两种植物的木质部 汁液中Na+含量升高，渗透势下降，说明它们的根细胞对离子的选择性吸收（即质膜透性）受到了盐的影响。此外，盐害还导致叶组织质膜透性增加和Na+含量升高。这些变化必然会影响植物地上和地下部分对水分的吸收，使植物的蒸腾率和叶片生长率都有所下降，最终导致植物生物量的变化。
本实验通过测定盐生植物和非盐生植物在不同浓度盐分胁迫下的种子萌发过程中发芽率、发芽势、发芽指数等各项指标和植物株高、基径、根长、干重等生理、生态特征，探讨盐生植物和非盐生植物对盐分胁迫的响应。
{实验材料的选择}
盐生植物通常选择碱蓬（Suoeda glauca）为实验材料，非盐生植物选择陆地棉（Gossypium hirsutum）为实验材料。也可以根据不同的季节或实验室条件选取盐生植物盐角草（Salicornia europ aea），非盐生植物大豆、碗豆、玉米等种子作为实验材料。
{供参考的实验流程}
本实验可参考上述“盐分胁迫对植物生长发育的影响”的内容。
{实际应用}
为指导农业上因地制宜栽培农作物的生产实践提供理论指导。
实验2.2植物生长发育有效积温的测定
【实验目的】
1.掌握测定植物有效积温的方法。
2.加深对温度因子对植物生长发育影响的了解。
【实验原理】
温度与生物生长发育的关系一方面体现在某些植物需要经过一个低温“春化”阶段，才能开花结果，完成生命周期；另一方面反映在有效积温法则上。有效积温法则的主要含义是植物在生长发育过程中，必须从环境中摄取一定的热量才能完成某一阶段的发育，而且植物各个发育阶段所需要的总热量是一个常数。积温用公式表示为
K=ΣN（T-T?）
式中，K为该生物所需的有效积温（常数）；N为发育历期，即生长发育所需时间；T为发育期间的平均温度；T?为生物发育起点温度（植物或变温动物，其发育都是从某一温度开始的，而不是从0°C开始，生物开始发育的温度称为发育起点温度或生物学零度）。
有效积温法则不仅适用于植物，也可应用到昆虫和其他一些变温生物。在生产实践中，有效积温有以下应用：预测生物地理分布界限；预测害虫发生的世代数、来年发生程度、害虫的分布区及危害猖獗区；根据有效积温制定农业规划，合理安排作物和预报农时。
【实验仪器和材料】
1.仪器和设备
一次性塑料花盆（盆口直径约10cm）、滤纸、光照培养箱、温度计、铲子等。
2.材料
（1）种子：根据当地环境情况和实验条件选择合适的植物种子。本实验推荐用大豆或者豌豆的当年生种子。
（2）培养用沙：采用细沙进行培养，沙子用清水洗净，去除沙子中的有机质和可溶性矿物质元素。
【操作建议】
1.预处理
（1）种子的预处理：取100粒饱满的大豆种子，用湿纱布包好。取1只200mL的烧杯，倒入适量温水，常温下浸泡种子ld，然后把水倒掉，使种子处于湿润又透气的状态，放于25°C培养箱中催芽。
（2）器皿准备：准备10只一次性塑料花盆，每5个1组，在每个花盆底部垫上2片滤纸。分别按以下处理贴好标签。
25°C光照培养箱中培养：A1、A2、A3、A4、A5
带回寝室变温条件下培养：B1、B2、B3、B4、B5
（3）取实验用沙，将洗净的沙子装入准备好的花盆，每盆装深度为6cm左右的沙子。
2.种子的培养
选取经过预处理的饱满、均匀的种子，分别放入准备好的花盆中，每盆10颗种子，并在种子上均匀覆盖1~2cm的沙子。每组5盆，放入光照培养箱，在25°C、500lx光照条件下培养；另一组5盆带回寝室，在变温条件下培养，每天分时段用温度计测量该时温度。每天适量浇水1次，使土壤保持一定湿度。每天记录温度、生长情况和各生育期，包括种子出苗、子叶展开、长出第一片真叶、第一对真叶展开的天数。本实验在各组80%的植株的第一对真叶完全展开后结束，记录所用的天数（或时数）、处理的温度。
本实验也可采用不经过预处理的种子，每盆放入15颗种子，当种子发芽后拔除多余的植株，使每盆保持10棵长势类似的植株。
3.实验记录
实验结束后，计算有效积温和大豆发育的起始温度，并将处理结果记入表。
4.数据处理
用公式K?=N?（T?-T?）和K?=N?（T?-T?），求出T?和K（发育起始温度和有效积温）。
【实验注意事项】
1.注意重复处理的培养盆之间是否存在长势上的差异。若差异不大，则取其平均数；若差异过大，则重新再做一次处理。
2.因种子生长状况受许多条件的影响，本实验在各培养组80%的植株第一对真叶完全展开时结束，即40棵植株第一对真叶完全展开时结束。
3.每天分时段测量温度时，时段可以长短不一，但每个时段内温度的变化幅度应尽可能小。计算该时段积温时，只要将时段长度与所测温度相乘即可。
【实验拓展】
实验拓展昆虫发育起点温度和有效积温常数的测定该实验的拓展方向为动物发育起点温度和有效积温的计算。除昆虫外，类似的还可以是两栖动物、爬行动物及脊椎动物。
了解一种昆虫发育起点和有效积温常数是进行该虫发生期预测的基础，同时还可利用这两个常数进行某种昆虫分布范围、不同地区发育历期及发生代别的推算。需要注意的是，有效积温法则仅适用于一定的温度范围。温度过高，超过一定的临界点时，变温动物的发育速率将随温度增加而降低，甚至导致个体死亡。
本实验通过测定测定昆虫在不同温度下的发育历期数据，计算发育起点温度和有效积温常数。
