全 文 ：植物生理学通讯 第 44卷 第 2期，2008年 4月 317
收稿 2007-11-21 修定 　2008-02-15
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“钾离子对气孔开度的影响”实验的改进
李敏 *
长江师范学院生命科学系，重庆涪陵 408000
张志良和瞿伟菁(2002)著《植物生理实验指
导》中“钾离子对气孔开度的影响”实验，用
于观察钾离子在气孔开张中的作用，可加深学生
对“气孔运动——钾离子积累学说”的理解。这
一实验容易操作，效果比较明显，但也存在一些
不足，主要表现在：(1)此实验设计了 3个处理——
K+处理、Na+处理和水处理，其中K+处理的蚕豆
叶片气孔开张较明显，而 Na + 处理与水处理相
比，蚕豆叶片气孔开度差异不显著，难以区别；
(2)此实验选用的材料为蚕豆叶片，蚕豆叶片保卫
细胞小，所围成的气孔也小，不利于观察，会
影响实验效果；(3)此实验采用叶片下表皮法(以下
简称下表皮法)，可能影响实验效果，由于气孔
开张需要主动吸收K+，消耗能量，植物叶片下表
皮离开母体植株后，能量供给不足，植物保卫细
胞对K+的吸收即受到制约，因此植物气孔开度就
可能受到影响。为了更明显和更有利于观察，我
们对此实验作了以下改进：(1)选用气孔较大易于
观察的紫鸭跖草代替蚕豆做实验材料；(2)下表皮
法在叶片气孔开张过程中，由于能量供应不足，
影响实验效果，为此我们采用整体植株法和下表
皮对比观察，但由于采用整体植株操作不方便，
所以实验采用整张叶片法(以下简称叶片法)和叶片
下表皮同时进行对比观察，这样既解决了能量供
应不足的问题，又方便操作；(3)采用加入外源三
磷酸腺苷与不加入外源三磷酸腺苷的下表皮法进行
对比观察；(4)参考陈彦等(2006)的方法，即将硝
酸钾溶液和硝酸钠溶液的浓度由原来的质量分数改
为物质的量浓度。结果是以叶片法观察 K+、Na+
和水三种处理的气孔开度均大于下表皮法，实验
效果明显，加入外源三磷酸腺苷后，叶片气孔开
度大于对照，从而进一步证明气孔开张时需要消
耗能量。
实验材料为盆栽紫鸭跖草( T r a d e s c a n t i a
virginiana L.)，于室温暗培养 48 h后，经镜检，
绝大多数气孔处于关闭状态时，即可用于实验。
实验试剂有 0.05 mol·L-1的硝酸钾溶液、0.05 mol·L-1
的硝酸钠溶液、10-6 mol·L-1三磷酸腺苷二钠盐+0.05
mol·L-1硝酸钾溶液、10-6 mol·L-1三磷酸腺苷二钠
盐+0.05 mol·L-1硝酸钠溶液和10-6 mol·L-1三磷酸腺
苷二钠盐溶液。实验器材和用具有显微镜、人工
气候箱、目镜测微尺、培养皿、烧杯、载玻片、
盖玻片。
实验方法有两种。
(1)下表皮法：撕取多片紫鸭跖草的同一成熟
叶片的下表皮，分别浸泡于 0.05 mol·L-1的硝酸钾
溶液、0.05 mol·L-1的硝酸钠溶液、蒸馏水、10-6
mo·L-1三磷酸腺苷二钠盐 +0.05 mol·L-1硝酸钾溶
液、10-6 mol·L-1三磷酸腺苷二钠盐 +0.05 mol·L-1
硝酸钠溶液和 10-6 mol·L-1三磷酸腺苷二钠盐溶液
中，于人工气候箱中培养，培养温度为 25 ℃，
光照强度为 70 µmol·m-2·s-1，持续培养 3 h，每隔
0.5 h取浸泡下表皮一片用于镜检，共镜检 6次，
每次随机测量 10个气孔的内径，最后以每次处理
的气孔内径平均值比较气孔的开度。
(2)叶片法：叶片法与下表皮法不同之处在于
浸泡培养时直接采用叶片而不是撕取叶片的下表
皮。具体做法为：取紫鸭跖草成熟叶片分别浸泡
于 0.05 mol·L-1的硝酸钾溶液、0.05 mol·L-1的硝酸
钠溶液和蒸馏水中，于人工气候箱中培养，培养
条件与下表皮法相同，每隔 0.5 h撕取叶片下表皮
进行镜检，气孔开度的比较与下表皮法相同。
结果(表1)是2种方法都表现出K+处理的叶片
气孔开度最大，Na+处理的次之，蒸馏水处理的
最小，表明 K+、Na+都有利于植物气孔开张，但
是K+更有利于叶片气孔开张。叶片法中，3种处
理气孔的开度均随着处理时间的增加而总体上呈增
加的趋势，叶片的最大气孔开度分别出现在后
期；而下表皮法中 6种处理的叶片气孔最大开度
出现在中期，气孔开度随着时间的延长增加，到
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达峰值后气孔开度下降，这可能与此时的能量供
给不足有一定的关系。叶片法的 3种处理紫鸭跖
草气孔开度均显著大于下表皮法，加入外源三磷
酸腺苷的3种处理的紫鸭跖草气孔开度均大于未加
三磷酸腺苷下表皮法的 3种处理，这证明了下表
皮法的能量供给不足，会影响气孔的开张，从而
显示叶片法的效果好于下表皮法。
参考文献
陈彦, 朱奇, 周坚(2006). 钾离子影响气孔开度实验条件的优化选
择. 植物生理学通讯, 42 (1): 101~102
张志良, 瞿伟菁(2002). 植物生理学实验指导. 第 3版. 北京: 高
等教育出版社
表 1 不同处理的紫鸭跖草叶片气孔内径
µm
处理时间 /h
叶片气孔内径
叶片法 下表皮法
K
+ Na+ H2O K+ Na+ H2O ATP+K+ ATP+Na+ ATP
0.5 7.0 5.4 1.5 2.2 2.8 2.7 2.5 2.5 4.6
1.0 6.8 5.1 7.2 7.6 5.9 0.5 4.7 4.1 6.2
1.5 10.8 13.3 11.6 6.2 3.9 2.6 6.2 6.0 8.0
2.0 14.4 12.7 12.2 7.3 5.0 3.0 9.9 5.9 6.7
2.5 19.7 15.9 10.0 5.9 3.9 2.6 9.0 7.7 3.2
3.0 19.5 17.9 13.1 4.8 2.4 2.8 7.3 5.4 4.2
平均 13.0 11.7 9.3 5.7 4.0 2.4 6.6 5.3 5.5