全 文 ：植物生理学通讯 第42卷 第1期，2006年2月 101
钾离子影响气孔开度实验条件的优化选择
陈彦1,2 朱奇2 周坚1,*
1 南京林业大学森林资源与环境学院，南京 210037；2 聊城大学生命科学学院，山东聊城 252059
收稿 2005-11-04 修定 2005-11-23
*通讯作者(E-mail: zhiwu@njfu.edu.cn, Tel: 025-85427276)。
按张志良先生(1998)主编的《植物生理学实
验指导》(以下简称“指导”)一书中“钾离子对
气孔开度的影响”实验原理和操作步骤，应得到
的表皮气孔开度大小依次为 K+>Na+>对照。但在
具体实验中，我们经常见到实验组与对照组(蒸馏
水)的气孔开度差异不大，或实验组中K+的作用不
明显，甚至出现结果相反的现象。为此，我们
依据实验原理，对取材、溶液浓度、对照、处
理时间等实验条件进行了探索，并用测微尺准确
测量气孔的开度，得到了预期的效果。
用株高40~50 cm的玉米叶下表皮为材料，试
剂 K N O 3 和 N a N O 3 的浓度均用 0 . 0 5、0 . 1 0、
0.20和0.40 mol·L-1。于早晨7:00~8:00从大田取
回玉米叶片，撕取下表皮，在显微镜下观察和测
量气孔开度作为对照。用小液流法测定下表皮的
等渗浓度。分别于8只直径为6 cm的平皿中加入
10 mL 不同浓度 KNO3 和 NaNO3 溶液，另取一平
皿加入10 mL 等渗蔗糖溶液(对照)，将下表皮放
入溶液中并使其充分浸没。每个处理分别放
10~20 张表皮。于25℃分别培养1.5、2.0、2.5
和 3.0 h，镜检，测微尺测量气孔开度。得到如
下结果，即新鲜材料(对照)的气孔基本处于关闭
状态，无法测量；以等渗蔗糖溶液处理为对照的
气孔开度较小，未能测量。实验组处理 1.5 h 的
约有 10% 的气孔开放，开度小，2 种溶液处理的
气孔开度无明显差异，也未测量；处理 2.0 h 的
气孔大部分开放，处理2.5和3.0 h的气孔全部开
放，开度大(表 1)。
表1 K+和Na+诱导的气孔开度及K+/Na+开度比
时间/h
气孔开度/mm K+/Na+开度比
K+浓度/mol·L-1 Na+浓度/mol·L-1 K+、Na+浓度/mol·L-1
0.05 0.10 0.20 0.40 0.05 0.10 0.20 0.40 0.05 0.10 0.20 0.40
2.0 0.79 1.24 0.79 0.63 0.55 0.61 0.34 0.26 1.44 2.03 2.32 2.42
2.5 1.53 1.58 1.32 0.84 0.71 0.74 0.39 0.39 2.15 2.14 3.38 2.15
3.0 1.55 1.58 1.34 0.82 0.76 0.76 0.42 0.48 2.04 2.08 3.19 1.71
测定时，应注意以下几点：
1. 取材时应避免诱发气孔不均匀关闭因素的
影响(许大全1995)，在晴天早晨7:00～8:00选择
自然状态下生长的材料。因为晚间大部分气孔关
闭，早晨的光照不足以使气孔开放，此时的气孔
处于待开放状态。我们不主张用黄群生(1997)预
先将植株进行光照、喷雾而使气孔开放的做法。
因为气孔的开度是有限度的，如果实验前使其开
放甚至达到最大开度，那么在实验中无论给予什
么样的条件，气孔的开度都不会有很大变化。因
此我们认为应选择待开放状态的气孔为对照，这
样得到的结果会更加明显。如果不便早晨取材，
也可以先将植株于黑暗中处理 12 h 使气孔关闭，
实验前光照0.5 h 以启动气孔开放。另外，灌溉
后前3 d 或刚刚下过雨后不宜从野外取材，因为
此时土壤和空气湿度大，足够的水分可使气孔打
开。所以，掌握合适的取材时间是实验成功的关
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键，实验材料生长一致也应注意。
2. 无论是K+还是 Na+，促使气孔开放均需一
定时间。因为植物对 K+ 和 Na + 的吸收为主动吸
收，是一个比较复杂的过程。0.5 h 甚至更短的
时间得到的结果不会明显。从我们设置的 4 个处
理时间中，以 2.5 h 为最好。
3. 由于对照用蒸馏水，其水势高，而保卫
细胞容易吸水，因而短时间内气孔开度比实验组
大，这可能是导致实验结果混乱的主要原因。通
过多年的实践，我们认为有 2 种对照可以选择：
一是以新鲜材料为对照，基本上能够正确反映出
K+ 和 Na+ 对气孔开度的影响，但这忽略了处理过
程中光会诱导气孔开放这个因素，这种误差对实
验结果影响很小，可忽略不计；二是将下表皮放
入等渗蔗糖溶液中作对照，处理与实验组同步。
这样可以完全抵消处理过程中的光照因素，但实
验时需预先测定材料的等渗浓度。
4. 处理液的浓度应用摩尔浓度，而不能用百
分比浓度。因为相同百分浓度的 KNO 3 和 NaN O 3
溶液(指导中为0.5%)的摩尔浓度不同，这会导致
实验组的 2 种处理液的水势不同，失去可比性。
所以实验时先测定玉米下表皮的等渗浓度(0.10
mol·L-1)，然后再确定处理液的浓度(0.05、0.10、
0.20、0.40 mol·L-1)。这样无论是低渗、等渗还
是高渗溶液，K+ 和 Na+ 都能促进气孔开放，而且
K+ 的促进作用较 Na+ 显著。为了排除水势差对气
孔开度的影响，最好选择等渗溶液为处理液。
参考文献
黄群生(1997). “钾离子对气孔开度的影响”实验的改进. 植
物生理学通讯, 33 (1): 53~54
许大全(1995). 气孔的不均匀关闭与光合作用的非气孔限制. 植
物生理学通讯, 31 (4): 246~252
张志良主编(1998). 植物生理学实验指导. 北京: 高等教育出版
社, 20~21