全 文 ：植物生理学通讯 第 44卷 第 4期，2008年 8月762
植物生理实验教学中“高温和低温对植物伤害”实验的三种最佳条件初探
赵冬芹, 李晓娜, 周绮婷, 黄胜琴 *
华南师范大学生命科学学院, 广东省植物发育生物工程重点实验室, 广州 510631
收稿 2008-04-09 修定 2008-07-15
资助 2007 年广东省本科教育教学改革项目和华南师范大学
“ 十一五 ” 教学改革项目。
* 通讯作者(E-mail: huangsq@scnu.edu .cn; Tel: 0 20-
8 5 2 1 4 1 8 2 )。
植物生长过程是一个开放的系统, 外界环境时
时刻刻都影响着植物的生长发育。植物遭遇不良
环境, 其原生质结构常受到影响, 原生质膜的选择
性丧失, 对物质的透性发生改变, 盐类或有机物从
细胞渗出到周围环境中(潘瑞炽等 2004)。根据测
得的电导率, 可以知道这些物质外渗量, 从而了解
植物受害情况。“高温和低温对植物的伤害 ”是本
科植物生理学教学的内容之一, 通过这一实验, 学
生可以了解极端温度对植物的伤害作用。我们在
教学实验中是这样做的。选用 3种常用的植物材
料, 绿豆(Phaseolus radiatus Linn.)、豌豆(Pisum
sativum Linn.)、玉米(Zea mays Linn)的种子(购自
广东省农业科学院种子公司)消毒后放在恒温气候
箱(25±1) ℃中萌发至苗长 2~3 cm时用于实验。实
验设高温和低温两种处理, 实验时蒸馏水先以
(45±1) ℃温度预热和(4±2) ℃预冷。实验参照张
志良和瞿伟菁(2003)的书中方法并加以改良, 去胚
乳时(豌豆、绿豆去子叶), 尽量不要伤害根系。以
10株为1组, 分别放入盛有20 mL蒸馏水的小烧杯
中, 再将根系浸入已经处理过的蒸馏水中。设
(45±1) ℃、(4±2)℃和室温(24±1)℃ 3组实验, 处理
1、2、3 h后, 待杯内溶液回复至外室温时, 用意
大利哈纳 EC215电导率仪测量溶液的电导率。每
个实验重复 3 次。得到以下结果。
(1)最好的实验材料是绿豆。豌豆经过低温处
理 1 h后的电导率[(23.03±4.31) µs·cm-1]与室温中
的电导率[(26.77±3.31) µs·cm-1]相近, 没有出现低
温伤害现象; 冷害出现在处理 2 h后, 此时的电导
率[(36.7±8.07) µs·cm-1]才与室温中的差异显著, 因
此认为豌豆对低温的敏感性较低, 不宜用作此种实
验的材料(陈旭微等 2004)。而玉米经高温处理 1 h
后, 其电导率即出现明显变化, 由室温下的(10.23±
0.15) µs·cm-1上升为高温下的(29.17±2.89) µs·cm-1; 但
低温与室温下的差异不明显, 电导率仅为(14.57±
3.89) µs·cm-1。另外, 由于玉米是双子叶植物, 在
去除胚乳的过程中容易损伤植株, 对电导率会有一
定的影响, 所以玉米也不适于作此类实验。至于绿
豆苗对高温和低温伤害的反应明显, 高温或低温处
理 1 h后, 电导率均上升, 前者为(8.6±1.87) µs·cm-1,
后者为(14±0.87) µs·cm-1; 继续处理2 h后, 2种处理
的电导率均继续大幅度上升, 说明绿豆对温度的变
化十分敏感, 因此认为是此类实验的最佳材料。
(2)实验的最佳时间为 2 h。在我们设计的 3
个时间中, 1 h太短, 实验中的环境因素(主要是温
度)尚不稳定, 室温的电导率与高温和低温中的差
异不显著(P>0.05), 如玉米和豌豆在低温处理 1 h
后的电导率与室温下的差异不大; 而高温和低温处
理 3 h的电导率与室温中的差异都很明显, 以此可
以说明高温和低温对植物的伤害程度, 不需要延长
实验时间。因此认为, 2 h是此类实验的最佳处理
时间。
(3)实验过程中的环境必须稳定。在进行高温
和低温实验操作时, 必须将实验所用的蒸馏水分别
预热和预冷, 这样, 经处理后的植株可以立即适应
实验所设计的温度, 从室温中加热或冷却到实验所
设计的温度之间的时间也缩短, 实验所设定的温度
稳定性可以得到保持。温度处理实验都在密闭的
空间中进行, 可避免流通的空气中CO2和粉尘等因
素对电导率造成的影响, 从而达到优化实验条件的
目的。
总之, 高温和低温对植物伤害实验的最佳实验
材料为绿豆, 最佳实验时间为2 h, 实验中的用水应
预先处理, 实验应在密闭的环境中进行, 以防止环
境因素的干扰。
参考文献
陈旭微, 杨玲, 章艺, 巩菊芳(2005). 10℃低温对绿豆和豌豆下胚
轴细胞一些抗氧化酶活性和超微结构的影响. 植物生理与分
子生物学学报, 31 (5): 539~544
潘瑞炽, 王小菁, 李娘辉(2004). 植物生理学. 第 5版. 北京: 高等
教育出版社, 282~283
张志良, 瞿伟菁(2003). 植物生理学实验指导. 第 3版. 北京: 高等
教育出版社, 256~258