Водный обмен растений - Жолкепич В.Н.
ISBN 5-02-003977-2
Скачать (прямая ссылка):
Для получения достоверных результатов решающее значение имеет правильный выбор осмотически действующих агентов. Они должны быть безвредными и не должны проникать в клетки. Несколько забегая вперед, отметим, что проницаемость мембран характеризуется коэффициентом селективности (или коэффициентом отражения). Мембрана, которая полностью непроницаема для растворенных веществ, имеет коэффициент отражения сг=1, а у полностью проницаемой сг=0. Все компенсационные методы в жидкой фазе пригодны только при а = 1, так как проник-
повеипе осмотика в ткань является наиболее общим источником ошибки. Наконец, применяемые в качестве осмотически действующих агентов вещества не должны метаболизироваться или изменяться под действием микроорганизмов во время определения.
В качестве осмотически действующих агентов наиболее широко используются сахароза, маниит и полиэтилеигликоль. Однако установлено, что скорость поступления в клетки сахарозы может быть довольно значительной, коэффициент отражения для нее равен 0,6—0,7 [115]. Поглощенная сахароза очень быстро метаболпзируется. Она может также подвергаться гидролизу на поверхности ткани, что, естественно, влияет на осмотический потенциал раствора и на коэффициент отражения. Микробиологический гидролиз сахарозы можно предотвратить добавлением тимола, по тимол токсичен для растительных клеток. Оказалось далее, что манннт — вещество, которое долгое время считали совершенно непроникающим в клетки, может довольно хорошо поглощаться ими, коэффициент отражения для него равен 0,8— 0,9 [115]. До сих пор не известно, в какой степени маинит может метаболизироваться. Он хуже, чем сахароза, растворяется в воде: при 20° можно приготовить только 0,8 М раствор, соответствующий осмотическому потенциалу 2,5 МПа, что затрудняет работу с ним.
Полиэтилеигликоль (ПЭГ), вероятно, является сейчас наиболее подходящим осмотически действующим агентом. Его свойства зависят от молекулярной массы. ПЭГ с молекулярной массой 400 и 600 поглощается тканями в заметных количествах и при длительных экспозициях (24 ч) серьезно нарушает физиологические процессы. При молекулярной массе 1000 поглощается слабо; ПЭГ с молекулярной массой 3000 и более не проникает в клетки. В литературе есть сведения о токсичности полиэтилен-гликоля с высокой молекулярной массой, особенно более 20 000. Однако считается, что ядовитое действие связано с примесями тяжелых металлов, поэтому ПЭГ можно очистить диализом или па ионообменных колонках. Наиболее приемлемым для работы является, по-видимому, полиэтилеигликоль с молекулярной массой 3000 [116].
Для приготовления осмотически активных растворов используются только вещества высокой степени очистки и дистиллированная вода. Серию растворов с градиентом осмотического потенциала 0,02 МПа готовят разбавлением более концентрированного раствора. Установление равновесия между тканью и раствором обычно происходит за 40—60 мин.
О направлении водообмена судят по изменению концентрации раствора после пребывания в нем ткани с помощью рефрактометра [117] или же современных микроосмометров. На основании экспериментальных данных строят графики зависимости наблюдаемых изменений от осмотического потенциала раствора. Водный потенциал ткани находят по осмотическому потеициа-
лу раствора, с которым ткань находится в состоянии водного равновесия.
Описан также способ определения направления водообмена по изменению массы тканей путем их взвешивания до погружения в раствор осмотика и после извлечения из этого раствора [12.]. Такой способ, однако, имеет существенные недостатки, связанные с неизбежной потерей воды при вынимании образцов из растворов, их обсушивании и взвешивании. Кроме того, если сравниваются разные растения, то ошибка, обусловленная подобной потерей влаги, будет неодинаковой в зависимости от ана-томо-морфологических особенностей растений и их способности удерживать воду. Наконец, при таком способе нельзя в короткий срок провести серии определений у большого числа вариантов, если это необходимо; определения неизбежно надолго растянутся и на полученных результатах будет уже сказываться суточная динамика физиологических процессов.
Компенсационные методы в газовой фазе. Направление и относительная скорость обмена водяным паром между кусочками ткани из серии параллельных образцов и растворами с известным осмотическим потенциалом в закрытом сосуде определяются либо путем учета изменений сырой массы ткани ,[118], либо измерением изменений объема осмотика [119].
Психрометрический метод. Психрометрический метод основан на измерении разности температур сухого и увлажненного температурных датчиков в среде с определенной упругостью пара. Чем меньше упругость пара, тем выше скорость испарения воды с поверхности датчика, т. е. значительнее его охлаждение.
При помещении опытного объекта в закрытую камеру через определенный интервал времени в камере устанавливается равновесная упругость пара, определяемая водным потенциалом тканн.
В интервале упругости пара от 96 до 100 %, характерном для биологических объектов, зависимость между давлением влаги в системе и дефицитом относительной упругости пара близка к прямолинейной, поэтому и охлаждение увлажненного датчика пропорционально водному потенциалу исследуемого образца.
