JoVE   
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Biology

  
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Neuroscience

  
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Immunology and Infection

  
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Clinical and Translational Medicine

  
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Bioengineering

  
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Applied Physics

  
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Chemistry

  
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Behavior

  
You do not have subscription access to articles in this section. Learn more about access.

  JoVE Environment

|   

JoVE Science Education

General Laboratory Techniques

You do not have subscription access to videos in this collection. Learn more about access.

Basic Methods in Cellular and Molecular Biology

You do not have subscription access to videos in this collection. Learn more about access.

Model Organisms I

You do not have subscription access to videos in this collection. Learn more about access.

Model Organisms II

You do not have subscription access to videos in this collection. Learn more about access.

Essentials of
Neuroscience

You do not have subscription access to videos in this collection. Learn more about access.

Automatic Translation

This translation into Arabic was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages

 JoVE Biology

قياس المواصلة والمواصلة الهيدروليكية ليف الثغور وردودها على الإشعاع والجفاف باستخدام أسلوب التمويه التبخر (EFM)

1, 1

1University of California, Los Angeles

Article
    Downloads Comments Metrics
     

    Summary

    نحن تصف طريقة سريعة نسبيا (30 دقيقة) واقعية لقياس وقت واحد من تصرف الهيدروليكية ورقة (

    Date Published: 12/31/2012, Issue 70; doi: 10.3791/4179

    Cite this Article

    Sack, L., Scoffoni, C. Measurement of Leaf Hydraulic Conductance and Stomatal Conductance and Their Responses to Irradiance and Dehydration Using the Evaporative Flux Method (EFM). J. Vis. Exp. (70), e4179, doi:10.3791/4179 (2012).

    Abstract

    الماء هو المورد الرئيسي، ونقل المياه مصنع نظام يضع حدودا على النمو الأقصى وتحمل الجفاف. عندما فتح الثغور النباتات من أجل التوصل إلى تصرف عالية الثغور ق) لالتقاط CO 2 لعملية التمثيل الضوئي، يتم فقدان المياه عن طريق النتح 1،2. يتم استبدال الماء يتبخر من أجوائها من جدران الخلايا، في المقابل سحب المياه من الخشب من الأوردة ورقة، في الرسم بدوره من الخشب في السيقان والجذور. كما يتم سحبها المياه من خلال النظام، فإنه يواجه مقاومة الهيدروليكية، وخلق التوتر في جميع أنحاء منظومة المياه ورقة منخفضة المحتملة (Ψ رقة). ورقة نفسها هي عنق الزجاجة في نظام المصنع كله، وهو ما يمثل 30٪ على متوسط ​​مقاومة النبات الهيدروليكية 3. تصرف أوراق الهيدروليكية (K = رقة المقاومة الهيدروليكية 1 / نبات) هي نسبة الماء إلى معدل التدفق التدرج المياه المحتملة في ورقة، ويلخصسلوك نظام معقد: تنساب المياه في سويقات ومن خلال عدة أوامر من مخارج، وعروق في غمد ويمر عبر حزمة أو حول الخلايا نسيج الورقة المتوسط ​​قبل تبخر في المجال الجوي ويجري تبين من أوراق الثغور K هو من مصلحة قوية باعتبارها الفسيولوجية سمة مهمة لمقارنة الأنواع وقياس فعالية هيكل الورقة وعلم وظائف الأعضاء لوسائل النقل المائي، ومتغير رئيسي للتحقيق لعلاقته الاختلاف في بنية (على سبيل المثال، في مجال العمارة تعرق ورقة) وتأثيراته على تبادل الغازات الضوئي. مزيد من أوراق K يستجيب بقوة للبيئة الداخلية والخارجية ورقة 3. K رقة يمكن أن تزيد بشكل كبير مع الإشعاعية على ما يبدو نتيجة للتغيرات في التعبير وتفعيل aquaporins، والبروتينات المشاركة في نقل المياه من خلال الأغشية ورقة رفض بشدة K خلال الدكتوريجب، وذلك بسبب التجويف و / أو انهيار قنوات الخشب، و / أو فقدان النفاذية في الأنسجة خارج الخشب بسبب انكماش نسيج الورقة المتوسط ​​وحزمة خلية غمد أو التعطيل aquaporin 5-10. لأن ورقة يمكن أن تقيد K ز ق ومعدل التمثيل الضوئي عبر الأنواع في ظروف الماء جيدا وخلال الجفاف، والحد بالتالي أداء كامل النبات قد تقرر هذه الأنواع ربما توزيعات خاصة في حالات الجفاف زيادة تواتر وشدة 11-14.

    نقدم طريقة بسيطة لتحديد وقت واحد من ورقة K و S ز على أوراق رفعه. تم توصيل أوراق الرشح من سويقات لتشغيل أنابيب المياه إلى مصدر على التوازن. يتم تسجيل فقدان الماء من رصيد لحساب معدل تدفق من خلال ورقة. عندما يتم التوصل ثابت النتح الدولة (E، ملمول • • ق م -2 -1)، ز ورقة K بقسمة القوة الدافعة التي تحدد استخدام المياه المحتملة غرفة الضغط (K = E ورقة / - Δψ ورقة، ميغاباسكال) 15.

    ويمكن استخدام هذه الطريقة لتقييم الاستجابات لأوراق K irradiances مختلفة وضعف أوراق K الى الجفاف 14،16،17.

    Protocol

    1. قياس المواصلة ليف الهيدروليكية للأوراق المطفأ (K كحد أقصى)

    1. جمع يطلق النار يفضل أن تكون في المساء أو الليل بحيث التوترات الخشب منخفضة، وقطع في الهواء ومكان مظلم في كيس من البلاستيك مليئة مناشف ورقية مبللة. في المختبر، recut اثنين على الأقل من العقد في نهاية كل تبادل لاطلاق النار تحت الماء. تبادل لاطلاق النار بين عشية وضحاها السماح ترطيب في الماء النقي، أو حل آخر لاستخدامها في القياسات ورقة K. ويوصى عالى النقاء المياه كحل تدفق ما لم تأثيرات الحلول المختلفة للتحقيق معهم كعامل.
    2. قطع ورقة من تبادل لاطلاق النار مع شفرة حلاقة جديدة تحت الحل تدفق degassed جزئيا. ويوصى عالى النقاء المياه كحل تدفق ما لم تأثيرات الحلول المختلفة للتحقيق معهم كعامل. نوصي التفريغ الحل بين عشية وضحاها في قارورة باستخدام مضخة فراغ، ولكن يمكن استخدام أساليب أخرى.
    3. التفاف قبل parafilm امتدت في جميع أنحاء petioجنيه لضمان ختم جيدة بين سويقات والأنابيب. هذه الخطوة هي مفيدة خاصة بالنسبة للغير على مدار أعناق، والتفاف parafilm إضافية تساعد على مدار سويقات لتناسب داخل الأنابيب. ويمكن تطبيق معجون الأسنان إلى سويقات قبل التفاف parafilm لملء الأخاديد في أعناق.
    4. توصيل أنابيب السيليكون لأوراق تحت الماء عالى النقاء لمنع دخول الهواء النظام. كما رفعت ورقة فوق مصدر المياه، والمياه في أنابيب تحت ضغط subatmospheric، وبالتالي ختم جيد إذا لم يوجه الهواء إلى الأنبوب أثناء عملية القياس. وبدلا من أن اغلاق سويقات مباشرة في أنابيب السيليكون، يمكن استخدام المناسب مع ضغط طوقا المطاط (على سبيل المثال، (Omnifit محول تتحمل A2227؛ Omnifit، كامبريدج، المملكة المتحدة)، وهذا النهج هو مفيد لأعناق ذات أشكال معقدة بشكل خاص، أو لريش العشب ، يمكن أن تكون ملفوفة حول قضيب الذي الزجاج ومختومة مع تركيب ضغط، وعندما أمكن، وختم سويقات مباشرة إلى الاشتراكيةأنابيب licone ديها ميزة كونها سريعة وترك تقاطع أنابيب سويقات، يتسم بالشفافية، مما يسمح فقاعات لتكون أكثر سهولة المشاهدة. أنابيب يربط ورقة لأنابيب الصلب على التوالي إلى الاسطوانة على توازن (± القرار ميكروغرام 10)، الذي يسجل بيانات كل ثانية 30 إلى كمبيوتر (على سبيل المثال باستخدام "الرصيد لينك" سوفت وير؛ METTLER توليدو، شركة محدودة، Greifensee، سويسرا) لحساب معدل التدفق من خلال ورقة.
    5. ينبغي أن تعقد أوراق صعودا سطح الخشب متجه نحو المحور في اطر موتر مع خط الصيد أعلاه مروحة مربع كبير وتحت مصدر ضوء (> 1000 م 2 ميكرومول • • ث -1 الإشعاع الضوئي لالنشطة عالية الإشعاع القياسات)، أعلى قليلا من مستوى السطح المحدب في الاسطوانة تخرج. يجب وضع ورقة فوق الماء في الاسطوانة تخرج لضمان أن المياه هو الدافع لتحريك ورقة من النتح، وعدم الدخول ورقة تحت ضغط الناتج عن الجاذبية، وبنفس القدريكون الأمر كذلك إذا وضعت ورقة تحت السطح المحدب من الماء في الاسطوانة. توضع حاويات صغيرة مليئة منشفة ورقية مبللة داخل غرفة لضمان التوازن في الهواء في الميزان هو الماء المشبعة، وبالتالي تجنب التبخر من مصدر المياه في الغلاف الجوي في الميزان. يمكن التحقق من هذه الإمكانية من خلال وقف تدفق في ورقة باستخدام صمام محبس رباعية في الأنابيب، والتحقق من أن كتلة اسطوانة الماء على التوازن لا ينخفض.
    6. وضع وعاء بيركس واضحة مملوءة بالماء فوق ورقة لامتصاص الحرارة من المصباح.
    7. الحفاظ على درجة حرارة C ° أوراق بين 23 و 28 ° C في كافة مراحل التجربة عن طريق إضافة المياه الباردة أكثر إلى حاوية بيركس بحيث مصباح الحرارة لا تسخين الحاويات بيركس بما فيه الكفاية لتدفئة الهواء حول ورقة أدناه.
    8. تسمح ورقة لارشح على الجهاز لمدة لا تقل 30 دقيقة، وبالتالي إعطاء الوقت الكافي ليتأقلم مع الإشعاعية العالية، وadditionally حتى استقر معدل التدفق، مع عدم وجود اتجاه صعودا أو هبوطا، مع وجود معامل الاختلاف <5٪ على الأقل القياسات 5-10 قدم في 30 ثانية فترات التدفق. فمن الضروري لمعدل التدفق للوصول إلى حالة مستقرة لأن هذا الأسلوب يفترض ورقة Ψ مستقرة. وجدت دراسات سابقة أن تكون هذه المعايير كافية لتحقيق الاستقرار في معدل التدفق (E)، ورقة ورقة وΨ تأسست اختبارات القياس مع فترات أطول بعد تدفق مستقر لم تظهر أي علاقة لآخر ورقة K قياس لكل من سبعة أنواع من مجموعة واسعة مجموعة من أوراق السعة 17،18. استقرار يستغرق عادة 30 دقيقة أو أقل، ولكن في بعض الأنواع قد تتطلب أكثر من ساعة لبعض الأنواع.

    ملاحظة: عند معدل تدفق منخفض جدا (<8 ميكروغرام ق -1)، يمكن تحديد الاستقرار باستخدام متوسط ​​تشغيل لفترات ثوانى مشاركة 5 30.

  • تجاهل القياسات إذا تدفق فجأة التغييرات، إما بسبب إغلاق الثغور المفاجئ، أو تسرب واضح من الختم أو انسداد في النظام عن طريق الجزيئات أو فقاعات الهواء.
  • عندما تدفق استقرار وتسجيل درجة الحرارة مع ورقة الحرارية.
  • إزالة بسرعة ورقة من الأنابيب، الداب تجفيف سويقات ووضع ورقة في كيس قابل للغلق الذي كان قد سبق في الزفير، لوقف النتح.
  • السماح للأوراق تتوازن في حقيبتها ما لا يقل عن 20 دقيقة.
  • متوسط ​​معدل التدفق النهائي 10 القياسات. سوف يكون هذا القياس الخاص E.
  • عندما ورقة هو معايرتها، وقياس المياه ورقة النهائية المحتملة (Ψ النهائي) مع غرفة الضغط.
  • قياس مساحة الورقة مع الماسحة الضوئية المسطحة وبرامج لتجهيز الصور، أو مع ورقة متر المنطقة.
  • يتم احتساب K رقة وE /-ΔΨ رقة (أوراق النهائي حيث ΔΨ Ψ = -2 ث -1 ميغاباسكال -1. لأنه وضع ورقة فقط فوق مستوى المياه في الاسطوانة، فإن تأثير الجاذبية في الحد من وطأة المياه التي تدخل ورقة تكون ضئيلة، خاصة بالنسبة إلى المباراة النهائية Ψ، الذي هو دائما> -0،1 ميجا باسكال.
  • لتصحيح التغييرات في ورقة K الناجمة عن الاعتماد درجة حرارة المياه 15،19،20 اللزوجة، وتوحيد القيم ورقة K إلى C ° 25 باستخدام المعادلة التالية:
  • المعادلة 1

    1. يمكن تحديد تصرف الثغور ق) كما E مقسوما على الفرق رقة إلى الجو ضغط البخار، أي ما يعادل pressu بخارالعجز إعادة (VPD)، مصممة باستخدام درجة الحرارة والرطوبة النسبية الاستشعار بالقرب من الأوراق. يتم احتساب VPD باستخدام المعادلة التالية 21

    المعادلة 2
    حيث RH هي الرطوبة النسبية، نائب الرئيس هو ضغط البخار تشبع الهواء (في كيلو باسكال؛ وظيفة من درجة الحرارة، وفقا للمعادلة باك اردن 22)، وAP الضغط الجوي (في كيلو باسكال).

    2. قياس المواصلة ليف الهيدروليكية لأوراق مجففة

    1. جمع يطلق النار يفضل أن تكون في المساء أو الليل بحيث التوترات الخشب منخفضة، وقطع في الهواء ومكان في أكياس بلاستيكية مليئة الظلام مناشف ورقية مبللة. في المختبر، recut اثنين على الأقل من العقد في نهاية كل تبادل لاطلاق النار تحت الماء. تبادل لاطلاق النار بين عشية وضحاها السماح ترطيب في الماء النقي، أو حل آخر لاستخدامه من أجل K جنيهقياسات بالعربية. ويوصى عالى النقاء المياه كحل تدفق ما لم تأثيرات الحلول المختلفة للتحقيق معهم كعامل.
    2. قطع الى شرائح يطلق النار مع ما لا يقل عن ثلاث أوراق تحت الماء عالى النقاء ويذوى يطلق النار مع مروحة لفترات مختلفة من الوقت لمجموعة من القيم ورقة Ψ.
    3. مرة واحدة يطلق النار هي المجففة، ضع أكياس قابل للغلق (الدوران الباكستانية؛ ناسكو، وفورت أتكينسون، WI، الولايات المتحدة الأمريكية) التي تم سابقا في الزفير) حول كل ورقة من تبادل لاطلاق النار، وتبادل لاطلاق النار ثم ضع كل في كيس من الورق قابل للغلق كبيرة مع الرطب منشفة.
    4. اسمحوا تبادل لاطلاق النار تتوازن على الأقل 30 دقيقة (ليطلق النار على المجففة بشدة مرات أطول موازنة قد تكون ضرورية).
    5. بعد موازنة والمكوس ورقة أعلى وأسفل ورقة قياس الأولي Ψ (= Ψ س) باستخدام غرفة الضغط.
    6. تجاهل تبادل لاطلاق النار اذا كان الفرق في ورقة من هذه الأوراق Ψ الاثنين هو أكبر من 0.1 ميجا باسكال (لstronأوراق المجففة الغليسين، يمكن توسيع هذا النطاق إلى 0.3 ميجا باسكال).
    7. ثم يتم استخدام ورقة ثالثة لتحديد K و S ز ورقة مع هذه الآلية، في أعقاب الخطوات 1.2 -1.18 أعلاه. خاصة، يمكن الحصول على ثابت حتى بالنسبة للدولة E الأوراق التي كانت الأوراق جفاف شديد، والثغور ما زالت مفتوحة وتوليد القيم ز ق أعلى بكثير من تصرف جليدية 17.
    8. لبناء منحنيات الضعف الهيدروليكية، وحساب أوراق K باستخدام النهائية Ψ كما في الخطوة 1.16، ثم القيم مؤامرة ضد أوراق K أيهما أقل، Ψ Ψ o أو النهائي، أي أقوى الجفاف التي يعاني منها ورقة أثناء التجربة (= Ψ أقل). وبالمثل، يمكن تحديد انخفاض ز ق ردا على الجفاف عن طريق التآمر ورقة ز ق ضد Ψ أقل. العمل السابق له SH الجفاف يدفع الخاصة التي تراجع لا رجعة فيه على الأقل جزئيا في ورقة وK ز ق 14،16.
    9. نوصي الحصول على قيم لا يقل عن 6 أوراق K في الفترة ميغاباسكال 0.5 من Ψ أقل (يمكن اختصار هذه الفترة الفاصلة إلى 0.25 ميجا باسكال إذا كانت الأنواع كنت تعمل مع عرضة للجفاف حقا).
    10. أداء اختبار ديكسون الخارجة على القيم ورقة K لكل فاصل زمني 0،5 ميجا باسكال المياه المحتملة لأدنى القيم المتطرفة لإزالة Ψ من منحنى الضعف الخاصة بك 23.
    11. لأن الأنواع تختلف في استجاباتها للأوراق K و S ز 14،16 الى الجفاف، وظائف مختلفة تناسب كل نوع لوحدد الحد الأقصى احتمال (AIC أقل قيمة، وانظر 14 لمزيد من التفاصيل). نوصي تركيب ما لا يقل عن أربع وظائف كانت تستخدم في السابق في الأدب: الخطية (خريج "FO: المحتوى العرض =" 1.4in "FO: SRC =" / files/ftp_upload/4179/4179eq3highres.jpg "/>)، السيني ( المعادلة 4 ) واللوجستية ( المعادلة 5 ) والأسي ( المعادلة 6 ).

    3. ممثل النتائج

    تراجع تصرف الهيدروليكية ورقة مع الجفاف يختلف بشدة بين الأنواع (الشكل 1). الأنواع الجفاف الحساسة تجربة أقوى انخفاض في الجهد المائي أقل سلبية من الأنواع المقاومة للجفاف أكثر، عند قياسها تحت الإشعاعية العالية (PAR> 1000 ميكرومول • • ق م -2 -1). الماءكان المحتملين في فقدان 80٪ من تصرف الهيدروليكي (P 80) لدوار ميسيتش annuus عشب 3 ميغاباسكال أقل سلبية بكثير من arbutifolia Heteromeles، البلوط موطنه كاليفورنيا. Heteromeles arbutifolia ردت خطيا إلى انخفاض الجهد المائي، في حين أظهرت هيليانثوث غير الخطية والانخفاض.

    ويمكن لكل من تصرف الثغور ق) ورقة تصرف الهيدروليكي (K رقة) الاستجابة أيضا بشكل كبير لالإشعاعية (الشكل 2). لإنديكا Raphiolepis، وتصرف الثغور انخفضت بشدة مع الجفاف للأوراق قياس الإشعاع تحت عالية (PAR> 1000 ميكرومول • • ق م -2 -1) وتحت ضوء مختبر (PAR <6 م -2 ميكرومول • • ق -1). تحت الإشعاعية العالية، أوراق قياس مع هذه الآلية التي كانت المجففة إلى إمكانية أن المياه هو الحال بالنسبة للمضاءة جيدا لياوأظهرت فيس على النباتات سليمة في منتصف النهار مماثلة ز ق أما أوراق قياس على النباتات سليمة مع porometer (نجمة في الشكل 2). والجدير بالذكر أن لأوراق في الماء الأقصى، كان ورقة K أربعة أضعاف أعلى للأوراق تتعرض لارتفاع منخفض من الإشعاع (11 مقابل 2،8 مليمول م -2 ث -1 ميغاباسكال -1)، وبالتالي K أوراق أظهرت استجابة أقوى في ضوء جيدا رطب أوراق من ليالي غرام. علاوة على ذلك، في ظل ارتفاع الإشعاع، ورفض أوراق K بقوة أكبر مع الجفاف. كان ص 80 ميجا باسكال 0.93 أقل سلبية من الإشعاع تحت عالية منخفضة.

    الشكل 1
    الشكل 1. المنحنيات ليف الضعف الهيدروليكية لجفاف الحساسة (أعلى) والمقاومة للجفاف (القاع) الأنواع (14،24 من). كل نقطة تمثل خطيئةGLE قياس تصرف أوراق الهيدروليكية (K رقة) على ورقة شجر منفصلة باستخدام طريقة تدفق التبخر (EFM). وأشرطة عمودية تمثل المياه المحتملة التي فقدت الأنواع 80٪ من أوراق تصرف الأولي الهيدروليكية (P 80). يتم رسم ظائف الأنسب باستخدام أقصى احتمال لكلا الأنواع.

    المعادلة 7

    الشكل 2
    الشكل 2. رد تصرف الثغور ق) ورقة من تصرف الهيدروليكي (K رقة) إلى انخفاض الجهد المائي للأوراق إنديكا Raphiolepis قياس الإشعاع عالية مقابل تحت منخفضة (من 16). (PAR> 1،000 و <6 مليمول • • ق م -2-1). كل نقطة تمثل مقياس واحد على ورقة شجر منفصلة باستخدام طريقة تدفق التبخر (EFM)، مع بقع بيضاء وسوداء تمثل أوراق قياس الإشعاع تحت العالية والمنخفضة على التوالي. معادلات لمنحنيات تصرف الثغور في الإشعاع عالية مقابل انخفاض: المعادلة 8 و المعادلة 9 . معادلات لمنحنيات الضعف في الإشعاع عالية مقابل انخفاض: معادلة 10 و معادلة 11 . النجم الرمادي في لوحة العلوي يمثل متوسط ​​± ستاndard الخطأ لز ق ورقة قياس الجهد المائي على أوراق النباتات سليمة في منتصف النهار مع porometer. غراي وأشرطة عمودية سوداء في أسفل لوحة تمثل المياه المحتملة التي فقدت الأنواع 80٪ من أوراق تصرف الأولي الهيدروليكية (P 80) تحت الإشعاعية العالية والمنخفضة على التوالي.

    Discussion

    طريقة التبخر تدفق المقدمة هنا يسمح سريع نسبيا (30 دقيقة) تحديد تصرف أوراق الهيدروليكية في المختبر مع قياس وقت واحد من تصرف الثغور.

    وهذه الآلية حتى الآن هو الأسلوب الأكثر تطابقا تتبع المسار الطبيعي للمياه في الأوراق، وبالنظر إلى أن يتبخر الماء في المجالات الجوية وينشر ورقة من الثغور 15. وهناك عدد من الطرق التجريبية لتحديد ورقة أخرى موجودة K 25، مع ثلاثة كونها شائعة بصورة خاصة. (1) في أسلوب ضغط تدفق عالية (HPFM)، يتم الضغط المياه من خلال ورقة تحت ضغط عال 15،26. ومع ذلك، لا يمكن الحصول على منحنيات الضعف مع هذا الأسلوب بسبب الضغوط الإيجابية تطبيق يجوز إعادة ملء الصمات وترطيب الأنسجة نسيج الورقة المتوسط. (2) في طريقة معالجة الجفاف حركية (RKM)، يتم حساب K رقة باستخدام القياس بين الأوراق المجففة الإماهة مع الفصلarging للمكثف في سلسلة مع المقاومات 27،28. هذا الأسلوب هو السريع، ولكن لا يتم إنتاج النظام بأكمله من مسارات transpirational الطبيعية في ورقة ولم يتم تعديلها بسهولة للسماح قياس الأوراق تأقلم لالإشعاعية العالية. (3) في الفراغ طريقة مضخة (VPM) يتم وضع ورقة في غرفة، في سويقات متصل بمصدر المياه على التوازن، في حين يتم تطبيقها من شدة الفراغات المختلفة لفقدان الماء من أوراق القيادة ورقة 15،26. هذه الطريقة يمكن أن يكون مضيعة للوقت. تم العثور على القياسات باستخدام كافة الأساليب الثلاثة لإعطاء نتائج متسقة 15،28،29، وبالتالي كثيرا ما يستخدم في هذه الآلية نظرا كونها مبنية على حركة المياه transpirational، وسرعة النسبية، وتعديله لقياس أوراق K في ظل ظروف مختلفة.

    جميع الطرق المعتادة المستخدمة لتحديد K رقة تنطوي على مستوى عدم اليقين في قياس لجنة التنسيق الإداريةurately القوة الدافعة الموافق النتح 25. في هذه الآلية، وتستخدم ورقة ΔΨ لحساب ورقة K أقل من القوة الدافعة الحقيقية، كما أنه يقوم على ورقة Ψ الأكبر بعد ورقة هو معايرتها لقنبلة الضغط. في هذه المرحلة، ورقة Ψ الأكبر لا تعبر بالضرورة عن والجهد المائي للخلايا في نهاية المسار الهيدروليكية، حيث يتبخر الماء، بل هو متوسط ​​الحجم المرجح للخلايا قليلة نسبيا من الجهد المائي المنخفض حيث المياه المتحركة وتبخر، وللخلايا أكثر عددا من احتمال ارتفاع المياه التي قد تكون معزولة عن تيار النتح. كم ورقة Ψ يختلف عن القوة الدافعة الحقيقية تعتمد بالتالي على المياه حيث يتم تبخير في ورقة. إذا تبخر الماء في جميع أنحاء ورقة، ورقة قد Ψ تكون قريبة من معظم القوة الدافعة الحقيقية، وإذا كان الماء يتبخر إلا من عدد قليل نسبيا من جells بالقرب من الثغور، قد ورقة Ψ معظم نقلل إلى حد كبير القوة الدافعة الحقيقية، أي إمكانات المياه من تلك الخلايا قد تكون في الواقع أقل من ذلك بكثير، وبالتالي الفعلية أوراق K ستكون أقل من ذلك مع تحديد هذه الآلية. وهكذا، فإن درجة أن ورقة K تحددها هذه الآلية تمثل ورقة K الحقيقي هو حساسية لمسارات تدفق المياه، والتي لا تزال غير مفهومة جيدا. في حين أن هذه الآلية توفر البيانات التي تتطابق مع تلك من الطرق الأخرى لقياس K رقة (انظر أعلاه)، وممتاز للاستخدام المقارنة، وإمكانية الاختلاف في الأنواع مسارات تدفق المياه من خلال نسيج الورقة المتوسط ​​يحتاج مزيد من التحقيق. في الواقع، حتى بالنسبة لنوع معين من الأوراق، قد تختلف هذه المسارات المياه في ظل ظروف مختلفة، على سبيل المثال، في إطار irradiances مختلفة وكميات الحرارة أو 4،30 من الوضع المائي مختلفة (نظرا انكماش الأنسجة) 31. مزيد من المعرفةوللمسارات نقل المياه تسمح بذلك ليتم استخدامها في حل هذه الآلية على آثار مسارات النقل على تغيير أوراق الشاملة الهيدروليكية.

    قياس تصرف الثغور في هذه الآلية لديها مزايا السماح تحديد الاستجابات للإشعاع والجفاف، وتوفير الاستجابات الملائمة ليالي غرام مع أوراق K. بالإضافة إلى ذلك، يمكن تقييم تأثير الجفاف أوراق السابقة تليها الإماهة على ليالي غرام مع هذا الأسلوب. ومع ذلك، هذا الأسلوب اثنين من السلبيات المحتملة. أولا، يتم قياس هذا ز ق على ورقة رفعه، وليس على محطة سليمة، والثانية، ويستند تحديد تصرف على الثغور قياس المناخ على مسافة من ورقة، بدلا من إغلاق للأوراق كما هو الحال في غرفة porometer ، على الرغم من التهوية ورقة مع مروحة equilibrates سطح ورقة مع الهواء المحيط. بالنسبة لبعض الأنواع، رفعهقد تظهر ردود الثغور أوراق مختلفة من ليترك على محطة سليمة 16،32. ومع ذلك، لعدة أنواع تقدر ز ق باستخدام هذه الآلية كانت مماثلة لقياس القيم على النباتات سليمة مع porometer للأوراق نبات Ψ في منتصف اليوم 16 (الشكل 2).

    يمكن تطبيق هذه الآلية الفسيولوجية على بصيرة، أي التحقيق في ديناميات أوراق الأساس في بناء والتشريح، وردودها على العوامل البيئية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام طريقة لمقارنة النباتات من الأنواع نظرا نمت في ظل ظروف مختلفة، أو من مختلف الأعمار، أو لمقارنة أنواع مختلفة من النباتات تتكيف مع البيئات المختلفة.

    عن طريق بناء منحنيات الضعف ورقة، يمكن للمرء الحصول على معلومات حول آليات التحمل الأنواع للجفاف. خلال الجفاف، وقد ثبت التجويف وانهيار الخلية تحدث في الخشب ورقة من بعض يمكن الأنواع، وانكماش الخلايا في نسيج الورقة المتوسط ​​خلال الجفاف يؤثر أيضا حركة المياه (تم استعراضها في 14). وستكون هناك حاجة إلى دراسات مستقبلية تحديد الأهمية النسبية لكل من هذه العمليات في القيادة تراجع رقة وإغلاق الثغور K.

    الإشعاع هو أيضا عامل قوي التأثير K الأوراق وتناسب هذه الآلية عاليا للقياسات الإشعاعية في إطار عالية. يجب الاستجابة المشتركة للaquaporins لالإشعاعية والجفاف كسب الكثير من الاهتمام. الإشعاع مرتفع يؤدي إلى زيادة التعبير و / أو تفعيل aquaporins التي تسمح أسرع تدفق المياه من خلال الخلايا الحية، وزيادة K ورقة، في حين يؤدي الجفاف إلى انخفاض التعبير و / أو إلغاء activatation من aquaporins، والحد من أوراق K. الآثار مجتمعة في الإشعاعية وإمدادات المياه على أوراق K تتطلب مزيدا من التحقيق 4،10،16،33.

    خيمة "> وعلاوة على ذلك، عبر الأنواع، كانت K أوراق وتعرضها المتعلقة توزيعات الأنواع فيما يتعلق إمدادات المياه وغيرها من الموارد ضوء 3،13،24. الأنواع من المناطق الجافة تميل إلى إظهار مقاومة أكبر للانخفاض الهيدروليكية، التي تواجه أكثر سلبية إمكانات ماء التربة، من خلال الحفاظ على ورقة K عالية في أكثر إمكانات المياه السلبية، فإنها يمكن أن الحفاظ على ارتفاع ز ق ومواصلة التقاط CO 2 لعملية التمثيل الضوئي 13،14. وهكذا، فإن دراسة خصائص الهيدروليكية ورقة يقدم أفكارا على مستوى الخلية، ورقة، وكلها النباتية وردودها على البيئة، ومن المرجح أن تسفر عن العديد من الاكتشافات الجديدة الهامة على جميع المستويات.

    Disclosures

    الإعلان عن أي تضارب في المصالح.

    Acknowledgements

    ونحن ممتنون إلى أربعة المراجعين مجهول لتحسين مخطوطة، والمؤسسة الوطنية للعلوم (المنح IOS-0546784) للحصول على الدعم.

    References

    1. Tyree, M. T., Zimmermann, M. H. Xylem Structure and the Ascent of Sap. Springer (2002).
    2. Lawlor, D. W., Cornic, G. Photosynthetic carbon assimilation and associated metabolism in relation to water deficits in higher plants. Plant Cell Environ. 25, 275-294 (2002).
    3. Sack, L., Holbrook, N. M. Leaf hydraulics. Annual Review of Plant Biology. 57, 361-381 (2006).
    4. Cochard, H., et al. Putative role of aquaporins in variable hydraulic conductance of leaves in response to light. Plant Physiol. 143, 122-133 (2007).
    5. Johnson, D. M., Meinzer, F. C., Woodruff, D. R., McCulloh, K. A. Leaf xylem embolism, detected acoustically and by cryo-SEM, corresponds to decreases in leaf hydraulic conductance in four evergreen species. Plant Cell Environ. 32, 828-836 (2009).
    6. Cochard, H., Froux, F., Mayr, F. F. S., Coutand, C. Xylem wall collapse in water-stressed pine needles. Plant Physiol. 134, 401-408 (2004).
    7. Blackman, C. J., Brodribb, T. J., Jordan, G. J. Leaf hydraulic vulnerability is related to conduit dimensions and drought resistance across a diverse range of woody angiosperms. New Phytol. 188, 1113-1123 (2010).
    8. Nardini, A., Salleo, S., Raimondo, F. Changes in leaf hydraulic conductance correlate with leaf vein embolism in Cercis siliquastrum L. Trees-- Structure and Function. 17, 529-534 (2003).
    9. Trifilo, P., Nardini, A., Lo Gullo, H. A., Salleo, S. Vein cavitation and stomatal behaviour of sunflower (Helianthus annuus) leaves under water limitation. Physiol. Plant. 119, 409-417 (2003).
    10. Shatil-Cohen, A., Attia, Z., Moshelion, M. Bundle-sheath cell regulation of xylem-mesophyll water transport via aquaporins under drought stress: a target of xylem-borne ABA. Plant J. 67, 72-80 (2011).
    11. Engelbrecht, B. M. J., Velez, V., Tyree, M. T. Hydraulic conductance of two co-occuring neotropical understory shrubs with different habitat preferences. Ann. For. Sci. 57, 201-208 (2000).
    12. Sheffield, J., Wood, E. F. Projected changes in drought occurrence under future global warming from multi-model multi-scenario, IPCC AR4 simulations. Climate Dynamics. 31, 79-105 (2008).
    13. Blackman, C. J., Brodribb, T. J., Jordan, G. J. Leaf hydraulic vulnerability influences species' bioclimatic limits in a diverse group of woody angiosperms. Oecologia. 168, 1-10 (2012).
    14. Scoffoni, C., McKown, A. D., Rawls, M., Sack, L. Dynamics of leaf hydraulic conductance with water status: quantification and analysis of species differences under steady-state. J. Exp. Bot. 63, 643-658 (2012).
    15. Sack, L., Melcher, P. J., Zwieniecki, M. A., Holbrook, N. M. The hydraulic conductance of the angiosperm leaf lamina: a comparison of three measurement methods. J. Exp. Bot. 53, 2177-2184 (2002).
    16. Guyot, G., Scoffoni, C., Sack, L. Combined impacts of irradiance and dehydration on leaf hydraulic conductance: insights into vulnerability and stomatal control. Plant, Cell & Environment. 35, 857-871 (2012).
    17. Scoffoni, C., Pou, A., Aasamaa, K., Sack, L. The rapid light response of leaf hydraulic conductance: new evidence from two experimental methods. Plant Cell Environ. 31, 1803-1812 (2008).
    18. Pasquet-Kok, J., Creese, C. Turning over a new "leaf": multiple functional significances of leaves versus phyllodes in Hawaiian Acacia koa. Plant, Cell & Environment. 33, 2084-2100 (2010).
    19. Weast, R. C. Handbook of Chemistry and Physics. CRC Press (1974).
    20. Yang, S. D., Tyree, M. T. Hydraulic resistance in Acer saccharum shoots and its influence on leaf water potential and transpiration. Tree Physiol. 12, 231-242 (1993).
    21. Pearcy, R. W., Schulze, E. -D., Zimmermann, R. Plant Physiological Ecology: Field Methods and Instrumentation. Pearcy, R. W., Ehleringer, J. R., Mooney, H. A., Rundel, P. W. 137-160 Kluwer Academic (2000).
    22. Buck, A. L. New equations for computing vapor-pressure and enhancement factor. Journal of Applied Meteorology. 20, 1527-1532 (1981).
    23. Biometry. Sokal, R. R., Rohlf, F. J. Freeman, W.H (1995).
    24. Scoffoni, C., Rawls, M., McKown, A., Cochard, H., Sack, L. Decline of leaf hydraulic conductance with dehydration: relationship to leaf size and venation architecture. Plant Physiol. 156, 832-843 (2011).
    25. Sack, L., Tyree, M. T. Vascular Transport in Plants. Holbrook, N. M., Zweiniecki, M. A. Elsevier/Academic Press (2005).
    26. Nardini, A., Tyree, M. T., Salleo, S. Xylem cavitation in the leaf of Prunus laurocerasus and its impact on leaf hydraulics. Plant Physiol. 125, 1700-1709 (2001).
    27. Brodribb, T. J., Holbrook, N. M. Stomatal closure during leaf dehydration, correlation with other leaf physiological traits. Plant Physiol. 132, 2166-2173 (2003).
    28. Blackman, C. J., Brodribb, T. J. Two measures of leaf capacitance: insights into the water transport pathway and hydraulic conductance in leaves. Funct. Plant Biol. 38, 118-126 (2011).
    29. Nardini, A., Raimondo, F., Lo Gullo, M. A., Salleo, S. Leafminers help us understand leaf hydraulic design. Plant Cell Environ. 33, 1091-1100 (2010).
    30. Sheriff, D. W. Evaporation sites and distillation in leaves. Ann. Bot. 41, 1081-1082 (1977).
    31. Canny, M. J., Huang, C. X. Leaf water content and palisade cell size. New Phytol. 170, 75-85 (2006).
    32. Santiago, L. S., Mulkey, S. S. A test of gas exchange measurements on excised canopy branches of ten tropical tree species. Photosynthetica. 41, 343-347 (2003).
    33. Sack, L., Cowan, P. D., Jaikumar, N., Holbrook, N. M. The 'hydrology' of leaves: co-ordination of structure and function in temperate woody species. Plant Cell Environ. 26, 1343-1356 (2003).

    Comments

    0 Comments

    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Metrics

    Waiting
    simple hit counter