Die Verwendung von hochauflösenden Infrarot-Thermografie (HRIT) für das Studium der Ice Ice Keimbildung und Ausbreitung in Pflanzen

Summary

Hier stellen wir ein Protokoll vor, das es ermöglicht, Orte der Eisbildung und Wege der Eisausbreitung in Pflanzen mit Hilfe der hochauflösenden Infrarot-Thermografie (HRIT) zu visualisieren.

Abstract

Frostereignisse, die auftreten, wenn Pflanzen aktiv wachsen, können ein tödliches Ereignis sein, insbesondere wenn die Pflanze keine Frosttoleranz hat. Solche Frostereignisse haben oft verheerende Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Produktion und können auch eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der Gemeinschaftsstruktur in natürlichen Pflanzenpopulationen spielen, insbesondere in alpinen, subarktischen und arktischen Ökosystemen. Daher kann ein besseres Verständnis des Gefrierprozesses in Pflanzen eine wichtige Rolle bei der Entwicklung von Methoden des Frostschutzes und dem Verständnis von Mechanismen der Frostvermeidung spielen. Hier beschreiben wir ein Protokoll zur Visualisierung des Gefrierprozesses in Pflanzen mittels hochauflösender Infrarot-Thermografie (HRIT). Der Einsatz dieser Technologie ermöglicht es, die Hauptorte der Eisbildung in Pflanzen, die Ausbreitung von Eis und das Vorhandensein von Eisbarrieren zu bestimmen. Darüber hinaus ermöglicht es die Untersuchung der Rolle von extrinsischen und intrinsischen Nukleatoren bei der Bestimmung der Temperatur, bei der Pflanzen gefrieren, und die Bewertung der Fähigkeit verschiedener Verbindungen, entweder den Gefrierprozess zu beeinflussen oder die Gefriertoleranz zu erhöhen. Die Verwendung von HRIT ermöglicht es, die vielen Anpassungen zu visualisieren, die sich in Pflanzen entwickelt haben, die sich direkt oder indirekt auf den Gefrierprozess auswirken und es den Pflanzen letztendlich ermöglichen, Frostereignisse zu überleben.

Introduction

Eisigen Temperaturen, die beim Pflanzen aktiv wachsenden auftreten kann tödlich sein, vor allem, wenn die Anlage hat wenig oder keine Frosttoleranz. Solche Frost Ereignisse haben oft verheerende Auswirkungen auf die landwirtschaftliche Produktion und können auch eine wichtige Rolle bei der Gestaltung der Gemeinschaftsstruktur in natürlichen Populationen von Pflanzen, vor allem im alpinen, subarktischen und arktischen Ökosysteme ^1-6. Episoden starker Frühlingsfrösten haben große Auswirkungen auf Obstproduktion in den USA und Südamerika in den letzten Jahren ^7-9 hatten und wurden von der frühen Beginn der warmen Wetter, gefolgt von mehr typische m....

Protocol

1. Herstellung von Pflanzenmaterialien

1. Verwenden Sie entweder Blätter oder ganze Pflanzen unterliegen Pflanzenmaterial (Hosta spp. Oder Phaseolus vulgaris).

2. Herstellung von Wasserlösungen, die Eisnukleation Aktiv (INA) Bacteria

1. Kultur der INA Bakterium Pseudomonas syringae (Stamm Cit-7) in Petrischalen bei 25 ° C auf Pseudomonas Agar F mit 10 g / l 100% Glycerin gemäß den Hersteller Richtung vorbereitet.
2. Nach Kulturen ausreichend, bei 4 ° C gezüchtet, bis sie benötigt aber halten Sie bei 4 ° C für zwei Tage vor der ein hohes Maß an Eiskeimbildungsaktivität gewährleisten. ....

Results

Ice-Keimbildungsaktivität der Ice + Bakterium Pseudomonas syringae (Stamm Cit-7)

Ein 10 ul Tropfen Wasser und 10 ul Wasser, P. syringae (Cit-7) wurden auf der Oberfläche eines abaxial Hosta Blatt gelegt (Hosta spp.) (Figur 4). Wie dargestellt, ist der Wassertropfen, die die INA Bakterien erstarrte erste und war für das Blatt zu induzieren zu frieren, während der Tropfen Wasser auf der Blattoberfläche blieb nicht gefrorenen verantwortlich.

Discussion

Wasser hat die Fähigkeit, auf Temperaturen von weit unter 0 ° C und der Temperatur, bei der Wasser gefriert können ziemlich variabel sein, zu unterkühlen. ³⁶ Die Temperaturgrenze für die Unterkühlung von reinem Wasser beträgt etwa -40 ° C und wird als die homogene Keimpunkt definiert. Wenn Wasser gefriert bei Temperaturen wärmer als -40 ° C wird durch die Anwesenheit von heterogenen Keimbildnern, dass gebracht ermöglichen kleinen Eis Embryonen zu bilden, die dann als Katalysator für die Bildung von Eis und Wa.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Infrarotkamera	FLIR	SC-660	Viele Modelle je nach Anwendung verfügbar
Infrarot-Analysesoftware	FLIR	ResearchIR 4.10.2.5	$3.500
Pseudomonas syringae (Stamm Cit-7)			Mit freundlicher Verfügung von Dr. Steven Lindow, University of California  Berkeley icelab@berkeley.edu
Pseudomonas-Agar F	Fisher Scientific	DF0448-17-1