12 octobre 2015
Démêler comment physiologie et la morphologie sont liés permet une meilleure compréhension du fonctionnement mécanique de feuilles de la plante. Nous présentons à la fois une procédure pour dériver des paramètres de régulation stomatique à partir de mesures de la conductance stomatique et des corrélations avec des traits traditionnels de feuille fonctionnelle.
L’objectif général de cette procédure est de relier les propriétés écophysiologiques aux propriétés morphologiques des feuilles afin de mieux comprendre le fonctionnement de l’écosystème dans diverses communautés végétales. Pour ce faire, il faut d’abord mesurer la conductance de la stomie au cours de la journée, puis extraire les paramètres pertinents qui décrivent le contrôle de la stomie chez les différentes espèces. La deuxième étape consiste à mesurer la taille et la densité de la stomie à l’aide d’un microscope.
Ensuite, les traits des nervures foliaires sont évalués. La dernière étape consiste à relier les caractéristiques morphologiques et anatomiques aux propriétés écophysiologiques des espèces végétales. Cela permet une compréhension mécaniste plus profonde des feuilles des plantes, comme on le voit ici pour l’exemple de la fermeture somatique, lorsque l’air devient plus sec pour différentes espèces avec des traits foliaires différents.
L’idée générale de notre étude est d’utiliser des caractéristiques foliaires facilement mesurables comme approximations pour les fonctions clés de la plante qui nécessitent un effort important si elles sont mesurées directement. L’objectif principal de ce protocole est de relier plusieurs traits foliaires évalués par la vallée à une certaine régulation, ce qui est un aspect clé dans une stratégie végétale pour équilibrer l’utilisation de l’eau et la croissance. Choisissez des feuilles de différentes espèces et individus selon un motif reproductible.
Par exemple, choisissez des feuilles qui ont la même hauteur, la même exposition, la même position dans la plante si possible, uniquement à partir du même nœud et uniquement d’une catégorie telle que le soleil ou l’ombre. Feuilles. Ne mesurez que les feuilles en bonne santé et pleinement développées. Marquez les feuilles sur les individus pour vous assurer que les mesures répétées sont effectuées sur la même feuille.
À l’aide d’un paramètre d’état stationnaire, préparez-vous à mesurer la conductance stoate uniquement à la surface de la feuille, tout en évitant la nervure médiane et les fortes nervures des feuilles. Commencez les mesures tôt le matin avant le lever du soleil. En prenant cinq à 10 mesures répétées jusqu’à ce que les valeurs de conductance de la stomie stomiennes, on constate une nette baisse à midi.
Une série de mesures quotidiennes fournira de bonnes données pour analyser les relations entre le déficit de pression de vapeur et la conductance métallique STO. Avec chaque mesure de conductance Dooma, enregistrez la température et l’humidité relative, de préférence avec des enregistreurs portables pour mesurer directement les conditions en possession de la même feuille. Utilisez la formule de Roche Magnus d’août pour calculer le déficit de pression de vapeur.
Maintenant, par espèce, toutes les données de conductance stomale contre le déficit de pression de vapeur. Combinaison de tous les parcours quotidiens de feuilles individuelles en une seule analyse par espèce. Extrayez la valeur maximale observée à partir des données de conductance stomale en recherchant la valeur maximale pour mettre le modèle à l’échelle.
Pour la comparabilité par espèce. Divisez les valeurs observées par la valeur maximale observée pour cette espèce. Pour chaque espèce, régresser la logique de la conductance stomique au déficit de pression de vapeur, et le terme quadratique du déficit de pression de vapeur à l’aide d’un modèle linéaire généralisé avec une distribution d’erreur binomiale.
Ensuite, extrayez le paramètre de régulation stoate pour chaque espèce en calculant les valeurs maximales absolues modélisées de conductance stomate ou GS max. Pour ce faire, calculez le déficit de pression de vapeur à la conductance stomale maximale en mettant la dérivée première de cette courbe à zéro, ce qui donne que l’ajustement maximal de A VPD GS est égal à moins B sur deux. Un insert VPD GS max s’insère dans la formule de la courbe et l’élève à la puissance E pour obtenir un ajustement maximal.
Calculez la moyenne de toutes les mesures de conductance par espèce pour calculer les valeurs relatives à partir du modèle à l’échelle. Extrayez les valeurs de conductance nooma et de déficit de pression de vapeur pour les deux points suivants, les valeurs de déficit de conductance et de pression de vapeur au maximum du modèle et le déficit de pression de vapeur au deuxième point d’inflexion de la courbe. Multipliez ces valeurs par GS max pour obtenir des valeurs absolues de conductance d’hermine.
Pour ces points. Prélevez des échantillons, de préférence sur les mêmes feuilles que celles qui ont été utilisées pour les mesures de conductance stoate. Si cela n’est pas possible, appliquez la même procédure de sélection que celle qui a été appliquée pour choisir les feuilles pour les mesures de conductance somatique S, de préférence sur les mêmes individus.
Si les échantillons ne peuvent pas être traités immédiatement, stockez-les dans de l’alcool à 70 %. Appliquez une fine couche de vernis à ongles incolore à séchage rapide sur un échantillon frais. Une fois le vernis à ongles sorti, décollez doucement l’empreinte de la feuille et procédez à l’analyse microscopique.
Comme pour un échantillon de feuille normal, connectez une caméra à un microscope optique capable d’agrandir entre 40 et 400 fois après que la caméra est connectée au microscope. Faites correspondre les photos prises à l’agrandissement optique et à la résolution de l’image à l’aide d’une échelle utilisant un logiciel de traitement d’image open source comme Image J.Analysez ces images. Dessinez une forme avec l’outil de forme de l’outil d’analyse d’image sur l’image dans une zone sans saleté, empreintes de pouce, zones endommagées ou grandes nervures de feuilles.
Comptez la stomie S dans cette zone ainsi que dans au moins 50 000 microns carrés par échantillon. Mesurez la longueur et la faible longueur des cellules de garde stomatiques S. Calculez le nombre de S par millimètre carré pour blanchir les feuilles.
Laissez-les au moins 72 heures dans une solution à 50 % de coloriseur, en chauffant la solution jusqu’à 30 degrés Celsius. Rincez ensuite les feuilles plusieurs fois à l’eau. Adaptez le processus de blanchiment à l’espèce spécifique en fonction des caractéristiques de leurs feuilles pour colorer les feuilles.
Placez-les dans de l’éthanol à 99 %, colorez-les pendant deux à 30 minutes dans une solution à 1 % de sinus. Après la coloration, rincez les feuilles plusieurs fois à l’eau. Si les feuilles sont trop profondément tachées, un peu plus de temps.
Un éthanol ou un décolorisateur peut aider à analyser les échantillons. Numérisez les feuilles à l’aide d’un scanner à rétroéclairage à une résolution d’environ 1 200 points par pouce. Faites correspondre les numérisations prises à la résolution de l’image à l’aide d’une échelle pour vous assurer que la longueur des pixels peut être retracée jusqu’aux mesures de longueur absolues de la feuille numérisée.
Mesurez la surface, la circonférence, la longueur et la largeur des feuilles. Calculez plusieurs indices tels que le rapport entre la longueur et la largeur ou le rapport entre la circonférence et la surface. Découpez ensuite un rectangle d’un à un centimètre au milieu de l’image.
Mesurez le diamètre des veines de premier et de second ordre. Mesurez la longueur de toutes les veines de premier ordre. Dans ce quadrant, vous trouverez ici des graphiques de modèles ajustés pour les données de conductance stomale jusqu’à la régression du déficit de pression de vapeur pour toutes les espèces.
Les différentes lignes colorées représentent chaque port de feuille, les lignes noires représentant les espèces à feuilles persistantes et les lignes rouges représentant les espèces à feuilles caduques. L’exploration des liens entre les modèles de régulation de la conductance de l’hermine et les traits foliaires révèle que le déficit de pression de vapeur au point d’inflexion diminuait avec la densité de la soad et l’indice d’hermine et augmentait avec la teneur en carbone des feuilles. En revanche, aucun paramètre de conductance somatique n’a montré de relation claire avec le port des feuilles.
La forte variation entre les deux groupes de port foliaire montre que différents mécanismes de régulation existent à la fois au sein du groupe des feuilles persistantes et des feuilles assidues. Lors de l’application de cette procédure, il est important d’ajuster les détails des traitements aux propriétés spécifiques des feuilles. Étant donné que les traits foliaires montrent une grande variation entre les espèces Suite à cette procédure, nos traits morphologiques foliaires peuvent également être liés à d’autres caractéristiques écophysiologiques telles que le xim.
La sensibilité à la cavitation ou à la connectivité hydraulique spécifique, encore une fois, aide à comprendre les réponses planifiées à la sécheresse. Nous espérons que notre vidéo inspirera l’utilisation des traits morphologiques des feuilles et la recherche sur la biodiversité fonctionnelle dans le but de prédire le fonctionnement de l’écosystème à partir de traits facilement mesurables.
Cette étude explore la relation entre les caractéristiques physiologiques et morphologiques des feuilles des plantes afin d'améliorer la compréhension du fonctionnement des écosystèmes. La méthodologie consiste à mesurer la conductance stomatique et à l'associer aux traits foliaires pour déterminer les paramètres régissant la régulation stomatique.
La quantification de la relation entre la conductance stomatique et les traits fonctionnels des feuilles permet la modélisation prédictive de l'utilisation de l'eau par les plantes et de leurs stratégies physiologiques, offrant des connaissances transférables pour l'amélioration des cultures et la modélisation des écosystèmes. Cette approche renforce la détection mécanistique des risques en phase précoce de découverte en reliant des indicateurs morphologiques à des réponses écophysiologiques, facilitant ainsi une hiérarchisation ajustée au risque dans le choix des caractéristiques végétales. L'intégration de ces mesures dans les flux de recherche et développement renforce la fiabilité prédictive pour la sélection guidée par les traits et la recherche sur la biodiversité fonctionnelle.
Cette méthode s'intègre à la continuité découverte-validation en fournissant des mesures normalisées et quantitatives de caractères phénotypiques qui informent à la fois la découverte précoce et la recherche translationnelle en recherche et développement végétal.