Name: מדידת מוליכות עלה הידראוליים ומוליכות הפיוניות והתגובות שלהם לקרינה והתייבשות שימוש בשיטת אידוי השטף (EFM) (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-12-31T12:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 11 s
Description: למד שיטת אידוי השטף למדידת מוליכות עלה הידראוליים ומוליכות הפיוניות בצמחים. טכניקה זו מאפשרת הערכת תגובות לקרינה ולהתייבשות ומספקת תובנות לגבי שימוש במים וסתגלות אקולוגית.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

אנו אסירי תודה לארבעה מבקרים אנונימיים לשיפור כתב היד, והקרן הלאומי למדע (גרנט IOS-0546784) לקבלת תמיכה.

<ol><li>Tyree, M. T., Zimmermann, M. H. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aTyree%2C+MT+%22Xylem+Structure+and+the+Ascent+of+Sap%22">Xylem Structure and the Ascent of Sap</a>. , Springer. (2002).</li>
<li>Lawlor, D. W., Cornic, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Photosynthetic+carbon+assimilation+and+associated+metabolism+in+relation+to+water+deficits+in+higher+plants%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell+Environ%22%5BJournal%5D)">Photosynthetic carbon assimilation and associated metabolism in relation to water deficits in higher plants.</a> Plant Cell Environ. 25, 275-294 (2002).</li>
<li>Sack, L., Holbrook, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leaf+hydraulics%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Plant+Biology%22%5BJournal%5D)">Leaf hydraulics.</a> Annual Review of Plant Biology. 57, 361-381 (2006).</li>
<li>Cochard, H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Putative+role+of+aquaporins+in+variable+hydraulic+conductance+of+leaves+in+response+to+light%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">Putative role of aquaporins in variable hydraulic conductance of leaves in response to light.</a> Plant Physiol. 143, 122-133 (2007).</li>
<li>Johnson, D. M., Meinzer, F. C., Woodruff, D. R., McCulloh, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leaf+xylem+embolism%2C+detected+acoustically+and+by+cryo-SEM%2C+corresponds+to+decreases+in+leaf+hydraulic+conductance+in+four+evergreen+species%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell+Environ%22%5BJournal%5D)">Leaf xylem embolism, detected acoustically and by cryo-SEM, corresponds to decreases in leaf hydraulic conductance in four evergreen species.</a> Plant Cell Environ. 32, 828-836 (2009).</li>
<li>Cochard, H., Froux, F., Mayr, F. F. S., Coutand, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Xylem+wall+collapse+in+water-stressed+pine+needles%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">Xylem wall collapse in water-stressed pine needles.</a> Plant Physiol. 134, 401-408 (2004).</li>
<li>Blackman, C. J., Brodribb, T. J., Jordan, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leaf+hydraulic+vulnerability+is+related+to+conduit+dimensions+and+drought+resistance+across+a+diverse+range+of+woody+angiosperms%5BTitle%5D)+AND+%22New+Phytol%22%5BJournal%5D)">Leaf hydraulic vulnerability is related to conduit dimensions and drought resistance across a diverse range of woody angiosperms.</a> New Phytol. 188, 1113-1123 (2010).</li>
<li>Nardini, A., Salleo, S., Raimondo, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Changes+in+leaf+hydraulic+conductance+correlate+with+leaf+vein+embolism+in+Cercis+siliquastrum+L%5BTitle%5D)+AND+%22Trees--+Structure+and+Function%22%5BJournal%5D)">Changes in leaf hydraulic conductance correlate with leaf vein embolism in Cercis siliquastrum L.</a> Trees-- Structure and Function. 17, 529-534 (2003).</li>
<li>Trifilo, P., Nardini, A., Lo Gullo, H. A., Salleo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vein+cavitation+and+stomatal+behaviour+of+sunflower+%28Helianthus+annuus%29+leaves+under+water+limitation%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Plant%22%5BJournal%5D)">Vein cavitation and stomatal behaviour of sunflower (Helianthus annuus) leaves under water limitation.</a> Physiol. Plant. 119, 409-417 (2003).</li>
<li>Shatil-Cohen, A., Attia, Z., Moshelion, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Bundle-sheath+cell+regulation+of+xylem-mesophyll+water+transport+via+aquaporins+under+drought+stress%3A+a+target+of+xylem-borne+ABA%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+J%22%5BJournal%5D)">Bundle-sheath cell regulation of xylem-mesophyll water transport via aquaporins under drought stress: a target of xylem-borne ABA.</a> Plant J. 67, 72-80 (2011).</li>
<li>Engelbrecht, B. M. J., Velez, V., Tyree, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydraulic+conductance+of+two+co-occuring+neotropical+understory+shrubs+with+different+habitat+preferences%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+For.+Sci%22%5BJournal%5D)">Hydraulic conductance of two co-occuring neotropical understory shrubs with different habitat preferences.</a> Ann. For. Sci. 57, 201-208 (2000).</li>
<li>Sheffield, J., Wood, E. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Projected+changes+in+drought+occurrence+under+future+global+warming+from+multi-model+multi-scenario%2C+IPCC+AR4+simulations%5BTitle%5D)+AND+%22Climate+Dynamics%22%5BJournal%5D)">Projected changes in drought occurrence under future global warming from multi-model multi-scenario, IPCC AR4 simulations.</a> Climate Dynamics. 31, 79-105 (2008).</li>
<li>Blackman, C. J., Brodribb, T. J., Jordan, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leaf+hydraulic+vulnerability+influences+species%27+bioclimatic+limits+in+a+diverse+group+of+woody+angiosperms%5BTitle%5D)+AND+%22Oecologia%22%5BJournal%5D)">Leaf hydraulic vulnerability influences species' bioclimatic limits in a diverse group of woody angiosperms.</a> Oecologia. 168, 1-10 (2012).</li>
<li>Scoffoni, C., McKown, A. D., Rawls, M., Sack, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Dynamics+of+leaf+hydraulic+conductance+with+water+status%3A+quantification+and+analysis+of+species+differences+under+steady-state%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Bot%22%5BJournal%5D)">Dynamics of leaf hydraulic conductance with water status: quantification and analysis of species differences under steady-state.</a> J. Exp. Bot. 63, 643-658 (2012).</li>
<li>Sack, L., Melcher, P. J., Zwieniecki, M. A., Holbrook, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+hydraulic+conductance+of+the+angiosperm+leaf+lamina%3A+a+comparison+of+three+measurement+methods%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Exp.+Bot%22%5BJournal%5D)">The hydraulic conductance of the angiosperm leaf lamina: a comparison of three measurement methods.</a> J. Exp. Bot. 53, 2177-2184 (2002).</li>
<li>Guyot, G., Scoffoni, C., Sack, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Combined+impacts+of+irradiance+and+dehydration+on+leaf+hydraulic+conductance%3A+insights+into+vulnerability+and+stomatal+control%5BTitle%5D)+AND+%22Plant%2C+Cell+%26+Environment%22%5BJournal%5D)">Combined impacts of irradiance and dehydration on leaf hydraulic conductance: insights into vulnerability and stomatal control.</a> Plant, Cell & Environment. 35, 857-871 (2012).</li>
<li>Scoffoni, C., Pou, A., Aasamaa, K., Sack, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+rapid+light+response+of+leaf+hydraulic+conductance%3A+new+evidence+from+two+experimental+methods%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell+Environ%22%5BJournal%5D)">The rapid light response of leaf hydraulic conductance: new evidence from two experimental methods.</a> Plant Cell Environ. 31, 1803-1812 (2008).</li>
<li>Pasquet-Kok, J., Creese, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Turning+over+a+new+%22leaf%22%3A+multiple+functional+significances+of+leaves+versus+phyllodes+in+Hawaiian+Acacia+koa%5BTitle%5D)+AND+%22Plant%2C+Cell+%26+Environment%22%5BJournal%5D)">Turning over a new "leaf": multiple functional significances of leaves versus phyllodes in Hawaiian Acacia koa.</a> Plant, Cell & Environment. 33, 2084-2100 (2010).</li>
<li>Weast, R. C. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWeast%2C+RC+%22Handbook+of+Chemistry+and+Physics%22">Handbook of Chemistry and Physics</a>. , 54th, CRC Press. (1974).</li>
<li>Yang, S. D., Tyree, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Hydraulic+resistance+in+Acer+saccharum+shoots+and+its+influence+on+leaf+water+potential+and+transpiration%5BTitle%5D)+AND+%22Tree+Physiol%22%5BJournal%5D)">Hydraulic resistance in Acer saccharum shoots and its influence on leaf water potential and transpiration.</a> Tree Physiol. 12, 231-242 (1993).</li>
<li>Pearcy, R. W., Schulze, E. -D., Zimmermann, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPearcy%2C+RW+%22Plant+Physiological+Ecology%3A+Field+Methods+and+Instrumentation%22">Plant Physiological Ecology: Field Methods and Instrumentation</a>. Pearcy, R. W., Ehleringer, J. R., Mooney, H. A., Rundel, P. W. , Kluwer Academic. 137-160 (2000).</li>
<li>Buck, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+equations+for+computing+vapor-pressure+and+enhancement+factor%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Applied+Meteorology%22%5BJournal%5D)">New equations for computing vapor-pressure and enhancement factor.</a> Journal of Applied Meteorology. 20, 1527-1532 (1981).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Biometry%22">Biometry</a>. Sokal, R. R., Rohlf, F. J. , 3rd, Freeman, W.H. (1995).</li>
<li>Scoffoni, C., Rawls, M., McKown, A., Cochard, H., Sack, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Decline+of+leaf+hydraulic+conductance+with+dehydration%3A+relationship+to+leaf+size+and+venation+architecture%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">Decline of leaf hydraulic conductance with dehydration: relationship to leaf size and venation architecture.</a> Plant Physiol. 156, 832-843 (2011).</li>
<li>Sack, L., Tyree, M. T. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSack%2C+L+%22Vascular+Transport+in+Plants%22">Vascular Transport in Plants</a>. Holbrook, N. M., Zweiniecki, M. A. , Elsevier/Academic Press. (2005).</li>
<li>Nardini, A., Tyree, M. T., Salleo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Xylem+cavitation+in+the+leaf+of+Prunus+laurocerasus+and+its+impact+on+leaf+hydraulics%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">Xylem cavitation in the leaf of Prunus laurocerasus and its impact on leaf hydraulics.</a> Plant Physiol. 125, 1700-1709 (2001).</li>
<li>Brodribb, T. J., Holbrook, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Stomatal+closure+during+leaf+dehydration%2C+correlation+with+other+leaf+physiological+traits%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">Stomatal closure during leaf dehydration, correlation with other leaf physiological traits.</a> Plant Physiol. 132, 2166-2173 (2003).</li>
<li>Blackman, C. J., Brodribb, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Two+measures+of+leaf+capacitance%3A+insights+into+the+water+transport+pathway+and+hydraulic+conductance+in+leaves%5BTitle%5D)+AND+%22Funct.+Plant+Biol%22%5BJournal%5D)">Two measures of leaf capacitance: insights into the water transport pathway and hydraulic conductance in leaves.</a> Funct. Plant Biol. 38, 118-126 (2011).</li>
<li>Nardini, A., Raimondo, F., Lo Gullo, M. A., Salleo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leafminers+help+us+understand+leaf+hydraulic+design%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell+Environ%22%5BJournal%5D)">Leafminers help us understand leaf hydraulic design.</a> Plant Cell Environ. 33, 1091-1100 (2010).</li>
<li>Sheriff, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaporation+sites+and+distillation+in+leaves%5BTitle%5D)+AND+%22Ann.+Bot%22%5BJournal%5D)">Evaporation sites and distillation in leaves.</a> Ann. Bot. 41, 1081-1082 (1977).</li>
<li>Canny, M. J., Huang, C. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leaf+water+content+and+palisade+cell+size%5BTitle%5D)+AND+%22New+Phytol%22%5BJournal%5D)">Leaf water content and palisade cell size.</a> New Phytol. 170, 75-85 (2006).</li>
<li>Santiago, L. S., Mulkey, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+test+of+gas+exchange+measurements+on+excised+canopy+branches+of+ten+tropical+tree+species%5BTitle%5D)+AND+%22Photosynthetica%22%5BJournal%5D)">A test of gas exchange measurements on excised canopy branches of ten tropical tree species.</a> Photosynthetica. 41, 343-347 (2003).</li>
<li>Sack, L., Cowan, P. D., Jaikumar, N., Holbrook, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+%27hydrology%27+of+leaves%3A+co-ordination+of+structure+and+function+in+temperate+woody+species%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell+Environ%22%5BJournal%5D)">The 'hydrology' of leaves: co-ordination of structure and function in temperate woody species.</a> Plant Cell Environ. 26, 1343-1356 (2003).</li>
</ol>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

שיטת שטף האידוי הציגה כאן מאפשרת קביעה מהירה יחסית (30 דקות) של מוליכות הידראוליות עלה במעבדה עם מדידה סימולטנית של מוליכות הפיוניות. EFM הוא כה השיטה שרוב מקרוב אחרי המסלול הטבעי של מים בעלים, בהתחשב בכך שמים מתאדה בairspaces העלים ומפזרים מהפיוניות 15. מספר השיטות ניסיוניות אחרות לקביעת עלה K קיים 25, עם שלושה להיות נפוצים במיוחד. (1) בשיטת הזרימה בלחץ הגבוהה (HPFM), מים נדחפו דרך העלה בלחץ גבוה 15,26. עם זאת, עקומות פגיעות לא ניתן להשיג בשיטה זו משום שלחצים חיוביים מיושמים רשאיים למלא ותסחיפי רקמות rehydrate mesophyll. (2) בשיטת התייבשות קינטיקה (RKM), K עלה מחושב באמצעות האנלוגיה בין ההתייבשות של עלים מיובשים עם charging של קבלים בסדרה עם נגדים 27,28. שיטה זו היא מהירה, אך לא לשחזר המערכת השלמה של מסלולי transpirational טבעיים בעלה ולא לשנות בקלות כדי לאפשר מדידה של עלים התאקלמו לקרינה גבוהה. (3) בשיטת משאבת הוואקום (VPM) העלה ממוקם בתא, פטוטרתו מחוברת למקור מים על איזון, ואילו חללים של עוצמות שונות חלים על אובדן מי נהיגת העלה מן העלה 15,26. שיטה זו יכולה להיות זמן רב. מדידות באמצעות כל השלוש השיטות שמצאו לתת תוצאות עקביות 15,28,29, ובכך EFM משמש לעתים קרובות נתונים שמבוסס עליה תנועת מים transpirational, ומהירותו היחסית, והשינוי שלה למדידת עלה K בתנאים שונים. כל השיטות הטיפוסיות המשמשות לקביעת עלה K לערב רמה אי ודאות בכימות ACCurately הכח המניע מקביל דיות 25. בEFM, עלה ΔΨ משמש לחישוב עלה K הוא נמוך מכוח המניע האמיתי, שכן היא מבוססת על עלה Ψ תפזורת לאחר העלה הוא מתאזן לפצצת הלחץ. בשלב זה, עלה Ψ התפזורת אינו מייצג בהכרח את פוטנציאל המים של התאים בסוף המסלול ההידראולי, שבו המים מתאדה, אלא ממוצע נפח משוקלל למספר הקטנים יחסית של התאים של פוטנציאל מים הנמוך שבו מים נע ומתאדה, ועבור תאים רבים יותר של פוטנציאל מים גבוה שיכול להיות מבודד מזרם הדיות. כמה עלה Ψ שונה מכוח המניע האמיתי ובכך תלויים בה המים הם מתאדים בעלה. אם מים מתאדה לאורך העלה, עלה Ψ התפזורת עשוי להיות קרוב לכוח המניע האמיתי, ואם מים מתאדים רק ממעטים יחסית גאמות ליד הפיוניות, עלה Ψ התפזורת יכולה באופן משמעותי אל תזלזלנה בכוחה האמיתי הנהיגה, כלומר, פוטנציאל המים של תאים אלה עשויים למעשה להיות הרבה יותר נמוכים, ולכן עלה K בפועל יהיה נמוך יותר מזה שנקבע עם EFM. לפיכך, במידה שנקבע על ידי עלה K-EFM מייצג את עלה K האמיתי היא רגישה למסלולי זרימת המים, שעדיין לא הבינו היטב. בעוד EFM מספק נתונים התואמים את אלה של שיטות אחרות למדידת K עלה (ראה לעיל), והוא מעולה לשימוש השוואתי, האפשרות של מינים-וריאציה במסלולי זרימת מים דרך mesophyll זקוק לחקירה נוספת. ואכן, גם לעלים של מין נתון, מסלולי מים אלה עשויים להשתנות בתנאים שונים, למשל, תחת irradiances השונה ועומסי חום 4,30 או מצב מים שונים (נתון התכווצות רקמות) 31. ידע נוסףמנתיבי התחבורה הימיים היה וכך לאפשר EFM לשמש כדי לפתור את ההשפעות של המסלולים המשתנים בתחבורה הידראולית עלה כוללת. מדידת מוליכות הפיוניות בEFM יש את היתרונות של המאפשר הגדרה של תגובות לקרינה והתייבשות, ומתן המענה מתאים של גר עם עלה של K. בנוסף, ההשפעה של התייבשות עלה הקודמת ואחרי התייבשות בגרם s ניתן להעריך בשיטה זו. עם זאת, לשיטה זו יש שני חסרונות פוטנציאליים. ראשית, המדידה של גרם זה נעשתה על עלה ניכר, ולא במפעל בשלמותו, ושנית, קביעת מוליכות הפיוניות מבוססת על מדידת האקלים במרחק מה מן העלה, ולא קרוב לעלה כמו בתא porometer , למרות שהאוורור של עלה עם מאוורר equilibrates משטח העלה עם סובבי אוויר. למינים מסוימים, נכרתעלים עשויים להראות תגובות הפיוניות שונות מאשר לעלים על צמח שלם 16,32. עם זאת, עבור כמה מינים של ז נאמד באמצעות EFM היה דומה לערכים שנמדדו בצמחים שלמים עם porometer לעלים בΨ 16 עלה אמצע היום (איור 2). EFM יכול להיות מיושם על תובנה פיזיולוגית, כלומר, חוקר את הדינמיקה של K עלה, הבסיס שלה במבנה ואנטומיה, ותשובותיו לגורמים סביבתיים. בנוסף, שיטה יכולה לשמש כדי להשוות צמחים של מין נתון שגודל בתנאים שונים, או בגילים שונים, או כדי להשוות בין צמחים ממינים שונים המותאמים לסביבות שונות. על ידי בניית עקומות פגיעות עלים, אפשר לקבל תובנה לתוך מנגנוני עמידות למיני בצורת. במהלך בצורת, cavitation וקריסת תא הוכחו להתרחש בעצת העלה של חלק<html> מינים, והתכווצות תא בmesophyll במהלך ההתייבשות יכולים גם להשפיע תנועת מים (שנסקר ב14). מחקרים עתידיים, יהיו צורך לקבוע את החשיבות היחסית של כל אחד מהתהליכים הללו בנהיגת הירידה של K עלים וסגירת הפיוניות. Irradiance הוא גם גורם משפיעים חזק K עלים וEFM הוא מאוד מתאים למדידות תחת קרינה גבוהה. התגובה המשולבת של aquaporins לקרינה ובצורת צריכה לצבור עניין רב. קרינה גבוהה מביאה לביטוי מוגבר ו / או הפעלה של aquaporins המאפשר זרימת מים מהירות יותר באמצעות תאי חיים, הגדלת עלה K, ואילו מוביל התייבשות לביטוי מופחת ו / או דה activatation של aquaporins, הפחתת עלה K. ההשפעות המשולבות של קרינה ואספקת מים על עלי K דורשות חקירה נוספת 4,10,16,33. אוהל &quot;&gt; יתר על כן, בין מינים שונים, K עלה ואת הפגיעות שלה היו קשור להפצות מינים בכל הנוגע לאספקת מים קלים ומשאבים אחרים 3,13,24. מינים מאזורים יבשים נוטים להראות התנגדות גדולה יותר לירידה הידראולית, מול פוטנציאל מים בקרקע שלילי יותר, ועל ידי שמירת עלה K גבוה בפוטנציאל מים שליליים יותר, הם יכולים לשמור גרמו של גבוה ולהמשיך לכידת CO 2 לפוטוסינתזה 13,14. לכן, המחקר של תכונות הידראוליות עלים מספק תובנה ברמה של תא, עלה, וצמח כולו ותגובותיה לסביבה, והוא צפוי להניב תגליות חדשות רבות וחשובות בכל הסולמות.

מדידת מוליכות עלה הידראוליים ומוליכות הפיוניות והתגובות שלהם לקרינה והתייבשות שימוש בשיטת אידוי השטף (efm)

Measurement of Leaf Hydraulic Conductance and Stomatal Conductance and Their Responses to Irradiance and Dehydration Using the Evaporative Flux Method (EFM)

מים הוא משאב מרכזי, ומערכת הובלת מי הצמח קובעת מגבלות על צמיחה מרבית וסובלנות בצורת. כאשר צמחים לפתוח הפיוניות שלהם כדי להשיג מוליכות הפיוניות גבוהה (ז ים) כדי ללכוד CO 2 לפוטוסינתזה, מים הולכים לאיבוד על ידי 1,2 דיות. מים המתאדים מאת הנאדיות מוחלפים מקירות תא, בתורו שאב מים מהעצה של עורקי עלה, בתורו מציור העצה בגבעולים והשורשים. כמים נמשכים דרך המערכת, שהוא חווה התנגדות הידראולית, יצירת מתח בכל המערכת ופוטנציאל מי עלה נמוך (Ψ עלה). העלה עצמו הוא צוואר בקבוק קריטי במערכת המפעל כולו, ומהווה 30% בממוצע מההתנגדות ההידראולית הצמח 3. מוליכות הידראוליות עלה (K = עלה התנגדות הידראולית / עלה 1) היא היחס בין קצב זרימת המים למפל פוטנציאל מים על פני העלה, ומסכמת אתהתנהגות של מערכת מורכבת:. מעביר מים דרך הפטוטרת ובאמצעות צווים השונים של ורידים, יציאות לנדן הצרור ועובר דרך תאים או סביב mesophyll לפני שהתאדה לתוך המרחב האווירי ושהתבררו מהפיוניות עלה K היא עניין חזק כמו תכונה חשובה פיזיולוגית להשוות מינים, כימות היעילות של מבנה העלה והפיסיולוגיה להובלת מים, ומשתנה עיקרי שיחקור את הקשר שלו לשינוי במבנה (למשל, באדריכלות ורידי עלה) והשפעותיה על חילוף גזי פוטוסינתזה. יתר על כן, K העלה מגיב בחריפות לסביבת העלה הפנימית וחיצונית 3. עלה K יכול להגדיל באופן דרמטי עם קרינה כנראה עקב שינויים בביטוי וההפעלה של aquaporins, את החלבונים המעורבים בהעברת מים דרך ממברנות 4, ועלה K מסרב בתוקף במהלך drצריכים, בשל cavitation ו / או קריסה של צינורות עצה ו / או אובדן של חדירות ברקמות-העצה נוספת בשל mesophyll והצטמקות צרור נדן תא או שחרור משרות aquaporin 5-10. מכיוון K עלה יכול להגביל גרם שיעור פוטוסינתזה של ובין מינים שונים בתנאים טובים ואף הושקו במהלך בצורת, ובכך להגביל את ביצועים כל צמח שהם אולי יכולים לקבוע הפצות מינים במיוחד כבצורות להגדיל בתדירות וחומרה 11-14. אנו מציגים שיטה פשוטה לקביעה סימולטנית של K עלה וגרם s על עלים עקורים. עלה מתפתח מחובר באמצעות פטוטרתה לצינור פועל למקור מים על איזון. אובדן מים מהאיזון נרשם כדי לחשב את קצב הזרימה דרך העלה. כאשר דיות מצב יציבות (E, mmol • מ -2 • s -1) הוא הגיע, גרם <sub&gt; של נקבע על ידי החלוקה בגירעון לחץ אדים, ועלה K על ידי חלוקה על ידי כוח מניע פוטנציאל המים ייקבע באמצעות תא לחץ (K עלה = E / - Δψ העלה, מגפ&quot;ס) 15. שיטה זו יכולה לשמש כדי להעריך תגובות עלי K לirradiances השונה ואת הפגיעות של עלה K כדי התייבשות 14,16,17.

אנו מתארים שיטה מהירה יחסית (30 דקות) ובו זמנית מציאותית למדידת מוליכות הידראוליות עלה (<em&gt; K</em<sub&gt; עלה</sub&gt;) ומוליכות הפיוניות (<em&gt; גרם</em<sub&gt; של</sub&gt;) לעלים נחתכו מתפתחים. השיטה יכולה להיות שונה כדי למדוד את התגובות הקלות והתייבשות של<em&gt; K</em<sub&gt; עלה</sub&gt; ו<em&gt; גרם</em<sub&gt; של</sub&gt;.

מדידת מוליכות עלה הידראוליים ומוליכות הפיוניות והתגובות שלהם לקרינה והתייבשות שימוש בשיטת אידוי השטף (EFM)

מים הם משאב מפתח, ומערכת הובלת המים בצמח קובעת את הגבולות לצמיחה מרבית ולסבילות לבצורת. כאשר צמחים פותחים את הפתחים (stomata) שלהם כדי...

המטרה הכללית של הניסוי הבא היא למדוד את יעילות הובלת המים דרך העלה, המכונה גם מוליכות הידראולית של העלה K leaf. שיטה זו מאפשרת קביעה סימולטנית של מוליכות הסטומטות עבור עלה ברמת הידרציה ובקרינה מסוימות. K leaf הוא גורם מכריע בקביעת יעילות שימוש הצמח במים, קצב הפוטוסינתזה, הצמיחה וההסתגלות האקולוגית.מדידה זו מבוססת על נבטים גזומים בעלי שלושה עלים, אשר הותשתו עד לפוטנציאל מים נתון בעלה, שיימדד בשני עלים של הנבט באמצעות תא לחץ כשלב שני. העלה השלישי שנותר יימדד עבור K leaf באמצעות שיטת השטף המאייד תחת קרינה נתונה, תחילה כדי לקבוע את קצב הזרימה דרך העלה. לאחר מכן, ברגע שיושג מצב של זרימה יציבה, יירשם קצב הזרימה והעלה יוכנס לתא הלחץ כדי לקבוע את הכוח המניע של פוטנציאל המים התואם לקצב זרימה זה.פעולה זו תאפשר לנו לחשב את kle על ידי חלוקת קצב הזרימה בכוח המניע של פוטנציאל המים. ניתן לקבל את מוליכות הstomata S על ידי חלוקת קצב הזרימה בהפרש לחץ האדים בין העלה לאוויר. בסמוך לעלה, התוצאות המתקבלות מראות כי הירידה במוליכות ההידראולית של העלה ובמוליכות הסומטית S עם פוטנציאל המים תלויה בקרינה ומשתנה בין מינים שונים, דבר בעל הש implies משמעיותיות עבור הפיזיולוגיה, ביצועי הצמח כולו והאקולוגיה.יתרון מרכזי של טכניקה זו על פני שיטות אחרות למדידת הידראוליקה של עלים, כגון מד זרימה בלחץ גבוה, שיטת קינטיקת הרהידרטציה או שיטת משאבת הוואקום, הוא שתנועת המים דרך העלה עוקבת אחר נתיבי התעססה הטבעיים. שיטה זו יכולה לסייע במתן תשובות לשאלות מפתח בתחומי הפיזיולוגיה והאקולוגיה של צמחים, כגון כיצד מעוצבים עלים כדי לאפשר ביצועים אופטימליים של הצמח בסביבות נתונות, ועד כמה מינים רגישים לשינויים סביבתיים כגון בצורת. אספו את הנטיפים בערב או בלילה והניחו אותם בשקית פלסטיק כהה ממולאת במגבונים נייר רטובים.לאחר מכן, במעבדה, בצעו חיתוך חוזר של לפחות שני מפרקים מקצה כל נצר תחת מים, והשרו אותם למשך הלילה במים מזוקקים או בתמיסה אחרת שתשמש למדידות kle. חתכו את העלה מהנצר באמצעות להב תער חד תחת זרימה חלקית של תמיסת Degas. לאחר מכן, עטפו סביב העלה param שנמתח מראש כדי להבטיח אטימה טובה בין העלה לצינורית.לאחר שחרור בועות ואוויר ופתיחת השסתום במערכת, חברו את העלה לצינור סיליקון תחת מים אולטרה-טהורים על מנת למנוע חדירת אוויר למערכת. כאשר העלה מורם מעל מקור המים, המים בתוך הצינור נמצאים תחת לחץ תת-אטמוספירי. אם לא נשאב אוויר אל תוך הצינור, סימן שהאיטום תקין.לחלופין, ניתן להשתמש במחבר דחיסה עם אטם גומי עבור עלים בעלי צורות מורכבות במיוחד או עבור עלי דשא, אותם ניתן ללפף סביב מוט פלסטיק ולאטום באמצעות מחבר הדחיסה. שימו לב, הפיתול מהעלה עובר דרך מזרק עם ברז עצירה למשך משיפור מדורג המונח על מאזנה המרשמת נתונים למחשב בכל 30 שניות לצורך חישוב קצב הזרימה דרך פני העלה; מקבעים את העלים בצורה אנכית כלפי מעלה בתוך מסגרות עץ באמצעות חוט דייג, מניחים את העלה והמסגרת מעל מאוורר קופסה גדול ותחת מקור אור המספק קרינה פעילה פוטוסינתטית, וממקמים את העלים מעט מעל גובה המניסקוס במשחור המדורג. מכיוון שהעלה ממוקם מעל המים במשחור המדורג, כל ספיגה לתוך העלה מונעת על ידי תעתוע.שימו לב כי בתוך תא המאזניים נמצאים מכלים קטנים מלאים במגבות נייר רטובות כדי להבטיח שהאוויר במאזניים רווי במים. לפני הנחת העלה, כדי לוודא שאין התאיידות ממקור המים אל האטמוספירה בתוך המאזניים, עצרו את הזרימה באמצעות ברז השהייה ארבע-דרכי (four-way stop cock) בצינור ובדקו שמסתו של גליל המים על המאזניים אינה יורדת. מכל Pyrex שקוף הממוקם מעל העלה יספוג את חום המנורה. שמרו על טמפרטורת העלה בין 23 ל-28 degrees Celsius לאורך כל הניסוי על ידי הוספת מים קרים למכל ה-Pyrex.אפשרו לעלה לבצע פליטה (transpiration) במערכת למשך 30 דקות לפחות, ולאחר מכן, עד שקצב הזרימה יתייצב עם לפחות חמש מדידות במרווחי זרימה של 32 שניות, ודאו שמקדם השונות הוא פחות מ-5%. חיוני שקצב הזרימה יגיע למצב יציב. מכיוון ששיטה זו מניחה זרימה יציבה, יש להשמיט מדידות אם קצב הזרימה בעלה משתנה. הדבר עלול לנבוע מסגירת נתיבי הובלה בגבעול, דליפה באטם או חסימה במערכת על ידי חלקיקים או בועות אוויר.כאשר העלה הגיע למצב יציב, יש להמשיך לרישום טמפרטורת העלה באמצעות תרמוקפל. הוצא במהירות את העלה מתוך פיית הפלסטיק, ייבש את הפתח והנח את העלה בתוך שקית ניתנת לאטימה שנושפה לתוכה אוויר מראש כדי להפסיק את התערוכה, והנח את השקית בתוך שקית שנייה. תן לעלה להגיע לשיווי משקל בתוך השקית למשך 20 דקות לפחות.חשבו את הממוצע של 10 מדידות ספיקת המים האחרונות. לאחר מכן, מדדו את פוטנציאל המים הסופי בעלה באמצעות תא לחץ. כמו כן, מדדו את שטח העלה.כעת חשבו את המוליכות ההידראולית של העלה ונרמלו אותה לפי שטח העלה כדי לתקן לשינויים הנגרמים מטמפרטורה, כתלות בצמיגות המים. סטנדרטזו את ערכי ה-K leaf ל-25 °C באמצעות גרעון לחץ האדים מתחנת המזג אוויר. קבעו את מוליכות הסטומה כפי שפורט בטקסט הנלווה.אספו את הנבטים בערב או בלילה והניחו אותם בשקית פלסטיק כהה מלאה בנייר סופג רטוב. לאחר מכן, במעבדה, גזרו תחת מים לפחות שני מפרקים מקצה כל נבט והשקו אותם בן לילה במים טהורים או בתמיסה אחרת המשמשת למדידות K בעלה.עבור כל לילה, השקיה ומדידה, אנו ממליצים להשתמש במים, אלא אם כן בכוונתכם לבחון את ההשפעות של תמיסות שונות כגורם משפיע. תחת מים אולטרה-טהורים, חיתכו את הנשירים למקטעים של לפחות שלושה עלים. לאחר מכן, באמצעות מאוורר, ייבשו את הנשירים למשך פרקי זמן שונים.כדי להשיג טווח של פוטנציאלי מים בעלים, נשפו לתוך שקיות ניתנות לסגירה והניחו אותן מסביב לכל עלה בנבט. לאחר מכן, כסו את כל הנבט בשקית גדולה ניתנת לסגירה, הכוללת מגבות נייר רטובות, והמתינו להשגעה של שיווי משקל למשך 30 דקות לפחות. חתכו את העלה העליון ואת העלה התחתון.מדדו את פוטנציאל המים הראשוני בעלה באמצעות תא לחץ. השליכו את הנורה. אם ההבדל בפוטנציאל המים בין שני העלים גדול מ-0.1 MPa, עבור עלים מיובשים מאוד ניתן להרחיב טווח זה עד ל-0.3 MPa. המשיכו לעלה השלישי כדי לקבוע את פוטנציאל המים בעלה ואת מוליכות הסטומות.בהתאם לשיטת שטף האידוי שתוארה קודם לכן, בנו עקומות פגיעות הידראולית ושרטטו גם את הירידה במוליכות הסטומה בתגובה להתייבשות העלים. אנו ממליצים להשיג לפחות שישה ערכי K של עלים לכל רווח של 0.5 megapascal של פוטנציאל המים בעלה. ניתן להקטין רווח זה ל-0.25 megapascal עבור מינים הרגישים לבצורת.בשלב הבא, בצעו את מבחן Dixon Outlier להסרת ערכים חריגים מעקומת הפגיעות. מכיוון שמינים נבדלים בתגובותיהם להתייבשות, התאימו פונקציות שונות עבור כל מין ובחרו את המודל בעל הסבירות המקסימלית. אנו ממליצים להתאים לפחות ארבע פונקציות שנעשה בהן שימוש קודם בספרות. הירידה במוליכות ההידראולית של העלה עם D של התייבשות היא חזקה מאוד בין המינים השונים.תחת קרינה גבוהה, מינים הרגישים לבש drought חווים ירידה חלקה יותר בפוטנציאלי מים פחות שליליים מאשר מינים עמידים יותר לבש drought. פוטנציאל המים ב-80% אובדן מוליכות הידראולית עבור צמח ה-Hetus Annuus היה פחות שלילי בשלושה megapascals מאשר עבור ה-heteros are Beau Folia, מקורב ל-California Chaparral. באופן מעניין, ה-heteros are beauti Folia הגיבו באופן ליניארי לירידה בפוטנציאל המים.בעוד ש-Heus Annuus הראה ירידה לא ליניארית. כאן, הן מוליכות הסטומות והן המוליכות ההידראולית של העלה מגיבות באופן דרמטי לקרינה. עבור opus indica, מוליכות הסטומות יורדת באופן משמעותי עם התייבשות עבור עלים שנמדדו תחת קרינה גבוהה וגם תחת תאורת מעבדה המדמה תנאים של עלים מוארים היטב בצמחים שלמים.בצהריים, נתוני ה-EFM מצביעים על כך שלעלים שהוצבו תחת הקרנה גבוהה והובאו להתייבשות עד לאותו פוטנציאל מים בעלה יש מוליכות סטומטית דומה לזו של עלים שנמדדו בצמחים שלמים; פרמטר בולט בעלים הידרטיים היטב הוא שמוליכות ההידראולית מראה תגובה חזקה יותר לאור מאשר המוליכות הסטומטיתית בהידרטציה מקסימלית. מוליכות ההידראולית של העלה הייתה גבוהה פי ארבעה עבור עלים שנחשפו להקרנה גבוהה בהשוואה להקרנה נמוכה; תחת הקרנה גבוהה, המוליכות ההידראולית של העלה ירדה באופן חריף יותר עם התייבשות. פוטנציאל המים ב-80% אובדן של המוליכות ההידראולית היה פחות שלילי ב-0.93 megapascals תחת הקרנה גבוהה מאשר תחת הקרנה נמוכה.לאחר צפייה בסרטון זה, תרכשו הבנה טובה לגבי אופן המדידה של מוליכות הידראולית מקסימלית של עלים ומוליכות מתכת של הגבעול, וכיצד לבנות עקומות ניידות קטלניות. ברגע שתשלטו ב-EFM, ניתן לבצע טכניקה זו כראוי בפחות משעה עבור כל עלה. זכרו לשמור על תמיסת הזרימה נקייה מאוד ולהימנע מבועות אוויר.כמו כן, נקו את המערכת לפחות פעם בשבוע, שטפו את כל מערכת הצינורות והמיכלים עם 10% bleach למשך 20 דקות, ולאחר מכן שטחו ומלאו בתמיסת הזרימה המאווררת. טכניקה זו מאפשרת לפיזיולוגים של צמחים לחקור כיצד ומדוע מינים שונים במוליכות ההידראולית של העלה ובתגובותיה לסביבה עבור מגוון רחב של מיני צמחים.

measurement-leaf-hydraulic-conductance-stomatal-conductance-their

Research

JoVE Journal

Biology

ביולוגיה

פיתחנו פרוטוקול פשוט לגשת לשחזור בתגובה הפיוניות לחיידקים לחיות. שיטה זו מקטינה ופצע ומניפולציה של העלה, לעומת השימוש קליפות אפידרמיס שדווח קודם לכן.

הערכת התגובה הפיוניות לחיות תאים חיידקיים באמצעות הדמיה עלה שלמים

חידוש פני השטח היא שיטה מיקרומטאורולוגית המשמשת יותר ויותר לקביעת שטפי אנרגיה, אך המורכבות הטכנית שלה הופכת אותה לבלתי נגישה לקהל רחב. אנו מתארים את השלבים הדרושים להקמה וכיול של תחנת שדה לחידוש פני השטח, לרכישה ועיבוד נתונים ולפירוש נכון של התוצאות.

חידוש פני השטח: שיטה מתקדם Micrometeorological למדידה ועיבוד שדה בקנה מידת אנרגיה שטף נתוני צפיפות

התרת איך פיזיולוגיה ומורפולוגיה צמודות מאפשרת הבנה עמוקה יותר של תפקוד מכניסטית של צמח עלים. אנו מציגים שני הליך לגזור פרמטרים של רגולציה הפיוניות ממדידות הפיוניות מוליכות ומתאמים עם תכונות עלה פונקציונליות מסורתיות.

הנוגע לתכונות מוליכות הפיוניות פונקציונליות ליף

פותחה שיטה לקביעת קיבולת החום הספציפית והמוליכות התרמית של רקמת העלים על ידי בדיקת לייזר אינפרא אדום קרוב לא פולשנית ונטולת מגע, הדורשת פחות מדקה אחת לדגימה.

ליזר מהיר גשוש שיטה מקלה על קביעת פולשני צור-חינם של תכונות תרמיות ליף

אנו מתארים גישה טכנית חדשה כדי ללמוד תגובות פוטוסינטתיים בצמחים גבוהים יותר מעורבים מדידות בו של כלורופיל מחזירי אור והשתקפות העלה באמצעות פאם ורדיומטר ספקטרלי לאיתור אותות מן אותו אזור עלה באראידאופזיס.

הערכה של התנהגויות פוטוסינטתיים על ידי מדידות סימולטני של השתקפות עלה וניתוחים כלורופיל פלואורסצנטית

אנו מספקים שיטה לזיהוי מודולים של דיות שקרנים על ידי הקרנת בקנה מידה גדול של ספריה מורכבת.

זיהוי של הרגולטורים הרומן של דיות צמח על ידי הקרנת הדמיה תרמית בקנה מידה גדול בהליוציץ השנתי

כאן, אנו מציגים שיטה פשוטה לתצפית ישירה ומדידה אוטומטית של תגובות סטומאטליות לפלישת חיידקים ב - Arabidopsis thaliana. שיטה זו ממנפת מכשיר הדמיה סטומטלי נייד, יחד עם צינור ניתוח תמונה המיועד לתמונות עלים שצולמו על ידי המכשיר.

תצפית ישירה ומדידה אוטומטית של תגובות סטומאטליות למזרקי Pseudomonas PV . עגבניה DC3000 ב Arabidopsis thaliana

תכננו פרוטוקול פנוטיפ מבוסס תמונה כדי לקבוע את התגובות המורפולוגיות והפיזיולוגיות לטיפולי חום, בצורת וכריתת מים בודדים ומשולבים. גישה זו אפשרה זיהוי של תגובות מוקדמות, מאוחרות והתאוששות ברמת צמח שלם, במיוחד חלקים מעל פני הקרקע, והדגישה את הצורך בשימוש בחיישני הדמיה מרובים.

פנוטיפ מבוסס תמונה בתפוקה גבוהה לקביעת תגובות מורפולוגיות ופיזיולוגיות ללחצים בודדים ומשולבים בתפוח אדמה

מאמר זה מציג ניסוי אידוי פשוט באמצעות מכשיר תכונה הידראולי עבור דגימת קרקע. באמצעים יעילים, ניתן לבצע מדידות במשך סדרה של ימים כדי להפיק נתונים באיכות גבוהה.

מדידות פוטנציאל ומוליכות מי קרקע על בסיס ניסוי אידוי פשוט באמצעות מנתח תכונות הידראולי

פרופיל איזוטופים יציבים ידי ניתוח כרומטוגרפיה מסת הגז spectrometric של השטף מטבולית מתווך מתואר...

פרופיל איזוטופים יציבים של שטף מטבולית מתווך בשלב פיתוח למבוגרים Caenorhabditis elegans</em

למד שיטת אידוי השטף למדידת מוליכות עלה הידראוליים ומוליכות הפיוניות בצמחים. טכניקה זו מאפשרת הערכת תגובות לקרינה ולהתייבשות ומספקת תובנות לגבי שימוש במים וסתגלות אקולוגית.

מדידת מוליכות עלה הידראוליים ומוליכות הפיוניות והתגובות שלהם לקרינה והתייבשות שימוש בשיטת אידוי השטף (EFM)

גלה סרטונים נוספים