Name: השימוש ברזולוציה גבוהה אינפרא אדום תרמוגרפיה (HRIT) לחקר הקרח נוקלאציה וקרח רביה בצמחים (וידאו) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-05-08T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 36 s
Description: חקור את תהליך הקרחה בצמחים באמצעות תרמוגרפיית אינפרא אדום ברזולוציה גבוהה (HRIT). הטכניקה מדגימה את השפעת חיידקי INA על היווצרות קרח ומספקת כלי לא פולשני לניטור טמפרטורה במחקר ביולוגי.

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

מחקר זה מומן על ידי קרן המדע האוסטרית (FWF): P23681-B16.

1. הכנת צמח חומרים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש באחת עלים או צמחים שלמים של חומר צמחי נושא (SPP Hosta. או vulgaris Phaseolus). </li></ol> 2. הכנת פתרונות מים המכילים חיידקים הקרח נוקלאציה פעילים (INA) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תרבות חיידק INA, Pseudomonas syringae (הזנים Cit-7) בצלחות פטרי של 25 מעלות צלזיוס בPseudomonas אגר F מוכן עם L / 10 גרם של 100% לגליצרול הכיוון של היצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר התרבויות גדלו מספיק, מקום על 4 מעלות צלזיוס עד צורך אבל לשמור על 4 מעלות צלזיוס במשך יומיים לפני להבטיח רמה גבוהה של פעילות נוקלאציה קרח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגרד חיידקים מצלחת אחת מפני שטח של אגר עם פלסטיק, חד פעמי או לשימוש חוזר מרית מתכת בעת השימוש ומקום ב10-15 מיליליטר של מים ללא יונים בקובט חד פעמי 25 מיליליטר. הריכוז צריך להיות בטווח של 1 x 07-01 אוקטובר x 10 9 · </sup&gt; מיליליטר -1. הפתרון יופיע מעונן. אין צורך לאשר את הריכוז באמצעות hemocytometer או ספקטרופוטומטר, כריכוז צריך רק להיות מקורב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבולת קובט למינימום של 10 שניות כדי לפזר את החיידקים. הערה: הריכוז המסוים של תערובת INA וכתוצאה מכך הוא לא חשוב והפרוטוקול המתואר יספק יותר מ רמה נאותה של פעילות נוקלאציה קרח. תערובת זו של חיידקים ומים INA תשמש מאוחר יותר בניסויי ההתגרענות. </li></ol> 3. הגדרת ניסוי הקפאה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את המצלמה ברזולוציה הגבוהה אינפרא אדום (SC-660) בתוך קופסא אקריליק מגן, כך שהפרויקטים העדשה דרך הפתח בחלק הקדמי של התיבה וחוטי חיבור המצלמה ליציאת מכשיר נייד או הקלטה דרך הפתח האחורי של התיבה . אבטח את מכסה הקופסה ולמקם את התיבה בתוך החדר או במקפיא הסביבתי במיקום שכל רצוןow להיראות החומר צמחי נושא. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לספק רקע כהה סביב החומר הצמחי על ידי המצפה את הקירות של החדר עם נייר הבנייה שחור כדי למנוע הפרעות מאנרגיה אינפרא אדומה משתקפת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתאים את החדר עם תאורת LED כדי למזער חימום ממקור האור כאשר תמונות הקלטה באורכי גל נראים לעין נדרש. רק מינימום של תאורה, כגון אור ארון הפועל על סוללות או מכשיר LED קטן אחר, נדרש לצמחים להיות גלויים על ידי המצלמה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שתמונות גלויות של החומר צמחי נושא נלקחות, לכבות את תאורת LED. להפיץ כל חיבורים החיצוניים קווית (חיבור FireWire למחשב, כבל חשמל, וכו &#39;) למצלמה דרך יציאה או פתיחה אחרת בתא. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא כל שטח נוסף בנמל או הפתיחה עם חומר בידוד קצף כדי למנוע או להפחית הדרגתיים טמפרטורה בתוך התא. הגדר את הטמפרטורה ההתחלתית של קאמרי ב 1 מעלות צלזיוס. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יישר צמחים או חלקי צמח, כך שהחומר הצמחי הוא בשדה הראייה של-של המצלמה והחומר הצמחי הוא גלוי על מסך הצפייה מרחוק או בתוכנה שבחר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מאפשר לצמחים לאזן ל 1 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות לשעה 1, תלוי בגודל של החומר הצמחי, לפני ייזום ניסוי הקפאה מבוקר. זה מבטיח שהטמפרטורה של הצמח לא לפגר טמפרטורת אוויר על ידי מעלות רבות לאחר שניסוי ההקפאה הוא יזמה. איזון יושג כאשר הטמפרטורה של החומר הצמחי היא בתוך 0.5 מעלות צלזיוס בטמפרטורת אוויר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים שכבת בידוד קלקר על גבי האדמה של עציצים אם עציצים משמשים. ברגע שהצמחים equilibrated, להתחיל קירור של החדר. הערה: שכבת הבידוד על פני הקרקע של הסיר מפחיתה את כמות איבוד חום המשיך מהסיר לאוויר המקיף את המפעל, ומונעת מהשורשים freezing, כמו זה לא מתרחש בדרך כלל במהלך אירוע כפור בטבע בשל המאגר העצום של הווה חום השיורי בקרקע. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הפרמטרים הרצויים מצלמה (לוח צבעים, טווח טמפרטורות, אזורים ספציפיים של עניין, וכו &#39;), כפי שנדון ב3.4.1-3.4.4. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את הצבעים הקשת כדי להציג את השינויים בטמפרטורה בזמן הצפייה בתמונה בשידור חי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את טווח הטמפרטורה עד 5 מעלות צלזיוס על ידי התאמת סרגל הטמפרטורה ממוקם בדיוק מתחת לתמונה בתוכנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את קנה המידה ליניארי (אלגוריתם) להמרת נתונים אינפרא אדומים לתמונת צבע השווא כהגדרתו בפלטה שנבחרה (קשת) ולהגדיר את טווח הטמפרטורה עד 5 מעלות צלזיוס ולעקוב אחר אופן אוטומטי בהתבסס על התמונה. לחלופין, להתאים מגוון להגדיר באופן ידני בעת ביצוע הניסוי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בטמפרטורה של נקודה ספציפית או טמפרטורה ממוצעת באזור המוגדר של עניין הניתן על ידי softwהם. לאחזר את נתוני הטמפרטורה של כל הפיקסלים מרצף וידאו המוקלט או מהמידע הגלום בקובץ התמונה. איור 3 מראה מסך טיפוסי מתוך תוכנת ResearchIR. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את סמן על מיקום על רקמות הצמח שמייצגת נקודת העניין ספציפית. הגדר את תחומי עניין של נקודות (1 -3 פיקסלים בגודל), תיבות, קווים, אליפסות, או חוגים. שילובים רבים של נקודות או צורות יכולים להיות ממוקמים מעל התמונה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקלטת רצף וידאו <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את המצלמה כדי להקליט בתדר 60 הרץ ולהקלטה ללהיפסק באופן ידני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לציין את המיקום במחשב או בכונן חיצוני שבה קובץ וידאו המוקלט יוצב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתחיל הקלטה. הערה: הקלטה לכונן קשיח חיצוני מומלצת ביותר מאז קבצי וידאו גדולים יופקו. קבצי וידאו מוקלטים ניתן מאוחר יותר עריכה ומכילים רק את החלק המכיל את neמידע cessary. זה מאוד יקטין את גודל הקובץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מנמיכים את הטמפרטורה של החדר בהדרגה ב -0.5 -1.0 מעלות צלזיוס. חכה עד שטמפרטורת הצמח equilibrates עם טמפרטורת אוויר ולאחר מכן להוריד את הטמפרטורה שוב על ידי 0.5-1.0 מעלות צלזיוס. בהתאם למסה של רקמת הצמח שנצפה והמורפולוגיה שלה, איזון יכול לקחת 10 עד 15 דקות. לפיכך, נותן קצב קירור של כ -4 מעלות צלזיוס / שעה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשך בדרך זו עד הצמח קופא ותצפיות הושלמו. לסיים את ההקלטה כאשר הושלם תהליך ההקפאה. הערה: רקמת צמח equilibrated עם טמפרטורת אוויר כאשר החומר הצמחי והרקע הוא באותו צבע שכן הם באותה הטמפרטורה. מאז טמפרטורת הרקע ואת הטמפרטורה של רקמת הצמח זהה, זה עלול להיות קשה לדמיין את החומר הצמחי עד ששוב מוריד את הטמפרטורה ויש ההפרש טמפרטורה בין רקמות הצמח וטמפרטורת IR. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Taschler, D., Beikircher, B., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frost+resistance+and+ice+nucleation+in+leaves+of+five+woody+timberline+species+measured+in+situ+during+shoot+expansion%5BTitle%5D)+AND+%22Tree+Physiol%22%5BJournal%5D)">Frost resistance and ice nucleation in leaves of five woody timberline species measured in situ during shoot expansion.</a> Tree Physiol. 24, 331-337 (2004).</li>
<li>Neuner, G., Hacker, J. Ice formation and propagation in alpine plants. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNeuner%2C+G+%22Plants+in+alpine+regions%3A+Cell+Physiology+of+adaptation+and+survival+strategies%22">Plants in alpine regions: Cell Physiology of adaptation and survival strategies</a>. Lütz, C. , Springer. 163-174 (2012).</li>
<li>Ladinig, U., Hacker, J., Neuner, G., Wagner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+endangered+is+sexual+reproduction+of+high-mountain+plants+by+summer+frosts%3F+-+Frost+resistance%2C+frequency+of+frost+events+and+risk+assessment%5BTitle%5D)+AND+%22Oecologia%22%5BJournal%5D)">How endangered is sexual reproduction of high-mountain plants by summer frosts? - Frost resistance, frequency of frost events and risk assessment.</a> Oecologia. 171, 743-760 (2013).</li>
<li>Wisniewski, M. E., Gusta, L. V., Fuller, M. P., Karlson, D. Ice nucleation, propagation and deep supercooling: the lost tribes of freezing studies. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWisniewski%2C+ME+%22Plant+Cold+Hardiness%3A+from+the+laboratory+to+the+field%22">Plant Cold Hardiness: from the laboratory to the field</a>. Gusta, L. V., Wisniewski, M. E., Tanino, K. K. , CAB International. 1-11 (2009).</li>
<li>Bokhurst, S., Bjerke, J. W., Davey, M. P., Taulavuori, K., Taulavuori, E., Laine, K., Callaghan, T. V., Phoenix, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impacts+of+extreme+winter+warming+events+on+plant+physiology+in+a+sub-Arctic+heath+community%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Plant%22%5BJournal%5D)">Impacts of extreme winter warming events on plant physiology in a sub-Arctic heath community.</a> Physiol. Plant. 140, 128-140 (2010).</li>
<li>Taulavuori, K., Laine, K., Taulavuori, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+studies+on+Vaccinium+myrtillus.and+Vaccinium+vits-idea.in+relation+to+air+pollution+and+global+change+at+northern+high+latitudes%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Env.+Exp.+Bot%22%5BJournal%5D)">Experimental studies on Vaccinium myrtillus.and Vaccinium vits-idea.in relation to air pollution and global change at northern high latitudes: A review.</a> Env. Exp. Bot. 87, 191-196 (2013).</li>
<li>Wisniewski, M., Glenn, D. M., Gusta, L., Fuller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+infrared+thermography+to+study+freezing+in+plants%5BTitle%5D)+AND+%22HortScience%22%5BJournal%5D)">Using infrared thermography to study freezing in plants.</a> HortScience. 43, 1648-1651 (2008).</li>
<li>Gu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+2007+eastern+US+spring+freeze%3A+increased+cold+damage+in+a+warming+world%5BTitle%5D)+AND+%22BioScience%22%5BJournal%5D)">The 2007 eastern US spring freeze: increased cold damage in a warming world.</a> BioScience. 58, 253-262 (2008).</li>
<li>Augspurger, C. K. Spring warmth and frost: phenology, damage, and refoliation in a temperate deciduous forest. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAugspurger%2C+CK+%22Func.+Ecol%22">Func. Ecol</a>. 23, Spring. 1031-1039 (2007).</li>
<li>Neuner, G., Erler, A., Hacker, J., Ladinig, U., Wagner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frost+resistance+of+reproductive+tissues+in+various+reproductive+stages+of+high+alpine+plant+species%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Plant%22%5BJournal%5D)">Frost resistance of reproductive tissues in various reproductive stages of high alpine plant species.</a> Physiol. Plant. 147, 88-100 (2013).</li>
<li>Skre, O., Taulavuori, K., Taulavuori, E., Nilsne, J., Igeland, B., Laine, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+importance+of+hardening+and+winter+temperature+for+growth+in+mountain+birch+populations%5BTitle%5D)+AND+%22Env.+Exp.+Bot%22%5BJournal%5D)">The importance of hardening and winter temperature for growth in mountain birch populations.</a> Env. Exp. Bot. 62, 254-266 (2008).</li>
<li>Hänninen, H., Tanino, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tree+seasonality+in+a+warming+climate%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Plant+Science%22%5BJournal%5D)">Tree seasonality in a warming climate.</a> Trends in Plant Science. 16, 412-416 (2011).</li>
<li>Katz, R. W., Brown, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extreme+events+in+a+changing+climate%3A+variability+is+more+important+than+averages%5BTitle%5D)+AND+%22Climate+Change%22%5BJournal%5D)">Extreme events in a changing climate: variability is more important than averages.</a> Climate Change. 21, 289-302 (1992).</li>
<li>Wisniewski, M., Gusta, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+plant+cold+hardiness%3A+an+opinion%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Plant%22%5BJournal%5D)">Understanding plant cold hardiness: an opinion.</a> Physiol. Plant. 147, 4-14 (2013).</li>
<li>Wisniewski, M., Gusta, L., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptive+mechanisms+of+freeze+avoidance+in+plants.+A+brief+update%5BTitle%5D)+AND+%22Env.+Exp.+Bot%22%5BJournal%5D)">Adaptive mechanisms of freeze avoidance in plants. A brief update.</a> Env. Exp. Bot. 99, 133-140 (2014).</li>
<li>Burke, M. J., Gusta, L. V., Quamme, H. A., Weiser, C. J., Li, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Freezing+and+injury+in+plants%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">Freezing and injury in plants.</a> Annu. Rev. Plant Physiol. 27, 507-528 (1976).</li>
<li>Ishikawa, M., Price, W. S., Ide, H., Arata, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+of+freezing+behaviors+in+leaf+and+flower+buds+of+full-moon+maple+by+nuclear+magnetic+resonance+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">Visualization of freezing behaviors in leaf and flower buds of full-moon maple by nuclear magnetic resonance microscopy.</a> Plant Physiol. 115 (4), 1515-1524 (1997).</li>
<li>Ishikawa, M., Sakai, A. Characteristics of freezing avoidance in comparison with freezing tolerance: a demonstration of extra-organ freezing. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aIshikawa%2C+M+%22Plant+cold+hardiness+and+freezing+stress%22">Plant cold hardiness and freezing stress</a>. Li, P. H., Sakai, A. , Academic Press. 325-340 (1982).</li>
<li>Buchner, O., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Freezing+cytorrhysis+and+critical+temperature+thresholds+for+photosystem+II+in+the+peat+moss+Sphagnum+capillifolium%5BTitle%5D)+AND+%22Protoplasma%22%5BJournal%5D)">Freezing cytorrhysis and critical temperature thresholds for photosystem II in the peat moss Sphagnum capillifolium.</a> Protoplasma. 243 (1), 63-71 (2010).</li>
<li>Pearce, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extracellular+ice+and+cell+shape+in+frost-stressed+cereal+leaves%3A+A+low+temperature+scanning+electron+microscopy+study%5BTitle%5D)+AND+%22Planta%22%5BJournal%5D)">Extracellular ice and cell shape in frost-stressed cereal leaves: A low temperature scanning electron microscopy study.</a> Planta. 175, 313-324 (1988).</li>
<li>Ashworth, E. N., Anderson, J. A., Davis, G. A., Lightner, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ice+formation+in+Prunus+persica.+under+field+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Soc.+Hort.+Sci%22%5BJournal%5D)">Ice formation in Prunus persica. under field conditions.</a> J. Am. Soc. Hort. Sci. 110 (3), 322-324 (1985).</li>
<li>Ashworth, E. N., Davis, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ice+formation+in+woody+plants+under+field+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22HortSci%22%5BJournal%5D)">Ice formation in woody plants under field conditions.</a> HortSci. 21, 1233-1234 (1986).</li>
<li>Pramsohler, M., Hacker, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Freezing+pattern+and+frost+killing+temperature+of+apple+%28Malus+domestica.%29+wood+under+controlled+conditions+and+in+nature%5BTitle%5D)+AND+%22Tree+Physiol%22%5BJournal%5D)">Freezing pattern and frost killing temperature of apple (Malus domestica.) wood under controlled conditions and in nature.</a> Tree Physiol. 32 (7), 819-828 (2012).</li>
<li>Wisniewski, M., Lindow, S. E., Ashworth, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observations+of+ice+nucleation+and+propagation+in+plants+using+infrared+video+thermography%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">Observations of ice nucleation and propagation in plants using infrared video thermography.</a> Plant Physiol. 113 (2), 327-334 (1997).</li>
<li>Lutze, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elevated+atmospheric+%5BCO2%5D+promotes+frost+damage+in+evergreen+tree+seedlings%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell+Environ%22%5BJournal%5D)">Elevated atmospheric [CO2] promotes frost damage in evergreen tree seedlings.</a> Plant Cell Environ. (6), 631-635 (1998).</li>
<li>Ball, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Space+and+time+dependence+of+temperature+and+freezing+in+evergreen+leaves%29%5BTitle%5D)+AND+%22Func.+Plant+Biol%22%5BJournal%5D)">Space and time dependence of temperature and freezing in evergreen leaves).</a> Func. Plant Biol. 29 (11), 1259-1272 (2002).</li>
<li>Sekozawa, Y., Sugaya, S., Gemma, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observations+of+ice+nucleation+and+propagation+in+flowers+of+Japanese+Pear+%28Pyrus+Pyrifolia%29%5BTitle%5D)+AND+%22Nakai%29+using+infrared+video%22%5BJournal%5D)">Observations of ice nucleation and propagation in flowers of Japanese Pear (Pyrus Pyrifolia).</a> Nakai) using infrared video. 73 (1), 1-6 (2004).</li>
<li>Hacker, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ice+propagation+in+plants+visualized+at+the+tissue+level+by+IDTA+%28infrared+differential+thermal+analysis%29%5BTitle%5D)+AND+%22Tree+Physiol%22%5BJournal%5D)">Ice propagation in plants visualized at the tissue level by IDTA (infrared differential thermal analysis).</a> Tree Physiol. 27, 1661-1670 (2007).</li>
<li>Hacker, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ice+propagation+in+dehardened+alpine+plant+species+studied+by+infrared+differential+thermal+analysis+%28IDTA%29%5BTitle%5D)+AND+%22Arc.+Antarc.+Alp.+Res%22%5BJournal%5D)">Ice propagation in dehardened alpine plant species studied by infrared differential thermal analysis (IDTA).</a> Arc. Antarc. Alp. Res. 40 (4), 660-670 (2008).</li>
<li>Hacker, J., Spindelböck, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mesophyll+freezing+and+effects+of+freeze+dehydration+visualized+by+simultaneous+measurement+of+IDTA+and+differential+imaging+chlorophyll+fluorescence%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell+Environ%22%5BJournal%5D)">Mesophyll freezing and effects of freeze dehydration visualized by simultaneous measurement of IDTA and differential imaging chlorophyll fluorescence.</a> Plant Cell Environ. 31, 1725-1733 (2008).</li>
<li>Neuner, G., XU, B., Hacker, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Velocity+and+pattern+of+ice+propagation+and+deep+supercooling+in+woody+stems+of+Castanea+sativa.%2C+Morus+nigra.+and+Quercus+robur.+measured+by+IDTA%5BTitle%5D)+AND+%22Tree+Physiol%22%5BJournal%5D)">Velocity and pattern of ice propagation and deep supercooling in woody stems of Castanea sativa., Morus nigra. and Quercus robur. measured by IDTA.</a> Tree Physiol. 30, 1037-1045 (2010).</li>
<li>Hacker, J., Ladinig, U., Wagner, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inflorescences+of+alpine+cushion+plants+freeze+autonomously+and+may+survive+subzero+temperatures+by+supercooling%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Sci%22%5BJournal%5D)">Inflorescences of alpine cushion plants freeze autonomously and may survive subzero temperatures by supercooling.</a> Plant Sci. 180, 149-156 (2011).</li>
<li>Kuprian, E., Briceno, V., Wagner, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ice+barriers+promote+supercooling+and+prevent+frost+injury+in+reproductive+buds%2C+flowers+and+fruits+of+alpine+dwarf+shrubs+throughout+the+summer%5BTitle%5D)+AND+%22Env.+Exp.+Bot%22%5BJournal%5D)">Ice barriers promote supercooling and prevent frost injury in reproductive buds, flowers and fruits of alpine dwarf shrubs throughout the summer.</a> Env. Exp. Bot. 106, 4-12 (2014).</li>
<li>Wisniewski, M., Glenn, D. M., Fuller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+a+hydrophobic+particle+film+as+a+barrier+to+extrinsic+ice+nucleation+in+tomato+plants%5BTitle%5D)+AND+%22HortScience%22%5BJournal%5D)">Use of a hydrophobic particle film as a barrier to extrinsic ice nucleation in tomato plants.</a> HortScience. 127, 358-364 (2002).</li>
<li>Aryal, B., &Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leaf+wettability+decreases+along+an+extreme+altitudinal+gradient%5BTitle%5D)+AND+%22Oecologia%22%5BJournal%5D)">Leaf wettability decreases along an extreme altitudinal gradient.</a> Oecologia. 162, 1-9 (2010).</li>
<li>Wisniewski, M., Fuller, M. P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWisniewski%2C+M+%22Ice+nucleation+and+deep+supercooling+in+plants%3A+new+insights+using+infrared+thermography.+In%3A+Cold+adapted+organisms.+Ecology%2C+physiology%2C+enzymologyandmolecularbiology%22">Ice nucleation and deep supercooling in plants: new insights using infrared thermography. In: Cold adapted organisms. Ecology, physiology, enzymologyandmolecularbiology</a>. Margesin, R., Schinner, F. , Springer. 105-118 (1999).</li>
<li>Franks, F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFranks%2C+F+%22Biophysics+and+biochemistry+at+low+temperatures%22">Biophysics and biochemistry at low temperatures</a>. , Cambridge University Press. (1985).</li>
<li>Neuner, G., Kuprian, E. Infrared thermal analysis of plant freezing processes. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNeuner%2C+G+%22Methods+in+Molecular+Biology%3A+Plant+Cold+Acclimation%22">Methods in Molecular Biology: Plant Cold Acclimation</a>. Hincha, D., Zuther, E. , Springer. 91-98 (2014).</li>
</ol>

יש הסופרים לא אינטרסים כלכליים מתחרים או ניגוד עניינים.

יש מים היכולת מדליקה לטמפרטורות נמוכות 0 מעלות צלזיוס והטמפרטורה בה מים יקפאו יכולים להיות משתנים לגמרי. 36 מגבלת הטמפרטורה לקירור של מים טהורים היא על -40 מעלות צלזיוס ומוגדרת כנקודת נוקלאציה הומוגנית. כאשר מים קופאים בטמפרטורות חמה יותר מאשר -40 ° C זה הוא הביא על ידי הנוכחות של הטרוגניים nucleators המאפשרים עוברי קרח קטנים כדי ליצור שלאחר מכן ישמש כזרז להיווצרות קרח וצמיחה. 37 יש שפע של מולקולות בטבע ש לפעול סוכני nucleating הקרח כיעילים מאוד, ולכן רוב ההק...

טמפרטורות מקפיאות המתרחשות כאשר צמחים גדלים באופן פעיל יכול להיות קטלני, במיוחד אם המפעל יש סובלנות הקפאה קטנה או לא. יש אירועים כאלה לעתים קרובות כפור השפעות הרסניות על ייצור חקלאי וגם יכולים לשחק תפקיד חשוב בעיצוב מבנה קהילה באוכלוסיות טבעיות של צמחים, במיוחד באלפיני, מערכות אקולוגיות תת-ארקטי והארקטי 1-6. פרקים של כפור האביב החמור היו השפעות עיקריות על ייצור פירות בארה&quot;ב ובדרום אמריקה בשנים האחרונות 7-9 והוחמרו על ידי ההתפרצות המוקדמת של מזג אוויר חם ואחרי טמפרטורות נמוכות ממוצעים אופייניות יותר. מזג האוויר החם גורם לתחילת ניצנים לשבור, הפעלת הצמיחה של יורה, עלים, פרחים וחדשים שכולן יש מעט מאוד לא סובלנות כפור 1,3,10-12. דפוסי מזג אוויר בלתי יציבים כגון דווחו להיות השתקפות ישירה של שינויי האקלים מתמשכים וצפויים להיות דפוס מזג אוויר משותף לforesעתיד eeable 13. מאמצים כדי לספק טכניקות חסכוניות, יעילות, וידידותיות לסביבה ניהול או להגנת הצומח שיכול לספק סובלנות כפור מוגברת היו הצלחה מוגבלת לשורה של סיבות, אבל זה יכול להיות מיוחס בחלקה לאופי המורכב של הקפאת סובלנות והקפאת מנגנוני הימנעות בצמחים. 14 מנגנוני ההסתגלות הקשורים להישרדות כפור בצמחים באופן מסורתי מתחלקים לשתי קטגוריות, הקפאת סובלנות והימנעות ההקפאה. הקטגוריה לשעבר מזוהה עם מנגנונים ביוכימיים מוסדרים על ידי קבוצה מסוימת של גנים המאפשרים לצמחים לעמוד בעקות קשורות בנוכחות והשפעת dehydrative של קרח ברקמות שלו. בעוד הקטגוריה השנייה היא בדרך כלל, אך לא רק, הקשורים להיבטים מבניים של צמח שקובעים אם, מתי והיכן צורות קרח במפעל 14. למרות השכיחות של הימנעות הקפאה כמודעהמנגנון aptive, מחקר קטן הוקדש בתקופה האחרונה להבנת מנגנוני ויסות של הימנעות הקפאת הבסיס. הקורא מופנה לסקירה האחרונה 15 לפרטים רבים יותר בנושא זה. בעוד היווצרות הקרח בטמפרטורות נמוכות אולי נראית כמו תהליך פשוט, גורמים רבים תורמים לקביעת הטמפרטורה שבה הקרח nucleates ברקמות צמח וכיצד הוא מתפשט בתוך המפעל. פרמטרים כגון הנוכחות של חיצוני ופנימי קרח nucleators, אירועי נוקלאציה הטרוגנית לעומת הומוגנית, תרמית-hysteresis (נוזל לרדיאטור) חלבונים, נוכחות של סוכרים ספציפיים וosmolytes האחר, וכן שורה של היבטים מבניים של הצמח יכול לשחק כל משמעותי תפקיד בתהליך ההקפאה בצמחים. באופן קולקטיבי, פרמטרים אלה משפיעים על הטמפרטורה שבה צמח קופא, שבו קרח הוא יזם ואיך הוא גדל. הם יכולים גם להשפיע על המורפולוגיה של גבישי קרח שנוצרו.שיטות שונות שימשו ללמוד את תהליך ההקפאה בצמחים בתנאי מעבדה, כוללים ספקטרוסקופית תהודה מגנטית גרעינית (NMR) 16, הדמיה בתהודה מגנטית (MRI) 17, cryo-מיקרוסקופיה 18-19, ומיקרוסקופ אלקטרונים סורק בטמפרטורה נמוכה (LTSEM ). 20 הקפאה של צמחים שלמים בהגדרות מעבדה ושדה, לעומת זאת, בעיקר במעקב עם צמדים תרמיים. השימוש בצמדים ללמוד הקפאה מבוסס על השחרור של חום (אנתלפיה של היתוך) כאשר מים עוברים שלב מעבר מנוזל למוצק. הקפאה אז נרשמה כאירוע אקסותרמית. 21-23 למרות צמדים הם השיטה האופיינית לבחירה בלימוד הקפאה בצמחים, יש שימושם מגבלות רבות המגבילות את כמות המידע שהושג במהלך אירוע הקפאה. לדוגמא, עם צמדים קשה כמעט בלתי אפשרי לקבוע היכן קרח הוא יזם בצמחים, איך זה מתפשט,אם זה מתפשט באפילו שיעור, ואם כמה רקמות להישאר חופשיות של קרח. התקדמות בתרמוגרפיה ברזולוציה גבוהה אינפרא אדום (HRIT) 24-27, לעומת זאת, הגדילה באופן משמעותי את היכולת לקבל מידע על תהליך ההקפאה בכל צמחים, במיוחד בעת שימוש במצב הדמיה ההפרש. 28-33 בדו&quot;ח הנוכחי, אנחנו מתאר את השימוש בטכנולוגיה זו כדי ללמוד היבטים שונים של תהליך ההקפאה ופרמטרים שונים המשפיעים בו ובאיזה טמפרטורת קרח הוא יזם בצמחים. פרוטוקול יוצג שידגים את היכולת של חיידק קרח התגרענות-אקטיבי (INA), Pseudomonas syringae (CIT-7) לפעול כnucleator חיצוני ייזום הקפאה בצמח עשבוני בטמפרטורה גבוהה, שמתחת לאפס. מצלמה אינפרא אדום ברזולוציה גבוהה הפרוטוקול ודוגמאות מתועדות בדו&quot;ח זה לנצל רזולוציה גבוהה אינפרא אדומותרדיומטר וידאו. מד הקרינה (איור 1) מספקת שילוב של תמונות ספקטרום אינפרא אדום ונראה לעין ונתוני טמפרטורה. תגובת הרפאים של המצלמה היא בטווח של 7.5-13.5 מיקרומטר ומספקת 640 x 480 פיקסלים ברזולוציה. תמונות ספקטרום הנראה נוצרו על ידי מצלמה ניתן התמזגה עם IR-תמונות בזמן אמת, המאפשר הפרשנות של תמונות מורכבות, תרמית-בנבנה. מגוון של עדשות למצלמה יכול לשמש להכנה מקרוב ותצפיות מיקרוסקופיות. המצלמה יכולה לשמש במצב עצמאי, או ממשק ובשליטה עם מחשב נייד באמצעות תוכנת propietary. התוכנה יכולה לשמש כדי להשיג מגוון רחב של נתונים תרמיים המשובצים בקטעי הווידאו המוקלטים. חשוב לציין כי מגוון רחב של radiometers אינפרא אדום זמין מסחרי. לכן, זה הכרחי כי החוקר לדון היישום המיועד שלהם עם מהנדס מוצר וידע שחוקר לבדוק את יכולתו של כל ספציפיתרדיומטר ג לספק את המידע הדרוש. רדיומטר ההדמיה משמש בפרוטוקול המתואר ממוקם בתיבת אקריליק (איור 2) מבודד עם קלקר אני n כדי להרתיע חשיפה לעיבוי בפרוטוקולי ההתחממות והתקררות. הגנה זו אינה נחוצה לכל המצלמות או יישומים.

<table><tbody><tr><td>מצלמת אינפרא אדום</td><td>FLIR</td><td>SC-660</td><td>דגמים רבים זמינים בהתאם ליישום</td></tr><tr><td>תוכנה אנליטית אינפרא אדום</td><td>FLIR</td><td>ResearchIR 4.10.2.5</td><td>$3,500</td></tr><tr><td>Pseudomonas syringae (זן Cit-7)</td><td></td><td></td><td><a href="mailto:icelab@berkeley.edu">מסופק באדיבות על ידי ד"ר סטיבן לינדו, אוניברסיטת קליפורניה&nbsp; ברקלי icelab@berkeley.edu</a></td></tr><tr><td>Pseudomonas Agar F</td><td>Fisher Scientific</td><td>DF0448-17-1</td><td></td></tr></tbody></table>

השימוש ברזולוציה גבוהה אינפרא אדום תרמוגרפיה (hrit) לחקר הקרח נוקלאציה וקרח רביה בצמחים

The Use of High-resolution Infrared Thermography (HRIT) for the Study of Ice Nucleation and Ice Propagation in Plants

אירועי הקפאה המתרחשים כאשר צמחים גדלים באופן פעיל יכולים להיות אירוע קטלני, במיוחד אם לצמח אין סבילות להקפאה. לאירועי כפור כאלה יש לעתים קרובות השפעות הרסניות על הייצור החקלאי ויכולים גם למלא תפקיד חשוב בעיצוב מבנה הקהילה באוכלוסיות טבעיות של צמחים, במיוחד במערכות אקולוגיות אלפיניות, תת-ארקטיות וארקטיות. לכן, הבנה טובה יותר של תהליך ההקפאה בצמחים יכולה למלא תפקיד חשוב בפיתוח שיטות להגנה מפני כפור והבנת מנגנוני הימנעות מהקפאה. כאן, אנו מתארים פרוטוקול להמחשת תהליך ההקפאה בצמחים באמצעות תרמוגרפיה אינפרא אדום ברזולוציה גבוהה (HRIT). השימוש בטכנולוגיה זו מאפשר לקבוע את האתרים העיקריים של היווצרות קרח בצמחים, כיצד קרח מתפשט ונוכחות מחסומי קרח. יתר על כן, הוא מאפשר לבחון את תפקידם של גרעינים חיצוניים ופנימיים בקביעת הטמפרטורה שבה צמחים קופאים ולהעריך את יכולתן של תרכובות שונות להשפיע על תהליך ההקפאה או להגביר את סבילות ההקפאה. השימוש ב-HRIT מאפשר לדמיין את ההתאמות הרבות שהתפתחו בצמחים, המשפיעות באופן ישיר או עקיף על תהליך ההקפאה ובסופו של דבר מאפשרות לצמחים לשרוד אירועי כפור.

פעילות הקרח nucleating של הקרח + חיידק, Pseudomonas syringae (זן Cit-7) ירידה של 10 μl של מים ו -10 μl של מים המכיל פ syringae (CIT-7) הונחו על פני השטח abaxial של עלה Hosta (Hosta spp.) (איור 4). כפי שמודגם, הירידה של מים המכילים חיידקי INA קפאה ראשונה והייתה אחראי לגרימת העלה להקפיא בעוד טיפת מים על פני השטח העלה נשארה יצאה מן ההקפאה. <p class="jove_content" style...

כאן אנו מציגים פרוטוקול המאפשר לדמיין אתרים של היווצרות קרח ודרכים של התפשטות קרח בצמחים תוך שימוש בתרמוגרפיה אינפרא אדום ברזולוציה גבוהה (HRIT).

השימוש ברזולוציה גבוהה אינפרא אדום תרמוגרפיה (HRIT) לחקר הקרח נוקלאציה וקרח רביה בצמחים

Freezing events that occur when plants are actively growing can be a lethal event, particularly if the plant has no freezing tolerance. Such frost events ...

המטרה הכללית של הניסוי הבא היא להדגים את תפקידם של חומרי גרעין חיצוניים בהשראת קפיאה של חומר צמחי, ולהנמיח את התהליך באמצעות תרמוגרפיה באינפרא-אדום. הדבר מושג על ידי הנחת טיפת מים וטיפה של חיידקי גרעין קרח (INA) על פני השטח של עלה בצמח הנחקר. כשלב שני, הצמח מוצב בטמפרטורות קפיאה וממוקם כך שניתן יהיה להדמיות אותו באמצעות מצלמת אינפרא-אדום ברזולוציה גבוהה.לאחר מכן נקבעים פרמטרי המצלמה, שיאפשרו לחוקר לצפות בתחילת היווצרות הקרח ובהתפשטותו. בשלב הבא, טמפרטורת התא מורדת באיטיות לטמפרטורות מתחת לאפס כדי לגרום לחיידקי ה-INA שעל פני השטח לקפוא, מה שיגרום בהמשך לצמח לקפוא. התוצאות מראות את ההשפעה של גורמי גרעין קרח חיצוניים על השראת קיפאון בצמחים, במקום קירור-יתר ומניעת קיפאון, וזאת בהתבסס על יכולתה של תרמוגרפיה באינפרא-אדום לקבוע את המיקום המדויק של תחילת היווצרות הקרח ולהמחיש כיצד הקרח מתפשט ברחבי הצמח.ניתן להשתמש בטכניקה זו לא רק כדי להדמיות של צמחים בתנאי בקרה, אלא גם בשטח תחת תנאים טבעיים. הבנה של האופן שבו צמחים קופאים בתנאים טבעיים והשגת מידע על תהליך הקפאתם עשויות לספק נתונים חדשים שיובילו לטכניקות חדשות להגנה מפני קרה של צמחים חקלאיים, וכן ללמדנו רבות על אקולוגיה של צמחים. טכניקה זו הייתה שימושית במיוחד להבנת אקולוגיה אלפינית.יחד איתי, אריק בורשארד, טכנאי במעבדה שלי, ידגים את התהליך

the-use-high-resolution-infrared-thermography-hrit-for-study-ice

Research

JoVE Journal

Environment

סביבה

פרוטוקול זה מתאר תהליך לאיסוף מהיר של תמונות של שתילי ארבידופסיס להגיב לגירוי הכבידה באמצעות סורקים שטוחים, זמינים מסחרי. השיטה מאפשרת לכידה של תמונות ברזולוציה גבוהה נוחות לניתוח אלגוריתמים במורד הזרם זול, בנפח גבוה.

שימוש במשטח סורקים לאיסוף תמונות-פקע זמן ברזולוציה גבוהה של ארבידופסיס רוט Gravitropic התגובה

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

מאמר זה מתאר את זיהוי של חלבוני קושרי קרח מצמחי הקפאה-סובלנית דרך ההערכה של פעילות עיכוב-recrystallization הקרח והבידוד הבא של IBPs המקורית באמצעות טיהור זיקה-קרח.

זיהוי של הצמח קרח מחייב חלבונים באמצעות הערכה של עיכוב קרח-recrystallization ובידוד באמצעות טיהור קרח-זיקה

פרוטוקול ניסיוני מוצג להערכת מערכות שורשי צמחים שגדלו באדמה עם RGB והדמיה היפר-ספקטרלית. שילוב של סדרות זמן של תמונות RGB עם מידע כימומטרי מסריקות היפרספקטרליות מייעל תובנות לגבי דינמיקת שורשי הצמח.

RGB והדמיה ספקטרלי שורש הצמח Phenotyping ומחקר פיזיולוגיים: הגדרת הניסוי והדמיה פרוטוקולים

טכניקה ניצול אורכי גל של nm 1150, 1412 כדי למדוד את הטמפרטורה של המים המקיפים של אינדוקציה המחוממת קטן מגנטי כדור מוצג.

בטכניקת מדידת טמפרטורה אינפרא אדום המקיפים של אינדוקציה המחוממת קטן מגנטי כדור מים

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לשיקוף צמח תות שדה קפוא 3 מידות. שתי מצלמות אינפרא אדום מוצבים בזווית שונה במקצת משמשים להפקת סרט אדום-כחול טכנולוגיית להתבונן על הקפאת של הצמח 3 מימדים.

פרוטוקול להפקת וידאו תלת ממדי אינפרא-אדום להקפאת בצמחים

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

סערות קרח הן אירועי מזג אוויר חשובים המאתגרים את הלמידה בגלל קשיים בניבוי התרחשותן. כאן אנו מתארים שיטה מקורית להדמיית סופות קרח המערבת התזת מים על חופה ביער במהלך הקפאת התנאים.

הדמיית השפעות על סופות קרח ביער מערכות אקולוגיות

במאמר זה אנו מתארים כלי מתקדם המיועד לניטור ביוסינתזה של כלורופיל בשלבים המוקדמים של דה-אטיולציה של שתילי ארבידופסיס . המתודולוגיה החדשנית מספקת דימות פלואורסצנטי כלורופיל לא פולשני בזמן אמת ברזולוציה מרחבית וטמפורלית גבוהה.

בדיקה לא פולשנית לביוסינתזה של כלורופיל קביעת קינטיקה בשלבים מוקדמים של דה-אטיולציה של ארבידופסיס

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

חקור את תהליך הקרחה בצמחים באמצעות תרמוגרפיית אינפרא אדום ברזולוציה גבוהה (HRIT). הטכניקה מדגימה את השפעת חיידקי INA על היווצרות קרח ומספקת כלי לא פולשני לניטור טמפרטורה במחקר ביולוגי.

השימוש ברזולוציה גבוהה אינפרא אדום תרמוגרפיה (HRIT) לחקר הקרח נוקלאציה וקרח רביה בצמחים

גלה סרטונים נוספים