Qui presentiamo un protocollo che permette di visualizzare i siti di formazione del ghiaccio e le vie di propagazione del ghiaccio nelle piante utilizzando la termografia a infrarossi ad alta risoluzione (HRIT).
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Articolo metodologico
L'uso di ad alta risoluzione termografia a infrarossi (HRIT) per lo studio di ghiaccio nucleazione del ghiaccio e propagazione nelle piante
In questo articolo
Sommario
Abstract
Gli eventi di congelamento che si verificano quando le piante crescono attivamente possono essere un evento letale, in particolare se la pianta non ha tolleranza al congelamento. Tali eventi di gelo hanno spesso effetti devastanti sulla produzione agricola e possono anche svolgere un ruolo importante nel plasmare la struttura della comunità nelle popolazioni naturali di piante, in particolare negli ecosistemi alpini, sub-artici e artici. Pertanto, una migliore comprensione del processo di congelamento nelle piante può svolgere un ruolo importante nello sviluppo di metodi di protezione dal gelo e nella comprensione dei meccanismi di prevenzione del gelo. Qui, descriviamo un protocollo per visualizzare il processo di congelamento negli impianti utilizzando la termografia a infrarossi ad alta risoluzione (HRIT). L'uso di questa tecnologia consente di determinare i siti primari di formazione del ghiaccio nelle piante, come si propaga il ghiaccio e la presenza di barriere di ghiaccio. Inoltre, consente di esaminare il ruolo dei nucleatori estrinseci e intrinseci nel determinare la temperatura alla quale le piante si congelano e di valutare la capacità di vari composti di influenzare il processo di congelamento o di aumentare la tolleranza al congelamento. L'uso di HRIT consente di visualizzare i numerosi adattamenti che si sono evoluti nelle piante, che hanno un impatto diretto o indiretto sul processo di congelamento e, in ultima analisi, consentono alle piante di sopravvivere agli eventi di gelo.
Introduzione
Temperature di congelamento che si verificano quando le piante sono in attiva crescita può essere letale, in particolare se la pianta ha poca o nessuna tolleranza congelamento. Tali eventi gelo spesso hanno effetti devastanti sulla produzione agricola e possono svolgere un ruolo importante nel plasmare la struttura della comunità in popolazioni naturali di piante, in particolare in montagna, gli ecosistemi sub-artiche e artiche 1-6. Gli episodi di gravi gelate primaverili hanno avuto maggiori impatti sulla produzione di frutta negli Stati Uniti e in Sud America, negli ultimi anni 7-9 e sono stati esacerbati dalla precoce inizio della stagione ca....
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Protocollo
1. Preparazione di materiali vegetali
- Utilizzare sia foglie o piante intere di materiale vegetale soggetto (Hosta spp. O Phaseolus vulgaris).
2. Preparazione di Water Solutions contenenti ghiaccio nucleazione attivi (INA) Batteri
- Culture batterio INA, Pseudomonas syringae (Strain Cit-7) in capsule di Petri a 25 ° C su Pseudomonas Agar F preparato con 10 g / L di 100% glicerolo per la direzione del produttore.
- Dopo culture sono cresciuti sufficientemente, posto a 4 ° C fino al momento dell'uso, ma mantenere a 4 ° C per due giorni prima di garantire un elevato livello di a....
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Risultati
Attività di Ice-nucleazione del ghiaccio + batterio, Pseudomonas syringae (ceppo Cit-7)
Una goccia 10 ml di acqua e 10 ml di acqua contenente P. syringae (Cit-7) sono stati collocati sulla superficie di una foglia abassiale Hosta (Hosta spp.) (Figura 4). Come illustrato, la goccia d'acqua contenente batteri INA congelato prima ed era responsabile per indurre la foglia di congelare mentre la goccia d'acqua sulla superficie del foglio è rimas.......
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Discussione
L'acqua ha la capacità di Supercool a temperature inferiori a 0 ° C e la temperatura alla quale l'acqua si congela può essere molto variabile. 36 Il limite di temperatura per sottoraffreddamento di acqua pura è di circa -40 ° C ed è definito come il punto di nucleazione omogenea. Quando l'acqua gela A temperature superiori a -40 ° C si è portato dalla presenza di eterogeneo nucleatori che consentono piccoli embrioni di ghiaccio di forma che poi servire come catalizzatore per la formazione di ghiac.......
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Dichiarazioni
Gli autori non hanno interessi finanziari in competizione o conflitti di interesse.
Ringraziamenti
Questa ricerca è stata finanziata dal Fondo di Scienze austriaca (FWF): P23681-B16.
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Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Termocamera | FLIR | SC-660 | Molti modelli disponibili a seconda dell'applicazione |
| Software analitico a infrarossi | FLIR | ResearchIR 4.10.2.5$ | 3.500 |
| Pseudomonas syringae (ceppo Cit-7) | Gentilmente fornito dal Dr. Steven Lindow, Università della California Berkeley icelab@berkeley.edu | ||
| Pseudomonas Agar F | Fisher Scientific | DF0448-17-1 |
Riferimenti
- Taschler, D., Beikircher, B., Neuner, G. Frost resistance and ice nucleation in leaves of five woody timberline species measured in situ during shoot expansion. Tree Physiol. 24, 331-337 (2004).
- Neuner, G., Hacker, J. Ice formation and propagation in alpine plants.
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Ristampe e permessi
