Name: 증발 플럭스 방법 (EFM)를 사용 조사량과 탈수에 잎 유압 전도성과 Stomatal 전도성과 응답 측정 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2012-12-31T12:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 11 s
Description: 배우세요 잎 유압 전도성과 기공 전도성을 동시 측정하는 증발 플럭스 방법을 활용하여 식물의 수분 이용과 생태 적응 메커니즘을 분석하는 기술입니다. 이 방법은 자연적인 증산 경로를 따라 정확한 데이터를 제공합니다.

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우리는 원고를 개선하기 위해이 4 익명 검토에 감사하고, 국립 과학 재단 (기금 IOS-0546784)에 지원.

1. 수산화 잎에 대한 측정 잎 유압 전도성 (K 최대) <ol><li> 바람직 목부의 긴장은 젖은 종이 타월로 가득 어두운 비닐 봉지에 공기와 장소에서 절단, 낮은 것을 같은 저녁이나 밤에 촬영을 수집합니다. 실험실에서 수중 모든 촬영의 끝에서 적어도 두 개의 노드를 recut. 순수한 물, 또는 K 잎 측정에 사용될 수있는 다른 솔루션에 하루 아침에 rehydrate 쏠께 요. 다른 솔루션의 영향이 요인으로 조사 할 수없는 한 Ultrapure 물은 흐름 솔루션으로 권장합니다. </li><li> 부분적으로 degassed 흐름 솔루션을 아래에 신선한 면도날로 촬영에서 잎을 잘라 요. 다른 솔루션의 영향이 요인으로 조사 할 수없는 한 Ultrapure 물은 흐름 솔루션으로 권장합니다. 우리는 진공 펌프를 사용하여 플라스크에 밤새 솔루션을 degassing 권장하지만, 다른 방법이 사용될 수있다. </li><li> petio 주변 랩 미리 신장 parafilm잎자루와 튜브 사이 좋은 인감을 위해 르. 추가 parafilm을 래핑하면 튜브 내부에 맞게 잎자루 주위에 도움이 될 것 같은이 단계는, 비 원형 petioles 특히 도움이됩니다. 치과 붙여 넣기가 petioles의 홈을 채우기 위해 parafilm을 포장하기 전에 잎자루에 적용 할 수 있습니다. </li><li> 시스템을 입력 공기를 방지하기 위해 ultrapure 물에 실리콘 튜브에 잎을 연결합니다. 잎은 물 소스 위에 올려진다 때, 튜브의 물 subatmospheric 압박이며, 어떤 공기가 측정하는 동안 튜브에 그려되지 않을 경우 따라서 인감이 양호합니다. Omnifit, 캠브리지, 영국),이 접근법은 특히 복잡한 형상과 petioles에 유용하거나, 잔디 블레이드에 대한 또는 실리콘 튜브에 직접 잎자루를 밀폐에, 고무 가스켓과 압축 피팅은 (예를 들어, (Omnifit A2227 구멍 어댑터 사용할 수 있습니다 , 그는 유리 막대 주위에 포장 및 압축 피팅을 밀봉 할 수 있습니다. 때 가능한, 그거에 직접 잎자루를 밀폐licone 관이 빠른 것하고 투명 잎자루-튜브 접합을 남겨두고 거품이보다 쉽게​​ 볼 수 있도록 수있는 이점이 있습니다. 튜브는 컴퓨터 (, Mettler-톨레도 (Toledo) GmbH의, Greifensee, 스위스 등은 &quot;밸런스 링크&quot;소프트웨어를 사용하여)에 매 30 초 데이터를 기록 밸런스 (± 10 μg 해상도)의 눈금 실린더에 실행 하드 튜브에 잎을 연결 잎을 통해 유량의 계산. </li><li> 잎은 큰 상자 팬 위의 낚시 줄과와 광원 (&gt; 1,000 μmol • m 2 • S -1 높은 방사 측정을위한 photosynthetically 활성 방사선), 약간의 레벨 위 아래에 매달아 나무 프레임에 adaxial 표면 위쪽으로 개최해야 눈금 실린더에있는 초승달 모양. 잎은 같은 겠어, 잎으로 이동 물은 증발에 의해 구동 및 중력에 의한 압력 아래에있는 잎을 입력되지 않도록하기 위해 눈금 실린더에 물 위에 삽입되어야합니다잎이 실린더에 물이 초승달 모양 아래 배치 된 경우가. 젖은 종이 타월로 가득 작은 용기 따라서 균형에서 분위기를 물 소스에서 증발을 피하고, 균형 공기가 물 포화을 보장하기 위해 균형 챔버 내부에 배치됩니다. 이 가능성은 튜브에 4 웨이 꼭지 밸브를 사용하여 잎에 흐름을 중단하고, 잔액에 물 실린더의 질량이 감소하지 않는 선택하여 확인하실 수 있습니다. </li><li> 램프의 열을 흡수하기 위해 잎 위의 물이 담겨있는 명확한 Pyrex 컨테이너를 배치합니다. </li><li> ° C 실험을하는 동안 열 램프 아래 잎 주위의 공기를 따뜻하게 충분히 Pyrex 컨테이너를 가열하지 않는 것과 같은 Pyrex 컨테이너에 더 차가운 물을 추가하여 23 ° C 및 28 사이의 잎 온도를 유지하고 있습니다. </li><li> 따라서 높은 조사량에 순응하기 위해 충분한 시간을 제공하고, additi, 적어도 30 분을위한 장치에 발산에 잎 허용onally까지 유속은 더 상향 또는 하향 추세로, 안정화, 그리고 변화의 계수 &lt;30 초 유동 간격으로 한 최소한 5-10 측정 5 %로하고 있습니다. 이 방법은 안정적인 Ψ 잎을 가정하기 때문에 유량이 정상 상태에 도달하는 것이 중요합니다. 이전 연구는 이러한 기준 유량 (E), Ψ 잎과 K 잎의 안정화에 충분한 것으로, 안정적인 흐름을 한 후 더 이상 측정 기간과 시험은 폭 넓은 일곱 종의 각각에 대해 측정 시간에 K 잎 대한 관계를 보여주지 설립 잎 용량 17,18 범위. 안정화는 일반적으로 30 분 미만이 소요되지만 일부 종에서 종 (种)에 대한 시간 이상이 필요할 수 있습니다. </li></ol> 참고 : 유량 (&lt;8 μg의 -1) 매우 낮은 경우, 안정성이 마지막 다섯 30 초 간격의 실행중인 평균을 사용하여 결정 할 수 있습니다. </p&gt; <ol start="9"><li> 갑자기 흐름이 변경 하나 때문에 갑자기 stomatal 폐쇄에, 또는 입자 또는 기포에 의한 시스템의 인감이나 막힘에서 명백한 누설하는 경우 측정을 폐기하십시오. </li><li> 흐름이 안정화되면 열전대와 잎의 온도를 기록합니다. </li><li> 신속 튜브에서 잎을 제거, 소량은 잎자루을 건조 증발를 중단하기 이전에 exhaled 된 sealable 가방에 잎을 배치합니다. </li><li> 잎은 적어도 20 분에 그 가방에 평형 보자. </li><li> 최종 10 유량 측정 평균. 이렇게하면 E 측정 될 것입니다. </li><li> 잎이 equilibrated 경우, 압력 챔버와 최종 잎 물 전위 (Ψ 최종)을 측정합니다. </li><li> 평판 스캐너 및 이미지 처리 소프트웨어를 사용하거나 잎 지역 미터와 잎 영역을 측정합니다. </li><li> K 잎은 E / - ΔΨ 잎 (여기서 ΔΨ 잎 = Ψ 마지막으로 계산됩니다 </하위&gt; - 0 MPA) 및 잎 면적 별도의 정상화. 단위 mmol에서 m -2 s의 -1 MPA -1입니다. 잎은 단지 눈금 실린더의 물 레벨보다 위에 위치하기 때문에 잎을 입력 물 압력을 감소 중력의 효과는 항상&gt; -0.1 MPA입니다 Ψ 마지막에 특히 상대적으로 무시할 것입니다. </li><li> 물 점도 15,19,20의 온도 의존성에 의해 유도 K 잎의 변화를 해결하려면 다음 방정식을 사용하여 25 ° C로 K 잎 값을 표준화 : </li></ol><img alt="수식 1" fo:content-width="3.863in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq1.jpg" /><ol start="18"><li> E 증기 pressu에 해당 잎 - 투 - 공기 증기 압력 차이에 의해 구분으로 Stomatal 전도성 (g들) 결정될 수잎에 인접 온도 및 상대 습도 센서를 사용하여 결정 재 적자 (VPD). VPD는 다음 방정식에게 21을 사용하여 계산됩니다 </li></ol><img alt="수식이" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq2.jpg" fo:content-width="1.67in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq2highres.jpg" /> (; 아덴 벅 방정식 22에 의하면, 온도의 함수 kPa에서), 그리고 AP 대기압 (kPa)을 RH는 상대 습도이고, VP는 공기의 포화 증기 압력을 표시합니다. 2. 건조 잎에 잎 유압 컨덕턴스 측정 <ol><li> 바람직 목부의 긴장은 젖은 종이 타월로 가득 어두운 비닐 봉지에 공기와 장소에서 절단, 낮은 것을 같은 저녁이나 밤에 촬영을 수집합니다. 실험실에서 수중 모든 촬영의 끝에서 적어도 두 개의 노드를 recut. K 르에 사용되는 순수한 물, 기타 용액에 하루 아침에 rehydrate 쏴AF 측정. 다른 솔루션의 영향이 요인으로 조사 할 수없는 한 Ultrapure 물은 흐름 솔루션으로 권장합니다. </li><li> ultrapure 물 아래에 적어도 세 잎 세그먼트에 촬영을 잘라 Ψ 잎 값의 범위에 시간이 서로 다른 기간 동안 팬과 함께 촬영을 탈수. </li><li> 촬영의 각 잎 주위 이전에 exhaled 된)을 한 다음 젖은 종이로 큰 sealable 가방에 모든 촬영을 배치, 일단 촬영 수분이 있으며, sealable 가방 (Nasco, 포트 앳킨슨, WI, USA 소용돌이 - 박)을 배치 수건. </li><li> 촬영은 최소한 30 분 (강력 탈진 촬영을 위해 더 이상 평균 시간이 필요 할 수 있습니다)에 대한 평형 보자. </li><li> 평균 한 후, 소비세 상단과 하단 잎 및 측정 초기 Ψ 잎 (= Ψ O) 압력 챔버를 사용합니다. </li><li> 두 잎의 Ψ 잎의 차이가보다 큰 0.1 MPA (stron의 경우 촬영을 취소gly 건조 잎이 범위)이 0.3 MPA까지 연장 할 수 있습니다. </li><li> 세 번째 잎 그런 다음 위의 단계를 1.2 -1.18 따라 EFM와 K 잎과 g을 결정하는 데 사용됩니다. 특히, 정상 상태 E는 stomata가 계속 열고 cuticular 도전 17보다 실질적으로 높은 g의 값을 생성으로, 심한 건조 잎되었습니다 잎에도 구할 수 있습니다. </li><li> 유압 취약성 곡선을 구성하는 단계 1.16에서와 같이 Ψ 최종을 사용하여 K 잎을 계산 한 후 가장 낮은 중에서 대한 플롯 K 잎 값 Ψ O 또는 Ψ 최종 즉, 실험이 진행되는 동안 잎에 의해 경험 강한 탈수 (= Ψ 낮은 가격순). 마찬가지로, 잎 탈수에 대한 응답으로 g s의 감소는 낮은 Ψ에 대한 g을 음모에 의해 결정될 수있다. 이전 작업은 쉬가<html> 자신이 탈수는 K 잎과 g의 14,16에서 적어도 부분적으로 돌이킬 수 감소를 유도. </li><li> 우리는 Ψ 낮은 0.5 MPA 간격마다 적어도 6 K 잎 값을 취득하는 것이 좋습니다 (당신이 작업중인 종 탈수에 정말 취약 경우이 간격은 0.25 MPA를 줄일 수 있습니다.) </li><li> 귀하의 취약점 곡선 23 일부터 특이점을 제거하는 가장 Ψ 각 0.5 MPA 물을 가능성이 간격 K 잎 값에 딕슨 국외자 테스트를 수행합니다. </li><li> 종 탈수 14,16에 K 잎과 g s의 응답에 차이가 있기 때문에, 각 종에 대해 서로 다른 기능에 맞게하고 최대 가능성 (낮은 가격순 AIC 값을, 자세한 내용은 14 참조)을 선택합니다. 우리는 이전에 문학에 사용되는 피팅 최소한 네 기능을하는 것이 좋습니다 : 선형 (PG &quot;강한 : 콘텐츠 폭 =&quot;1.4in &quot;강한 : SRC =&quot;/ files/ftp_upload/4179/4179eq3highres.jpg &quot;/&gt;), sigmoidal ( <img alt="수식 4" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq4.jpg" fo:content-width="1.483in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq4highres.jpg"/> ), 물류 ( <img alt="수식 5" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq5.jpg" fo:content-width="1.7in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq5highres.jpg"/> )와 지수 ( <img alt="수식 6" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq6.jpg" fo:content-width="1.583in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq6highres.jpg"/> ). </li></ol> 3. 대표 결과 탈수와 잎 유압 전도성의 하락은 종 (그림 1)에서 강력하게 다릅니다. 높은 조사량에 따라 측정 할 때 가뭄에 민감한 종보다 가뭄 저항성 종보다 부정적인 물 잠재력에 강한 하락을 경험 (PAR&gt; 1,000 μmol • m -2 • S -1). 물mesic 허브 Helianthus annuus을위한 유압 전도성의 80 % 손실 (P 80)의 잠재력은 캘리포니아 키 작은 떡갈 나무 덤불에 기본 Heteromeles arbutifolia의보다 부정적인 3 MPA였다. Helianthus annuus이 아닌을 보여 주었다 반면 Heteromeles arbutifolia는, 물 잠재력의 감소에 선형 응답 감소 - 선형. stomatal 전도성 (g들)과 리프 유압 전도성 (K 잎)에는도 (그림 2) 조사량에 크게 응답 할 수 있습니다. Raphiolepis indica를 들어, stomatal 전도성이 높은 조사량에 따라 측정 잎 탈수를 강하게 거부했다 (PAR&gt; 1,000 μmol • m -2 • S -1)과 실험실 빛 아래에서 (PAR &lt;6 μmol • m -2 • S -1). 높은 방사에서 잘 조명 레아에 대한 일반적인 물 잠재적으로 탈진 상태였다 EFM로 측정 잎낮에 그대로 식물에 ves는 porometer (그림의 성. 2)로 그대로 공장에서 측정 잎으로 유사한 g을 보여 주었다. 특히, 최대 수화의 잎을 위해, K 잎은 낮은 조사량 (11 대 2.8 mmol m -2 s의 -1 MPA -1)보다 높은에 노출 잎에는 4 배 이상이었고, 따라서 K 잎은 잘에 강한 빛 응답을 보여 주었다 g S보다 충분한 잎. 또한, 높은 조사량에 따라, K 잎은 탈수으로 더 강력하게 거부했다. P 80 낮은 조사량보다 높은에서 0.93 MPA 덜 부정적이었다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/4179/4179fig1.jpg" /> 그림 1. 민감한 가뭄 (위)와 가뭄 관대 (아래) 종 (14,24에서)에 대한 잎 유압 취약점 곡선. 각 포인트는 죄를 나타냅니다증발 플럭스 방법 (EFM)을 사용하여 단독 잎에 잎 유압 전도성 (K 잎)의 gle은 측정. 수직 막대는 종이 초기 잎 유압 전도성 (P 80)의 80 %를 잃어되는 물 가능성을 나타냅니다. 최대 가능성을 사용하여 가장 적합한 기능을 모두 종에 대한 역모 있습니다. <img alt="수식 7" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq7.jpg" fo:content-width="3.293in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq7highres.jpg"/><img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/4179/4179fig2.jpg" /> 그림 2. Raphiolepis indica에 대한 감소 잎 물 잠재적으로 stomatal 전도성 (g들)과 잎 유압 전도성 (K 잎)의 반응은 높은 대 낮은 조사량 (16 일부터)에 따라 측정. (PAR은&gt; 1,000 &lt;6 mmol • m -2 • S-1). 각 점은 각각 높고 낮은 조사량에 따라 측정 잎을 대표하는 흰색과 검은 색 점으로, 증발 플럭스 방법 (EFM)을 사용하여 단독 잎에 하나의 측정을 나타냅니다. 고 대 낮은 조사량에서 stomatal 전도성 곡선에 대한 방정식 : <img alt="수식 8" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq8.jpg" fo:content-width="4.727in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq8highres.jpg" /> 과 <img alt="수식 9" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq9.jpg" fo:content-width="2.26in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq9highres.jpg"/> . 고 대 낮은 조사량의 취약성 곡선에 대한 방정식 : <img alt="수식 10" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq10.jpg" fo:content-width="2.7in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq10highres.jpg"/> 과 <img alt="수식 11" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq11.jpg" fo:content-width="1.8in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq11highres.jpg"/> . 상단 패널에 회색 별 평균 ± 역을 나타냅니다g s와 porometer과 낮에 그대로 식물의 잎에서 측정 잎 물 잠재 ndard 오류가 발생했습니다. 회색과 하단 패널에 검은 색 세로 막대는 종이 각각 높고 낮은 조사량에 따라 초기 잎 유압 전도성 (P 80)의 80 %를 잃어되는 물 가능성을 나타냅니다.

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관심 없음 충돌이 선언 없습니다.

여기에 제시된 증발 플럭스 방법은 stomatal 전도성의 동시 측정과 실험실에서 잎 유압 전도성의 상대적으로 빠른 (30 분) 결정을 할 수 있습니다. EFM은 주어진 지금까지 가장 가까운 잎에 물의 자연 경로를 따라하는 방법입니다 stomata 15 일부터 잎 airspaces 및 diffuses의 물이 증발. K 잎 결정을 위해 다른 실험 방법의 숫자는 세 특히 일반적인거든요, 25 존재합니다. (1) 고압 흐름 방법 (HPFM)에서 물을 고압 15,26 아래의 잎을 통해 밀어 수 있습니다. 그러나, 취약성 곡선이 방법으로 취득 할 수없는 적용 긍정적 인 압력이 충전 emboli을 수 있으며 mesophyll 조직을 rehydrate 때문입니다. (2) rehydration 동력학 방법 (RKM)에서 K 잎은 채널과 건조 잎의 rehydration 사이의 비유를 사용하여 계산됩니다저항 27,28있는 일련의 콘덴서의 arging. 이 방법은 빠른 속도이지만, 잎에 자연 transpirational 경로의 전체 시스템을 복제하지 않으며, 쉽게 높은 방사에 적응 잎의 측정을 허용하도록 수정되지 않습니다. 다른 농도의 진공은 잎 15,26의 잎 운전 물 손실에 적용되어있는 동안 (3) 진공 펌프 방법 (VPM)에서 잎이 챔버에 배치됩니다, 그 잎자루는 균형에 물 소스에 연결되어 있습니다. 이 방법은 시간이 많이 걸릴 수 있습니다. 3 가지 방법을 모두 사용하는 측정은 일관된 결과에게 15,28,29를 제공하는 것으로되어 있으며, 따라서 EFM은 자주는 transpirational 물 운동을 기반으로 주어진 사용하며, 상대적으로 급속하고, 서로 다른 조건 하에서 K 잎을 측정하기위한의 수정됩니다. K 잎을 결정에 사용되는 일반적인 방법의 모든 ACC 정량화에 불확실성의 수준을 포함증산 25에 해당하는 urately 원동력. EFM에서 ΔΨ 잎은 잎이 압력 폭탄 equilibrated 후는 대량 Ψ 잎을 기반으로 K 잎이 진정한 원동력보다 낮은 계산하는 데 사용. 이 시점에서, 대량 Ψ 잎 반드시 유압 경로의 끝에있는 세포의 물 가능성을 나타내지 않는 곳의 물이 증발, 오히려 물이 낮은 물 잠재력의 비교적 적은 세포의 볼륨 가중 평균 이동과 증발과 증산 스트림에서 분리 될 수 높은 물 가능성의 더 많은 세포. Ψ 잎은 진정한 원동력 다릅니다 얼마나 때문에 물이 잎에서 증발되어 위치에 따라 달라집니다. 경우 잎에 걸쳐 물이 증발은 대량 Ψ 잎은 진정한 원동력에 가까이 있으며, 수도 물은 비교적 적은 C에서 증발하는 경우stomata 근처 ells은 대량 Ψ 잎은 실질적으로 진정한 원동력, 즉, 실제로는 훨씬 더 낮을 수 있습니다 이러한 세포의 물 잠재력을 과소 평가 할 수 있으며, 따라서 실제 K 잎은 EFM로 결정보다 낮은 것입니다. 따라서, EFM에 의해 결정 K 잎은 진정한 K 잎을 대표하는 정도는 아직 잘 이해되지 않는 물 흐름 경로에 민감하다. EFM은 K 잎을 (위 참조) 측정을 위해 다른 방법을 일치하고, 비교 사용 우수한 데이터, 종 - 변화 mesophyll를 통해 물 흐름 경로의 추가 조사가 필요의 가능성을 제공하고 있지만. 사실, 심지어 특정 종의 잎을 위해,이 물이 경로는 다른 irradiances와 열로드 4,30에서 또는 다른 물 상태 (조직 수축 부여) 31의 다른 조건, 예를 들면 아래 다를 수 있습니다. 추가 지식물 운송 경로의 따라서 EFM이 전체 잎 유압 전송에 변화 경로의 효과를 확인하는 데 사용 할 수 있도록합니다. EFM에서 stomatal 전도성의 측정은 방사와 탈수에 대한 답변의 결정을 허용하고, K 잎과 g s의 일치 답변을 제공하는 장점이 있습니다. 또한, g s의 rehydration 다음 이전 잎 탈수의 효과는이 방법으로 평가 할 수 있습니다. 그러나,이 방법은 두 잠재적 인 단점을 가지고있다. 먼저,이 g의 측정이 아니라 그대로 식물에 대한보다 excised 잎에했고, 둘째 있으며, stomatal 전도성의 결정은 기후 잎의 측정 거리를하기보다는 porometer 챔버에서와 같이 잎 가까이에 기반 , 팬과 잎의 환기는 공기를 주변으로 잎 표면을 equilibrates하지만. 종 (种)의 경우, excised잎은 그대로 식물 16,32에 나뭇잎보다 다른 stomatal 응답을 표시 할 수 있습니다. 그러나, 몇 종에 대한 g s은 (는) EFM를 사용하여 낮 Ψ 잎 16 (그림 2)에서 잎 porometer을 그대로 공장에서 측정 된 값과 비슷했다 추정했다. EFM은 K 잎, 구조 및 해부학의 원리, 환경 요인과의 반응의 역학을 조사, 생리 통찰력, 즉에 적용 할 수 있습니다. 또한, 방법은 서로 다른 조건 하에서 성장 주어진 종의 식물을 비교하거나, 다른 연령대의, 또는 다른 환경에 적응 종 식물을 비교하는 데 사용할 수 있습니다. 잎 취약성 커브를 구축함으로써, 하나는 가뭄에 종 오차의 메커니즘에 대한 통찰력을 얻을 수 있습니다. 가뭄 동안, 캐비테이션 및 세포 붕괴는 일부의 잎 목부에서 발생하는 표시되었습니다<html> 종, 그리고 탈수시 mesophyll의 세포 수축도 (14에서 검토) 물 운동에 영향을 미칠 수 있습니다. 미래 연구는 K 잎과 stomatal 폐쇄의 하락을 유발하는 측면에서 이러한 프로세스의 각각의 상대적 중요성을 결정하기 위해 필요합니다. 방사는 K 잎과 EFM이 매우 높은 조사량에 따라 측정에 적합합니다에 영향을 미치는 강력한 요소입니다. 방사와 가뭄이 aquaporins의 결합 반응은 많은 관심을 얻을해야합니다. 감소 표현 및 / 또는 aquaporins의 드 activatation에 탈수 리드는 K 잎을 줄이는 반면, 높은 방사는 K 잎을 증가, 증가 표현 및 / 또는 살아있는 세포를 통해 빠른 물 흐름을 허용 aquaporins의 활성화로 연결됩니다. K 잎에 방사와 물 공급의 결합에 미치는 영향은 추가 조사 4,10,16,33이 필요합니다. 십t &quot;&gt; 또한, 종에서, K 잎과 보안 문제는. 빛 물 및 기타 리소스 3,13,24의 공급과 관련하여 종 분포에 관한 왔습니다 종은 건조한 지역에서 직면하고, 유압 감소에 더 큰 저항을 표시하는 경향이 더 많은 부정적인 토양 물 잠재력, 그리고 더 부정적인 물 잠재력에서 높은 K 잎을 유지하여, 그들은 높은 g을 유지하고 광합성 13,14에 대한 CO 2를 포착 계속 진행합니다. 따라서, 잎 유압 속성의 연구 수준의 통찰력을 제공 할 수 있습니다 세포, 잎, 그리고 전체 플랜트 및 환경에의 대응, 모든 스케일에서 많은 중요한 새로운 발견을 양보 할 가능성이 있습니다.

증발 플럭스 방법 (efm)를 사용 조사량과 탈수에 잎 유압 전도성과 stomatal 전도성과 응답 측정

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

물은 중요한 자원이며, 공장 물 운송 시스템은 최대 성장과 가뭄 허용 한도를 설정합니다. 식물이 광합성에 CO 2를 캡처 높은 stomatal 전도성 (g들)을 달성하기 위해 자신의 stomata을 열 때, 물은 증발 1,2에 의해 손실됩니다. airspaces에서 증발 물은 줄기와 뿌리의 목부에서 회전 추첨에, 잎 정맥의 목부에서 물을 그리기 결과적으로, 세포 벽에서 대체됩니다. 물이 시스템을 통해 당겨로서 시스템에 걸쳐 긴장과 낮은 잎 물 전위 (Ψ 잎)를 작성, 유압 저항을 경험한다. 잎 자체 공장 유압 저항 3의 평균 30 % 회계, 전체 공장 시스템의 중요한 병목 현상입니다. 잎 유압 전도성 (K 잎 = 1 / 잎 유압 저항)은 잎에서 물 잠재적 그라디언트에 물 유량의 비율이며, 요약복잡한 시스템의 동작 :. 잎자루을 통하여 정맥, 번들 집에 출구와 영공으로 증발하고 stomata에서 일어난되기 전에 mesophyll 셀이나 주변 통과의 여러 주문을 통해 물이 이동은 K 잎은으로 강한 관심을 종을 비교하는 중요한 생리적 특징, 물 수송 및 구조의 변화의 관계 (예를 들어, 잎 엽맥의 분포 상태 아키텍처) 및 광합성 가스 교환에 미치는 영향에 대해 조사 할 수있는 키 변수의 잎 구조와 생리학의 효과를 정량화. 또한, K 잎은 K의 잎이 aquaporins, 멤브레인 4 물 수송에 관여 단백질의 표현 및 활성화의 변화로 인해 확실히 조사량을 크게 높일 수 있습니다. 내부 및 외부 잎 환경 3 강력하게 대응하고, K 잎은 동안 강하게 거부 박사캐비테이션 및 / 또는 mesophyll 및 번들 피복 셀 수축 또는 aquaporin 비활성화 5-10으로 인해 매우 목질부의 조직에서 목질부의 도관 및 / 또는 투자율 손실의 붕괴로 인해 하겠군. K 잎이 잘 물결 무늬가있는 조건에서 종에 걸쳐, 그리고 가뭄 기간 동안 g s와 광합성 속도를 제한하고, 따라서 전체 - 공장 성능을 제한 할 수 있기 때문에 가뭄이 주파수 및 심각도 11-14의 증가 특히 그들은 가능한 종 분포를 결정할 수있다. 우리는 excised 잎에 K 잎과 g s의 동시 결정하는 간단한 방법을 제시한다. transpiring 잎은 균형에 물 소스에 실행 튜브에의 잎자루에 의해 연결되어 있습니다. 잔고에서 물 손실은 잎을 통해 유량을 계산 기록됩니다. 정상 상태 증산 (E, mmol • m -2 • S -1)이 도달, g <sub&gt; S는 증기 압력 적자에 의해 나누어 결정되고 압력 챔버 사용하여 결정 물 잠재적 인 원동력으로 나누어 K 잎 (K 잎 = E / - Δψ 잎, MPA) 15. 이 방법은 다른 irradiances과 탈수 14,16,17에 K 잎의 취약성에 K 잎 응답을 평가하는 데 사용할 수 있습니다.

우리는 잎 유압 전도성의 동시 측정 (위해 상대적으로 빠른 (30 분)와 현실적인 방법을 설명<em&gt; K</em<sub&gt; 잎</sub&gt;)와 stomatal 컨덕턴스 (<em&gt; g</em<sub&gt; S</sub&gt;) transpiring excised 잎. 방법의 빛과 탈수 반응을 측정하기 위해 수정할 수 있습니다<em&gt; K</em<sub&gt; 잎</sub&gt;와<em&gt; g</em<sub&gt; S</sub&gt;.

증발 플럭스 방법 (EFM)를 사용 조사량과 탈수에 잎 유압 전도성과 Stomatal 전도성과 응답 측정

물은 핵심 자원이며, 식물의 수분 운송 체계는 최대 성장과 가뭄 내성의 한계를 결정합니다. 식물이 기공을 열어...

다음 실험의 전반적인 목표는 잎을 통한 수분 이동 효율, 즉 잎 유압 전도도(K leaf)를 측정하는 것입니다. 이 방법을 통해 알려진 수준의 수분 상태와 조도 하에서 잎의 기공 전도도를 동시에 결정할 수 있습니다. K leaf는 식물의 수분 이용 효율, 광합성률, 성장 및 생태적 적응을 결정하는 중요한 요인입니다.본 측정은 세 개의 잎이 달린 절단된 줄기를 대상으로 하며, 이를 특정 잎 수분 포텐셜까지 탈수시킨 후, 두 번째 단계로 압력 챔버를 사용하여 줄기의 잎 두 개에서 수분 포텐셜을 측정합니다. 나머지 세 번째 잎은 먼저 주어진 복사 조도 하에서 증발 플럭스법을 사용하여 K leaf를 측정함으로써 잎을 통한 유량을 결정합니다. 그 다음, 정상 상태 유량에 도달하면 유량을 기록하고, 해당 유량에 대응하는 수분 포텐셜 구동력을 결정하기 위해 잎을 압력 챔버에 넣습니다.이를 통해 유량을 수분 포텐셜 구동력으로 나누어 kle를 계산할 수 있습니다. 기공 전도도 S는 유량을 잎과 공기 사이의 수증기압 차이로 나누어 구할 수 있습니다. 잎 주변의 결과에 따르면, 수분 포텐셜에 따른 잎 수리 전도도와 기공 전도도 S의 감소는 광도에 따라 달라지며 종마다 차이가 있는데, 이는 생리학, 식물 전체의 성능 및 생태학적으로 중요한 의미를 갖습니다.고압 유량계, 재수화 역학법 또는 진공 펌프법과 같은 잎 수리학 측정의 다른 방법들과 비교했을 때 이 기술의 주요 장점은 잎을 통한 물의 이동이 증산의 자연적인 경로를 따른다는 점입니다. 이 방법은 주어진 환경에서 최적의 식물 성능을 가능하게 하도록 잎이 어떻게 설계되었는지, 그리고 가뭄과 같은 환경 변화에 종이 얼마나 민감한지와 같은 식물 생리학 및 생태학 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 슈트를 저녁이나 밤에 수집하여 젖은 종이 타월로 채운 어두운 플라스틱 백에 넣으십시오.그 다음 실험실에서 매 슈트(shoot) 끝부분으로부터 최소 두 개의 마디를 수중에서 다시 절단하고, 순수 물 또는 k-측정에 사용할 다른 용액에서 하룻밤 동안 재수화합니다. 부분적으로 탈기(Degas)된 흐름 용액 하에서 새 면도날을 사용하여 슈트에서 잎을 절단합니다. 그런 다음 꽃잎과 튜빙 사이에 밀봉이 잘 되도록 미리 늘려놓은 파라필름(parafilm)으로 꽃잎을 감쌉니다.시스템 내의 기포를 제거하고 밸브를 연 후, 공기가 시스템 내부로 유입되는 것을 방지하기 위해 초순수 내에서 잎을 실리콘 튜브에 연결합니다. 잎을 수원 위로 들어 올리면 튜브 내부의 물은 대기압 미만의 압력 상태가 됩니다. 이때 튜브 안으로 공기가 유입되지 않는다면 밀봉이 잘 된 것입니다.대안적으로, 형태가 특히 복잡한 잎이나 플라스틱 막대에 감아 압축 피팅으로 밀봉할 수 있는 풀잎의 경우에는 고무 가스켓이 포함된 압축 피팅을 사용할 수 있습니다. 잎에서 연결된 튜빙은 스톱콕이 달린 주사기를 거쳐 전자저울 위의 눈금 실린더로 이어지며, 저울은 잎 표면을 통한 유속 계산을 위해 30초마다 데이터를 컴퓨터로 기록합니다. 낚시줄을 사용하여 나무 프레임에 잎의 축면이 위를 향하도록 고정한 다음, 잎과 프레임을 대형 박스 팬 위와 광합성 유효 방사(photosynthetically active radiation)를 제공하는 광원 아래에 배치하고, 잎을 눈금 실린더의 메니스커스 높이보다 약간 높게 위치시킵니다. 잎이 눈금 실린더의 물보다 높은 곳에 배치되므로, 잎으로의 모든 흡수는 증산 작용에 의해 유도됩니다.저울 챔버 내부에 젖은 종이 타월을 채운 작은 용기들을 배치하여 저울 내부의 공기가 수분으로 포화되도록 합니다. 잎을 놓기 전, 수분 공급원으로부터의 증발이 저울 내 대기 중으로 유출되지 않는지 확인하기 위해 튜빙의 4방향 스톱콕 밸브를 사용하여 흐름을 중단시키고, 저울 위의 수분 실린더 질량이 감소하지 않는지 확인하십시오. 잎 위에 배치한 투명한 Pyrex 용기가 램프의 열을 흡수하게 됩니다. Pyrex 용기에 찬물을 추가하여 실험 전반에 걸쳐 잎의 온도를 23에서 28 °C 사이로 유지하십시오.잎이 시스템에서 최소 30분 동안 증산하도록 둔 다음, 32초 간격으로 최소 5회 측정하여 유속이 안정화될 때까지 기다리고, 변동 계수가 5% 미만인지 확인하십시오. 유속이 정상 상태(steady state)에 도달하는 것이 필수적입니다. 이 방법은 유속이 안정적이라는 가정을 전제로 하므로, 잎의 유속이 변하는 경우 모든 측정값을 폐기하십시오. 이는 줄기 금속 폐쇄, 씰의 누출 또는 입자나 기포로 인한 시스템 내 막힘으로 인해 발생할 수 있습니다.잎이 정상 상태에 도달하면, 열전대를 사용하여 잎의 온도를 기록합니다. 튜브 캡에서 잎을 빠르게 제거하고, 잎자루를 건조시킨 후 증산을 중단시키기 위해 이전에 호흡을 통해 이산화탄소를 채워 넣은 밀봉 가능 봉투에 잎을 넣고, 이 봉투를 다시 두 번째 봉투 안에 넣습니다. 잎이 봉투 안에서 최소 20분 동안 평형 상태가 되도록 둡니다.마지막 10회의 유량 측정값의 평균을 구합니다. 그다음 압력 챔버를 사용하여 최종 잎 수분 포텐셜을 측정합니다. 또한, 잎 면적을 측정합니다.이제 잎의 수리 전도도를 계산하고, 온도에 따른 물의 점성 변화를 보정하기 위해 잎 면적으로 표준화하십시오. 기상 관측소의 포차(vapor pressure deficit)를 이용하여 K leaf 값을 25 °C 기준으로 표준화하십시오. 동봉된 텍스트에 상세히 설명된 대로 기공 전도도를 결정하십시오.저녁이나 밤에 슈트를 수집하여 젖은 종이 타월을 채운 어두운 플라스틱 봉투에 넣습니다. 그 후 실험실에서 모든 슈트의 끝부분부터 최소 두 개의 마디를 수중에서 절단하고, 순수 또는 K 잎 측정에 사용될 다른 용액 내에서 하룻밤 동안 재수화시킵니다.매일 밤의 재수화 및 측정 단계에서는, 서로 다른 용액의 영향이 요인으로 조사되는 경우가 아니라면 물을 사용할 것을 권장합니다. 초순수 상태에서, 슈트를 최소 3개의 잎이 포함된 세그먼트로 자릅니다. 그다음 팬을 사용하여 서로 다른 시간 동안 슈트를 탈수시킵니다.다양한 범위의 잎 수분 포텐셜을 얻기 위해, 밀봉 가능한 봉투에 숨을 내뱉은 후 이를 shoots의 각 잎 주변에 배치합니다. 그 다음, 젖은 종이 타월을 포함하여 전체 shoot를 커다란 밀봉 봉투로 덮고 최소 30분 동안 평형 상태가 되도록 둡니다. 가장 위쪽과 아래쪽 잎을 절단합니다.압력 챔버를 사용하여 초기 잎 수분 포텐셜을 측정하고 슈트 부분은 폐기하십시오. 두 잎의 수분 포텐셜 차이가 0.1 MPa보다 큰 경우, 심하게 탈수된 잎의 경우 이 범위를 0.3 MPa까지 확장할 수 있습니다. 세 번째 잎으로 진행하여 잎 수분 포텐셜과 기공 전도도를 결정하십시오.앞서 설명한 증발 플럭스법(evaporative flux method)에 따라 수리적 취약성 곡선을 작성하고, 기공 전도도의 감소 수치도 함께 그래프로 나타내십시오. 잎의 탈수 반응에 대응하여, 잎 수분 포텐셜 0.5 megapascal 간격당 최소 6개의 K leaf 값을 얻을 것을 권장합니다. 가뭄에 민감한 종의 경우 이 간격을 0.25 megapascal까지 줄일 수 있습니다.다음으로, 취약성 곡선(vulnerability curve)에서 이상치를 제거하기 위해 Dixon 이상치 검사를 수행합니다. 종마다 탈수 반응이 다르므로, 각 종에 적합한 서로 다른 함수를 적용하고 최대 우도 모델(maximum likelihood model)을 선택하십시오. 문헌에서 기존에 사용된 최소 4가지 이상의 함수를 적용해 볼 것을 권장합니다. 잎의 수압 전도도(leaf hydraulic conductance)의 감소는 탈수에 따라 종별로 매우 강한 차이를 보입니다.높은 복사강도 하에서 가뭄 민감종은 가뭄 내성종보다 덜 음성인 수분 포텐셜에서 더 급격한 감소를 경험합니다. 뮤직 허브인 Hetus Annuus의 수리 전도도 80% 손실 시 수분 포텐셜은 캘리포니아 샤파랄 자생종인 heteros are Beau Folia보다 3 megapascals 더 덜 음성이었습니다. 흥미롭게도, heteros are beauti Folia는 수분 포텐셜의 감소에 선형적으로 반응했습니다.반면 Heus Annuus는 비선형적인 감소를 보였습니다. 여기서 기공 전도도와 잎 수리 전도도는 모두 일사량에 극적으로 반응합니다. opus indica의 경우, 높은 일사량 하에서 측정된 잎과 온전한 식물의 햇빛이 잘 드는 잎 조건과 유사한 실험실 조명 하에서의 잎 모두 탈수 시 기공 전도도가 크게 감소했습니다.정오에 측정된 EFM 데이터에 따르면, 높은 광도 하에 놓이고 동일한 엽수분 포텐셜로 탈수된 잎들은 온전한 식물에서 측정된 잎들과 유사한 기공 전도도를 보였으며, 충분히 수분을 공급받은 잎에서 두드러진 매개변수인 수리 전도도는 최대 수분 상태에서 기공 전도도보다 더 강한 광 반응을 나타냈습니다. 높은 광도에 노출된 잎의 엽수리 전도도는 낮은 광도에 노출된 잎보다 4배 더 높았으며, 높은 광도 하에서는 탈수가 진행됨에 따라 엽수리 전도도가 더 급격히 감소했습니다. 수리 전도도의 80%가 손실되었을 때의 수분 포텐셜은 낮은 광도일 때보다 높은 광도일 때 0.93 megapascals만큼 덜 음수였습니다.이 영상을 시청한 후에는 최대 엽맥 수리 전도도와 줄기 금속 전도도를 측정하는 방법 및 치사 이동 곡선을 작성하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다. EFM 사용법을 익히고 나면, 이 기술을 통해 잎 하나당 1시간 이내에 적절한 측정을 수행할 수 있습니다. 흐름 용액을 매우 깨끗하게 유지하고 기포가 생기지 않도록 주의하십시오.또한 최소 일주일에 한 번 시스템을 세척하십시오. 10% 표백제로 모든 튜브와 용기를 20분 동안 플러싱한 후, 가스가 주입된 흐름 용액으로 헹구고 채우십시오. 이 기술을 통해 식물 생리학자는 광범위한 식물 종을 대상으로 잎의 수분 전도도 및 환경에 대한 반응이 종마다 어떻게 그리고 왜 다른지 탐구할 수 있습니다.

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연구

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