빠른 레이저 방법은 잎 열적 특성의 비 침습적과 연락이없는 결정을 촉진 프로빙

이 절차의 전반적인 목표는 비접촉 방식으로 잎의 열적 특성을 결정하는 것입니다. 이 방법은 식물 성장과 건강의 공정 중 제어에 대한 분자 농업 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 비접촉식이고 빠르며 샘플을 손상시키지 않는다는 것입니다.

이 기술의 의미는 이동식 감지기를 사용한 농장의 자동 검사로 확장되어 식물별로 사료 공급과 영양을 정의합니다. 식물 재배를 시작하려면 미네랄 울 블록을 각각 1-2리터의 탈이온수로 세척한 다음 각 블록을 1리터의 0.1% 비료 용액으로 세척합니다. 각 블록에 하나의 담배 씨앗을 놓고 250ml의 비료 용액으로 씻어내어 씨앗이 씻겨 나가지 않도록 합니다.

온실이나 파이토트론에서 7주 동안 식물을 재배합니다. 식물이 자라면 식물 특성화를 위해 손상되지 않고 손상되지 않은 단일 잎을 수확하거나 손상되지 않은 식물을 사용하십시오. 잎 두께 측정을 시작하려면 오토클레이브에서 2% 질량 x 2 질량의 아가로스 용액과 인산염 완충 식염수를 준비합니다.

용액을 섭씨 40도까지 식힌 다음 단일 잎 샘플이 들어 있는 페트리 접시에 용액을 추가합니다. 샘플을 섭씨 4도에서 30분 동안 냉각하여 아가로스를 굳히고 잎을 묻습니다. 그런 다음 비브라톰을 사용하여 아가로스 블록을 200마이크로미터 조각으로 자릅니다.

시아노아크릴레이트가 있는 유리 슬라이드에 5개의 횡단 잎 부분을 장착합니다. 현미경 또는 다이얼 게이지를 사용하여 잎 샘플의 정맥이 없는 영역의 두께를 측정합니다. 물 속의 다른 단일 잎 샘플을 사용하여 비중병계로 잎 밀도를 측정합니다.

다음으로, UV vis 분광 광도계 샘플 챔버의 검출기 앞에 있는 또 다른 단일 잎을 고정합니다. 분광 광도계 소프트웨어에서 900-1, 600 나노 미터의 스펙트럼을 선택하십시오. 스캔을 수행하고 스펙트럼 곡선을 기반으로 전송 값을 기록합니다.

그런 다음 리프를 검출기 뒤에 고정하고 스캔을 반복합니다.스펙트럼 곡선에서 반사 값을 결정합니다. 최소 3개의 잎 샘플에서 투과 및 반사 측정값을 얻을 수 있습니다.

시작하려면 원뿔에 1, 550 나노미터 광섬유 결합 단일 막대 근적외선 다이오드 레이저를 장착합니다. 그런 다음 원뿔 끝에 초점 거리가 25.4mm인 이중 볼록 렌즈를 고정합니다. 스테인리스 스틸 홀더가 있는 25.4mm 직경의 콘을 실험실 스탠드에 고정합니다.

광학 밀도가 1.0인 중성 밀도 필터를 센서 위의 22mm 두께의 세라믹 플레이트에 배치하여 레이저 빔을 감쇠합니다. 포토 다이오드 파워 센서를 렌즈 바닥 아래 354mm에 장착합니다. 포토 다이오드 전력 센서를 오실로스코프에 연결합니다.

10cm x 10cm 크기의 프레임에 렌즈 아래 308mm에 6cm x 6cm 샘플 노출 영역을 부착합니다. 감지기를 세라믹 감쇠기 위로 135mm 장착합니다. 근적외선 감지기를 컴퓨터에 연결하고 소프트웨어를 준비합니다.

잎에 흡수판을 놓고 레이저를 켭니다. 레이저 빔을 기준으로 검출기 각도를 45도로 조정합니다. 최대 온도 판독값이 관찰될 때까지 감지기 각도와 높이를 계속 조정하십시오.

레이저 제어 소프트웨어에서 전원 제어를 선택합니다. 출력 레이저 출력을 5와트로 설정하고 펄스 지속 시간을 0.5초로 설정합니다. 측정을 시작하려면 식물 한 그루 전체를 측정 장비로 가져오거나 손상되지 않은 단일 잎을 통째로 수확하십시오.

즉시 잎 샘플을 프레임에 장착하고 잎이 손상되지 않도록 주의하십시오. 잎이 세라믹 감쇠기에 닿지 않도록 하십시오. 근적외선 소프트웨어에서 새로운 60초 측정을 시작합니다.

단일 0.5초 레이저 펄스를 활성화하기 전에 10초 동안 기준선 온도 프로파일을 기록합니다. 나머지 49.5초 동안 데이터를 계속 기록합니다. 측정이 완료되면 열 프로파일 위의 중지 버튼을 클릭한 다음 프로파일을 저장합니다.

추가 분석을 위해 원시 시간 및 온도 데이터를 dot dat 파일로 내보냅니다. 그런 다음 오실로스코프 소프트웨어에서 전압 프로파일의 측면 높이를 결정하며, 이는 레이저 펄스 중에 자동으로 수집됩니다. 각 샘플에 대해 단일 0.5초 레이저 펄스로 온도 프로파일 측정을 반복합니다.

그런 다음 리프 샘플 없이 레이저 신호 측정을 반복합니다.amp레. 참조로. 이 전압 프로파일에서 측면 높이를 결정하고 각 샘플의 전송 값을 계산합니다. 스프레드시트 소프트웨어를 사용하여 샘플의 비열 용량과 열전도도를 계산하고 그래프로 표시합니다.

담배로 알려진 식물 종 Nicotiana tabacum과 Nicotiana benthamiana의 단일 잎 샘플을 이 방법으로 분석했습니다. 두 종 모두 레이저 펄스에 반응하여 1초 이내에 최대 온도까지 급격히 증가한 후 주변 온도로 기하급수적으로 감소하는 것을 보여주었습니다. 비열용량과 열전도율 값은 식물의 바닥, 중간, 위쪽에 수집된 잎에서 두 종에 대해 계산되었습니다.

두 종 모두에서 식물의 위쪽에 있는 잎에 대한 열전도율의 증가가 관찰되었지만 Nicotiana tabacum은 비열 용량에서 반비례 추세를 보였습니다. 재배 기간과 열전도율 사이의 상관관계는 Nicotiana tabacum에서 관찰되지 않았습니다. 또한, 재배 조건과 열적 특성 사이의 상관 관계는 Nicotiana benthamiana에서 관찰되지 않았습니다.

개별 변수가 비열용량과 열전도율에 미치는 영향을 조사했습니다. Nicotiana benthamiana의 열전도율은 주변 온도에 매우 민감했습니다. 비열 용량은 계산과 관련된 매개변수에 크게 민감하지 않았습니다.

이 기술을 마스터하면 제대로 수행되면 샘플당 몇 분 안에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 고품질 측정과 재현 가능한 결과를 보장하기 위해 주어진 정밀도로 leaf를 올바르게 장착하는 것을 기억하는 것이 중요합니다. 이 절차에 따라 재조합 단백질 발현과 같은 추가 질문에 답하기 위해 형광 측정과 같은 다른 방법을 수행할 수 있습니다.

개발 후 이 기술은 식물 생명 공학 분야의 연구자들이 니코티아나 종의 식물 성장을 탐구할 수 있는 길을 열었습니다. 이 비디오를 시청한 후에는 비접촉 및 비파괴 방식으로 잎의 비열 용량과 열전도율을 결정하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 레이저로 작업하는 것은 눈에 위험할 수 있으며 이 절차를 수행하는 동안 항상 적절한 보안경을 착용하는 등의 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.