Hier presenteren we een protocol dat het mogelijk maakt om locaties van ijsvorming en wegen van ijsverspreiding in planten te visualiseren met behulp van hoogwaardige infraroodthermografie (HRIT).
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Het gebruik van een hoge resolutie infrarood thermografie (HRIT) voor de studie van Ice Nucleatie en Ice Voortplanting in Planten
In dit artikel
Samenvatting
Samenvatting
Bevriezingsgebeurtenissen die zich voordoen wanneer planten actief groeien, kunnen een dodelijke gebeurtenis zijn, vooral als de plant geen vorsttolerantie heeft. Dergelijke vorstgebeurtenissen hebben vaak verwoestende gevolgen voor de landbouwproductie en kunnen ook een belangrijke rol spelen bij het vormen van de gemeenschapsstructuur in natuurlijke plantenpopulaties, vooral in alpine, sub-arctische en arctische ecosystemen. Daarom kan een beter begrip van het bevriezingsproces in planten een belangrijke rol spelen bij de ontwikkeling van methoden voor vorstbescherming en het begrijpen van mechanismen van vorstvermijding. Hier beschrijven we een protocol om het bevriezingsproces in planten te visualiseren met behulp van hoogwaardige infraroodthermografie (HRIT). Het gebruik van deze technologie maakt het mogelijk om de primaire locaties van ijsvorming in planten te bepalen, hoe ijs zich verspreidt en de aanwezigheid van ijsbarrières. Bovendien maakt het het mogelijk om de rol van extrinsieke en intrinsieke nucleators te onderzoeken bij het bepalen van de temperatuur waarbij planten bevriezen en om de capaciteit van verschillende verbindingen te evalueren om het bevriezingsproces te beïnvloeden of de bevriezingstolerantie te verhogen. Het gebruik van HRIT maakt het mogelijk om de vele aanpassingen die zich in planten hebben ontwikkeld, die direct of indirect van invloed zijn op het bevriezingsproces en uiteindelijk planten in staat stellen om vorstgebeurtenissen te overleven, te visualiseren.
Inleiding
Vriestemperaturen die optreden wanneer planten actief groeien kan dodelijk zijn, vooral als de plant weinig of geen vriestolerantie. Dergelijke vorst gebeurtenissen hebben vaak verwoestende gevolgen voor de landbouwproductie en kan ook een belangrijke rol spelen in het vormgeven van de gemeenschap structuur in natuurlijke populaties van planten, vooral in de Alpen, sub-arctische en arctische ecosystemen 1-6. Episodes van ernstige vorst in het voorjaar hebben grote gevolgen voor de productie van fruit in de Verenigde Staten en Zuid-Amerika in de afgelopen jaren 7-9 gehad en zijn verergerd door de vroege begin van warm weer gevolgd door meer typis....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Protocol
1. Voorbereiding van de Plant Materials
- Gebruik ofwel bladeren of hele planten van het onderwerp plantmateriaal (Hosta spp. Of Phaseolus vulgaris).
2. Voorbereiding van de Water oplossingen die ijskiemvorming Actief (INA) Bacteriën
- Culture INA bacterie Pseudomonas syringae (stam Cit-7) in petrischalen bij 25 ° C over Pseudomonas Agar F bereid met 10 g / l van 100% glycerol per traject van de fabrikant.
- Na kweken voldoende, plaats gegroeid bij 4 ° C totdat ze nodig maar laten 4 ° C gedurende twee dagen voorafgaand aan een hoog ijskiem verzekeren.
- Schraap bacteriën u....
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Resultaten
Ice-kiemvormend activiteit van de Ice + bacterie, Pseudomonas syringae (stam Cit-7)
Een 10 ul druppel water en 10 pl water dat P. syringae (Cit-7) werden op de abaxiale oppervlak van een blad Hosta geplaatst (Hosta spp.) (figuur 4). Zoals geïllustreerd, de druppel water met de INA bacteriën bevroor eerste en was verantwoordelijk voor het induceren van het blad te bevriezen, terwijl de druppel water op het bladoppervlak bleef bevroren.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Discussie
Water heeft de mogelijkheid om onderkoeling bij temperaturen onder 0 ° C en de temperatuur waarbij water bevriest kan heel variabel zijn. 36 De grenstemperatuur voor onderkoeling van zuiver water is ongeveer -40 ° C en wordt gedefinieerd als homogene nucleatie punt. Wanneer water bevriest bij temperaturen warmer dan -40 ° C wordt veroorzaakt door de aanwezigheid van heterogene kiemvormers waarmee kleine ice embryo te vormen die dan dienen als een katalysator voor ijsvorming en groei. 37 Er zijn een.......
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Openbaarmakingen
De auteurs hebben geen concurrerende financiële belangen of belangenconflicten.
Dankbetuigingen
Dit onderzoek werd gefinancierd door de Oostenrijkse Science Fund (FWF): P23681-B16.
....Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Materialen
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Infrared Camera | FLIR | SC-660 | Veel modellen beschikbaar, afhankelijk van de toepassing |
| Infrarood Analytische Software | FLIR | ResearchIR 4.10.2.5 | $3.500 |
| Pseudomonas syringae (stam Cit-7) | Vriendelijk verstrekt door Dr. Steven Lindow, University of California Berkeley icelab@berkeley.edu | ||
| Pseudomonas Agar F | Fisher Scientific | DF0448-17-1 |
Referenties
- 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.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Herprints en machtigingen
