Pomiar przewodności hydraulicznej liści oraz przewodności szparkowej i ich odpowiedzi na natężenie promieniowania oraz odwodnienie z wykorzystaniem metody strumienia ewaporacyjnego (EFM)

Podsumowanie

Opisujemy stosunkowo szybką (30 min) i realistyczną metodę jednoczesnego pomiaru przewodności hydraulicznej liścia (K_leaf) oraz przewodności szparkowej (g_s) dla transpirujących liści odciętych. Metodę tę można zmodyfikować w celu pomiaru odpowiedzi K_leaf oraz g_s na światło i odwodnienie.

Streszczenie

Woda jest kluczowym zasobem, a system transportu wody w roślinie wyznacza granice maksymalnego wzrostu i tolerancji na suszę. Gdy rośliny otwierają aparaty szparkowe, aby osiągnąć wysoką przewodność szparkową (g_s) w celu pobrania CO₂ do procesu fotosyntezy, woda jest tracona w wyniku transpiracji^1,2. Woda odparowująca z przestrzeni międzykomórkowych jest zastępowana wodą z ścian komórkowych, co z kolei pobiera wodę z ksylemu żyłek liściowych, a następnie z ksylemu łodyg i korzeni. W miarę przesuwania się wody przez system napotyka ona opór hydrauliczny, co powoduje powstanie napięcia w całym systemie oraz niski potencjał wody w liściu (Ψ_leaf). Sam liść stanowi krytyczne wąskie gardło w całym systemie rośliny, odpowiadając średnio za 30% hydraulicznego oporu rośliny³. Przewodność hydrauliczna liścia (K_leaf = 1/ hydrauliczny opór liścia) jest stosunkiem szybkości przepływu wody do gradientu potencjału wody w liściu i podsumowuje zachowanie złożonego systemu: woda przemieszcza się przez ogonek liściowy i kilka rzędów żyłek, wydostaje się do pochewek wiązkowych i przechodzi przez komórki mezofila lub wokół nich, zanim odparuje do przestrzeni powietrznej i zostanie utracona przez szparki. K_leaf budzi duże zainteresowanie jako ważna cecha fizjologiczna służąca do porównywania gatunków, ilościowo określająca skuteczność struktury i fizjologii liścia w transporcie wody, a także kluczowa zmienna do badania związku z wariacjami w strukturze (np. w architekturze unerwienia liści) oraz jej wpływu na gazową wymianę w fotosyntezie. Ponadto K_leaf silnie reaguje na wewnętrzne i zewnętrzne środowisko liścia³. K_leaf może gwałtownie wzrastać wraz z natężeniem promieniowania, co wynika prawdopodobnie ze zmian w ekspresji i aktywacji akwaporyn, białek zaangażowanych w transport wody przez błony⁴, natomiast K_leaf silnie spada podczas suszy z powodu kawitacji i/lub zapadania się naczyń ksylemu, oraz/lub utraty przepuszczalności tkanek pozaksylematycznych wskutek kurczenia się komórek mezofila i pochewek wiązkowych lub dezaktywacji akwaporyn^5-10. Ponieważ K_leaf może ograniczać g_s i tempo fotosyntezy u różnych gatunków w warunkach dobrego nawodnienia oraz podczas suszy, a tym samym ograniczać wydajność całej rośliny, może ona determinować rozmieszczenie gatunków, szczególnie w obliczu zwiększającej się częstotliwości i nasilenia susz^11-14.

Przedstawiamy prostą metodę jednoczesnego oznaczania K_leaf oraz g_s w wyciętych liściach. Transpirujący liść zostaje połączony za pomocą ogonka liściowego z rurką prowadzącą do źródła wody umieszczonego na wadze. Ubytek wody z wagi jest rejestrowany w celu obliczenia szybkości przepływu przez liść. Po osiągnięciu stanu stacjonarnej transpiracji (E, mmol • m^-2 • s^-1), wartość g_s wyznacza się poprzez podzielenie przez deficyt ciśnienia pary, a wartość K_leaf poprzez podzielenie przez siłę napędową potencjału wody wyznaczoną za pomocą komory ciśnieniowej (K_leaf= E /- Δψ_leaf, MPa)¹⁵.

Metodę tę można wykorzystać do oceny odpowiedzi K_leaf na różne natężenia oświetlenia oraz podatności K_leaf na odwodnienie^14,16,17.

Protokół

1. Pomiar hydraulicznej przewodności liści dla liści uwodnionych (K_max)

1. Zbierać pędy najlepiej wieczorem lub w nocy, gdy napięcie w ksylemie jest niskie; odciąć pędy w powietrzu i umieścić w ciemnej plastikowej torbie wypełnionej mokrymi ręcznikami papierowymi. W laboratorium pod wodą odciąć co najmniej dwa węzły z końca każdego pędu. Pozostawić pęd do rehydratacji przez noc w czystej wodzie lub innym roztworze, który będzie używany do pomiarów K_leaf. Jako roztwór przepływowy zaleca się wodę ultrapure, chyba że badany jest wpływ różnych roztworów jako czynnika eksperymentalnego.
2. Odciąć liść od pędu świeżą żyletką pod częściowo odgazowanym roztworem przepływowym. Jako roztwór przepływowy zaleca się wodę ultrapure, chyba że badany jest wpływ różnych roztworów jako czynnika eksperymentalnego. Zaleca się odgazowywanie roztworu przez noc w kolbie za pomocą pompy próżniowej, choć można zastosować inne metody.
3. Owinąć rozciągniętą parafilmem ogonkę liściowy, aby zapewnić szczelne połączenie między ogonkiem a rurką. Krok ten jest szczególnie pomocny w przypadku ogonków nieokrągłych, ponieważ owinięcie dodatkową warstwą parafilmu pomoże nadać ogonkowi okrągły kształt, umożliwiając dopasowanie do rurki. Przed owinięciem parafilmem na ogonku można zastosować pastę dentystyczną, aby wypełnić zagłębienia.
4. Połączyć liść z rurką silikonową pod wodą ultrapure, aby zapobiec przedostaniu się powietrza do układu. Gdy liść zostanie uniesiony powyżej źródła wody, woda w rurce znajduje się pod ciśnieniem subatmosferycznym, zatem uszczelnienie jest prawidłowe, jeśli podczas pomiaru do rurki nie zostaje zaciągnięte powietrze. Alternatywnie do bezpośredniego uszczelniania ogonka w rurce silikonowej można zastosować złączkę zaciskową z gumową uszczelką (np. adapter otworu Omnifit A2227; Omnifit, Cambridge, UK); podejście to jest przydatne dla ogonków o szczególnie złożonych kształtach lub dla źdźbeł traw, które można owinąć wokół szklanej rurki i uszczelnić złączką zaciskową. Jeśli to możliwe, bezpośrednie uszczelnienie ogonka w rurce silikonowej ma zaletę szybkości i tworzy przezroczyste połączenie ogonek-rurka, co pozwala łatwiej dostrzec pęcherzyki powietrza. Rurka łączy liść z twardą rurką prowadzącą do cylindra mierzonego na wadze (rozdzielczość ±10 μg), która rejestruje dane co 30 s w komputerze (np. za pomocą oprogramowania „Balance Link”; Mettler-Toledo GmbH, Greifensee, Szwajcaria) w celu obliczenia szybkości przepływu przez liść.
5. Liście powinny być utrzymywane stroną adaksjalną do góry w drewnianych ramach z rozciągniętą żyłką wędkarską nad dużym wentylatorem pudełkowym i pod źródłem światła (> 1 000 μmol • m² • s^-1 promieniowania aktywności fotosyntetycznej dla pomiarów przy wysokim natężeniu), nieco powyżej poziomu menisku w cylindrze miernym. Liść powinien znajdować się nad wodą w cylindrze miernym, aby zapewnić, że ruch wody do liścia jest napędzany przez transpirację, a nie przez ciśnienie grawitacyjne, co miałoby miejsce, gdyby liść znajdował się poniżej menisku wody w cylindrze. Wewnątrz komory wagi umieszcza się małe pojemniki z mokrym ręcznikiem papierowym, aby powietrze w wadze było nasycone wodą, co zapobiega parowaniu wody ze źródła do atmosfery wewnątrz wagi. Możliwość tę można sprawdzić, zatrzymując przepływ do liścia za pomocą zaworu czterodrożnego w rurce i upewniając się, że masa cylindra z wodą na wadze nie spada.
6. Nad liściem umieścić przezroczysty pojemnik Pyrex wypełniony wodą, aby pochłaniać ciepło z lampy.
7. Utrzymywać temperaturę liścia między 23 °C a 28 °C przez cały eksperyment, dolewając zimnej wody do pojemnika Pyrex w taki sposób, aby lampa grzewcza nie nagrzała pojemnika na tyle, by ogrzać powietrze wokół liścia znajdującego się poniżej.
8. Pozostawić liść do transpiracji w aparaturze przez co najmniej 30 min, aby zapewnić odpowiedni czas na aklimatyzację do wysokiego natężenia promieniowania, a dodatkowo aż do momentu stabilizacji szybkości przepływu (brak trendu wzrostowego lub spadkowego oraz współczynnik zmienności <5% dla co najmniej 5–10 pomiarów wykonanych w 30-sekundowych odstępach przepływu). Niezbędne jest, aby szybkość przepływu osiągnęła stan stacjonarny, ponieważ metoda ta zakłada stabilne Ψ_leaf. W poprzednich badaniach stwierdzono, że kryteria te są wystarczające dla stabilizacji szybkości przepływu (E), Ψ_leaf oraz K_leaf; testy z dłuższymi okresami pomiarowymi po ustaleniu stabilnego przepływu nie wykazały zależności K_leaf od czasu pomiaru dla każdego z siedmiu gatunków o szerokim zakresie pojemności liściowej^17,18. Stabilizacja zazwyczaj trwa 30 min lub krócej, ale w niektórych gatunkach może wymagać więcej niż godziny.

Uwaga: Gdy szybkość przepływu jest bardzo niska (<8 μg s^-1), stabilność można określić, korzystając ze średniej kroczącej z ostatnich pięciu 30-sekundowych przedziałów.

9. Odrzuć pomiary, jeśli przepływ gwałtownie się zmieni, czy to z powodu nagłego zamknięcia aparatów szparkowych, czy też widocznego wycieku z uszczelnienia lub zablokowania systemu przez cząsteczki lub pęcherzyki powietrza.
10. Gdy przepływ się ustabilizuje, zmierz temperaturę liścia za pomocą termopary.
11. Szybko wyjmij liść z rurki, osusz ogonek i umieść liść w szczelnym worku, do którego wcześniej wydmuchano powietrze, aby zatrzymać transpirację.
12. Pozostaw liść w worku do wyrównania parametrów przez co najmniej 20 min.
13. Oblicz średnią z ostatnich 10 pomiarów prędkości przepływu. Będzie to pomiar E.
14. Po wyrównaniu parametrów liścia zmierz końcowy potencjał wody w liściu (Ψ_final) za pomocą komory ciśnieniowej.
15. Zmierz powierzchnię liścia za pomocą skanera płaskiego i oprogramowania do przetwarzania obrazów lub za pomocą miernika powierzchni liści.
16. K_leaf oblicza się jako E / -ΔΨ_leaf (gdzie ΔΨ_leaf = Ψ_final - 0 MPa) i następnie normalizuje według powierzchni liścia. Jednostki to mmol m^-2 s^-1 MPa^-1. Ponieważ liść znajduje się tuż nad poziomem wody w cylindrze miarowym, wpływ grawitacji na redukcję ciśnienia wody wnikającej do liścia byłby pomijalny, zwłaszcza w stosunku do Ψ_final, który zawsze wynosi > -0.1 MPa.
17. Aby skorygować zmiany K_leaf wywołane zależnością lepkości wody od temperatury^15,19,20, zestandaryzuj wartości K_leaf do 25 °C, korzystając z następującego równania:

18. Przewodność szparkowa (g_s) może być określona jako E podzielone przez różnicę ciśnień pary wodnej między liściem a powietrzem, co odpowiada deficytowi ciśnienia pary (VPD), wyznaczanemu za pomocą czujnika temperatury i wilgotności względnej umieszczonego w sąsiedztwie liścia. VPD oblicza się przy użyciu następującego równania²¹

gdzie RH to wilgotność względna, VP to ciśnienie nasycenia pary w powietrzu (w kPa; funkcja temperatury zgodnie z równaniem Ardena Bucka²²), a AP to ciśnienie atmosferyczne (w kPa).

2. Pomiar przewodności hydraulicznej liści dla liści odwodnionych

1. Zbierać pędy najlepiej wieczorem lub w nocy, gdy napięcie w ksylemie jest niskie; odciąć pędy w powietrzu i umieścić w ciemnych plastikowych woreczkach wypełnionych mokrymi ręcznikami papierowymi. W laboratorium odciąć pod wodą co najmniej dwa węzły z końca każdego pędu. Pozostawić pędy do rehydratacji przez noc w czystej wodzie lub innym roztworze, który będzie używany do pomiarów K_leaf. Jako roztwór przepływowy zaleca się wodę ultrapure, chyba że badane jest oddziaływanie różnych roztworów jako czynnik eksperymentalny.
2. Pod wodą ultrapure pociąć pędy na segmenty posiadające co najmniej trzy liście, a następnie odwadniać pędy za pomocą wentylatora przez różne okresy czasu, aby uzyskać zakres wartości Ψ_leaf.
3. Po odwadnianiu pędów założyć szczelne worki (Whirl-Pak; Nasco, Fort Atkinson, WI, USA), do których wcześniej wydmuchano powietrze, wokół każdego liścia pędu, a następnie umieścić cały pęd w dużym szczelnym worku z mokrym ręcznikiem papierowym.
4. Pozostawić pęd do wyrównania stanu przez co najmniej 30 min (w przypadku silnie odwodnionych pędów może być konieczny dłuższy czas wyrównywania).
5. Po wyrównaniu odciąć górny i dolny liść i zmierzyć początkowe Ψ_leaf (=Ψ_o) za pomocą komory ciśnieniowej.
6. Odrzucić pęd, jeśli różnica w Ψ_leaf tych dwóch liści jest większa niż 0,1 MPa (dla silnie odwodnionych liści zakres ten można rozszerzyć do 0,3 MPa).
7. Trzeci liść służy następnie do wyznaczenia K_leaf i g_s za pomocą EFM, zgodnie z krokami od 1.2 do 1.18 opisanymi powyżej. Warto zauważyć, że stan stacjonarny E można uzyskać nawet dla liści, które zostały silnie odwodnione, ponieważ aparaty szparkowe wciąż się otwierają i generują wartości g_s znacznie wyższe niż przewodność kutykularna¹⁷.
8. Aby skonstruować krzywe podatności hydraulicznej, obliczyć K_leaf korzystając z Ψ_final jak w kroku 1.16, a następnie nanieść wartości K_leaf w funkcji niższej z wartości Ψ_o lub Ψ_final, tzn. najsilniejszego odwodnienia, jakiego doświadczył liść podczas eksperymentu (=Ψ_lowest). Podobnie spadek g_s w odpowiedzi na odwodnienie liścia można wyznaczyć, nanosząc g_s w funkcji Ψ_lowest. Wcześniejsze prace wykazały, że odwodnienie indukuje co najmniej częściowo nieodwracalny spadek K_leaf i g_s^14,16.
9. Zaleca się uzyskanie co najmniej 6 wartości K_leaf na każdy przedział 0,5 MPa Ψ_lowest (przedział ten można zmniejszyć do 0,25 MPa, jeśli badany gatunek jest bardzo podatny na odwodnienie).
10. Przeprowadzić test odstających wartości Dixona dla wartości K_leaf dla każdego przedziału potencjału wody 0,5 MPa Ψ_lowest, aby usunąć wartości odstające z krzywej podatności²³.
11. Ponieważ gatunki różnią się reakcjami K_leaf i g_s na odwodnienie^14,16, dopasować różne funkcje dla każdego gatunku i wybrać tę o największej wiarygodności (najniższa wartość AIC; szczegóły w ¹⁴). Zaleca się dopasowanie co najmniej czterech funkcji wcześniej stosowanych w literaturze: liniowej (), sigmoidalnej (), logistycznej () oraz wykładniczej ().

3. Reprezentatywne wyniki

Spadek hydraulicznej przewodności liści w wyniku odwodnienia różni się znacząco w zależności od gatunku (Rys. 1). Gatunki wrażliwe na suszę wykazują silniejszy spadek przy mniej ujemnych potencjałach wody niż gatunki bardziej odporne na suszę, przy pomiarach przeprowadzonych przy wysokim natężeniu promieniowania (PAR > 1 000 μmol • m^-2 • s^-1). Potencjał wody przy 80% utracie przewodności hydraulicznej (P₈₀) dla mesofilnego zioła Helianthus annuus był o 3 MPa mniej ujemny niż w przypadku Heteromeles arbutifolia, pochodzącej z kalifornijskiego chaparralu. Heteromeles arbutifolia reagowała liniowo na spadek potencjału wody, podczas gdy Helianthus annuus wykazała spadek nieliniowy.

Zarówno przewodność szparkowa (g_s), jak i hydrauliczna przewodność liścia (K_leaf) mogą również gwałtownie reagować na natężenie oświetlenia (Rys. 2). W przypadku Raphiolepis indica przewodność szparkowa silnie spadała wraz z odwodnieniem w przypadku liści mierzonych przy wysokim natężeniu oświetlenia (PAR > 1,000 μmol • m^-2 • s^-1) oraz przy świetle laboratoryjnym (PAR < 6 μmol • m^-2 • s^-1). Przy wysokim natężeniu oświetlenia liście mierzone za pomocą EFM, które zostały odwodnione do potencjału wody typowego dla dobrze oświetlonych liści na nieuszkodzonych roślinach w południe, wykazały podobną wartość g_s jak liście mierzone na nieuszkodzonych roślinach za pomocą porometru (gwiazdka na Rys. 2). Co istotne, dla liści przy maksymalnym nawodnieniu K_leaf była czterokrotnie wyższa dla liści wystawionych na wysokie niż niskie natężenie oświetlenia (11 vs 2,8 mmol m^-2 s^-1 MPa^-1), a zatem K_leaf wykazywała silniejszą reakcję na światło w dobrze nawodnionych liściach niż g_s. Ponadto przy wysokim natężeniu oświetlenia K_leaf spadała silniej wraz z odwodnieniem. Wartość P₈₀ była o 0,93 MPa mniej ujemna przy wysokim niż niskim natężeniu oświetlenia.

Rycina 1. Krzywe podatności hydraulicznej liści dla gatunku wrażliwego na suszę (góra) i tolerancyjnego na suszę (dół) (z ^14,24 ). Każdy punkt reprezentuje pojedynczy pomiar przewodności hydraulicznej liścia (K_leaf) na oddzielonym liściu z wykorzystaniem metody strumienia ewaporacyjnego (EFM). Pionowe słupki reprezentują potencjał wody, przy którym gatunki utraciły 80% początkowej przewodności hydraulicznej liścia (P₈₀). Dla obu gatunków naniesiono funkcje najlepiej dopasowane z wykorzystaniem metody maksymalnej wiarygodności.

Rycina 2. Reakcja przewodności szparkowej (g_s) oraz hydraulicznej liści (K_leaf) na spadek potencjału wody w liściach Raphiolepis indica mierzonego przy wysokim i niskim natężeniu promieniowania (z ¹⁶). (PAR > 1 000 oraz < 6 mmol • m^-2 • s^-1). Każdy punkt reprezentuje pojedynczy pomiar wykonany na odciętym liściu metodą strumienia ewaporacyjnego (EFM), gdzie białe i czarne kropki reprezentują liście mierzone odpowiednio przy wysokim i niskim natężeniu promieniowania. Równania dla krzywych przewodności szparkowej przy wysokim i niskim natężeniu promieniowania: oraz . Równania krzywych podatności przy wysokim i niskim natężeniu promieniowania: oraz . Szara gwiazdka na górnym panelu reprezentuje średnią ± błąd standardowy dla g_s oraz potencjału wody w liściach mierzonych porometrem w południe na liściach całych roślin. Szare i czarne pionowe słupki na dolnym panelu reprezentują potencjał wody, przy którym gatunek ten utracił 80% początkowej przewodności hydraulicznej liści (P₈₀) odpowiednio przy wysokim i niskim natężeniu promieniowania.

Dyskusja

Przedstawiona tutaj metoda strumienia odparowania pozwala na stosunkowo szybkie (30 min) oznaczenie hydraulicznej przewodności liści w warunkach laboratoryjnych przy jednoczesnym pomiarze przewodności szparkowej.

Metoda EFM jest do tej pory metodą, która w najwyższym stopniu odzwierciedla naturalną drogę wody w liściach, biorąc pod uwagę, że woda paruje w przestrzeniach międzykomórkowych liścia i dyfunduje przez aparaty szparkowe¹⁵. Istnieje szereg innych metod eksperymentalnych do wyznaczania K_leaf²⁵, z których trzy są szczególnie powszechne. (1) W metodzie przepływu pod wysokim ciśnieniem (HPFM) woda jest tłoczona przez liść pod wysokim ciśnieniem^15,26. Jednak za pomocą tej metody nie można uzyskać krzywych podatności, ponieważ przyłożone ciśnienia dodatnie mogą wypełnić emboli i nawodnić tkankę mezofylu. (2) W metodzie kinetyki rehydratacji (RKM) wartość K_leaf oblicza się, wykorzystując analogię między rehydratacją odwodnionych liści a ładowaniem kondensatora połączonego szeregowo z rezystorami^27,28. Metoda ta jest szybka, ale nie odtwarza całego systemu naturalnych dróg transpiracyjnych w liściu i nie jest łatwa do zmodyfikowania w celu pomiaru w liściach zaaklimatyzowanych do wysokiego napromieniowania. (3) W metodzie pompy próżniowej (VPM) liść umieszcza się w komorze, a jego ogonek połączony jest ze źródłem wody na wadze, podczas gdy do liścia przykłada się próżnię o różnej intensywności, co wymusza utratę wody z liścia^15,26. Metoda ta może być czasochłonna. Wykazano, że pomiary z zastosowaniem wszystkich trzech metod dają spójne wyniki^15,28,29, dlatego często stosuje się metodę EFM, ze względu na oparcie jej na transpiracyjnym ruchu wody, względną szybkość oraz możliwość modyfikacji w celu pomiaru K_leaf w różnych warunkach.

Wszystkie typowe metody stosowane do wyznaczania K_leaf wiążą się z pewnym stopniem niepewności w dokładnym określeniu siły napędowej odpowiadającej transpiracji²⁵. W EFM wartość ΔΨ_leaf wykorzystywana do obliczenia K_leaf jest niższa niż rzeczywista siła napędowa, ponieważ opiera się ona na całkowitym Ψ_leaf po wyrównaniu ciśnienia liścia w bombie ciśnieniowej. W tym momencie całkowity Ψ_leaf niekoniecznie reprezentuje potencjał wody w komórkach na końcu ścieżki hydraulicznej, w których woda odparowuje, lecz stanowi raczej średnią ważoną objętościowo dla nielicznych komórek o niskim potencjale wody, w których woda przemieszcza się i odparowuje, oraz dla bardziej licznych komórek o wysokim potencjale wody, które mogą być odizolowane od strumienia transpiracyjnego. Zatem stopień, w jakim Ψ_leaf różni się od rzeczywistej siły napędowej, zależy od tego, w którym miejscu liścia odparowuje woda. Jeśli woda odparowuje w całym liściu, całkowity Ψ_leaf może być bliski rzeczywistej sile napędowej, a jeśli woda odparowuje tylko z nielicznych komórek w pobliżu aparatów szparkowych, całkowity Ψ_leaf może znacząco zaniżać rzeczywistą siłę napędową, t.j. potencjał wody w tych komórkach może być w rzeczywistości znacznie niższy, a zatem rzeczywiste K_leaf byłoby niższe niż wyznaczone za pomocą EFM. Zatem stopień, w jakim K_leaf wyznaczony metodą EFM reprezentuje rzeczywiste K_leaf, jest zależny od ścieżek przepływu wody, które wciąż nie są dobrze poznane. Choć EFM dostarcza danych zgodnych z wynikami innych metod pomiaru K_leaf (patrz wyżej) i doskonale nadaje się do zastosowań porównawczych, możliwość występowania różnic międzygatunkowych w ścieżkach przepływu wody przez mezofil wymaga dalszych badań. Rzeczywiście, nawet w przypadku liści danego gatunku, ścieżki te mogą różnić się w zależności od warunków, np. przy różnym natężeniu promieniowania i obciążeniu cieplnym^4,30 lub różnym statusie wodnym (uwzględniając skurcz tkanek)³¹. Dalsza wiedza na temat ścieżek transportu wody pozwoliłaby zatem wykorzystać EFM do analizy wpływu zmieniających się ścieżek na całkowity hydrauliczny transport liściowy.

Pomiar przewodności szparkowej w EFM daje zalety w postaci możliwości określenia odpowiedzi na natężenie promieniowania i odwodnienie oraz zapewnia dopasowane odpowiedzi g_s do K_leaf. Dodatkowo, za pomocą tej metody można ocenić wpływ wcześniejszego odwodnienia liścia z następującą po nim rehydratacją na g_s. Metoda ta ma jednak dwie potencjalne wady. Po pierwsze, pomiar g_s jest wykonywany na wyciętym liściu, a nie na nienaruszonej roślinie, a po drugie, oznaczenie przewodności szparkowej opiera się na pomiarze parametrów klimatycznych w pewnej odległości od liścia, a nie bezpośrednio przy nim, jak w komorze porometru, choć wentylacja liścia za pomocą wentylatora wyrównuje warunki na powierzchni liścia z powietrzem otaczającym. U niektórych gatunków wycięte liście mogą wykazywać inną odpowiedź szparkową niż liście na nienaruszonej roślinie ^16,32. Jednak w przypadku kilku gatunków wartość g_s oszacowana za pomocą EFM była zbliżona do wartości zmierzonych porometrem na nienaruszonych roślinach dla liści przy południowej wartości Ψ_leaf¹⁶ (Rys. 2).

Metoda EFM może być zastosowana do uzyskania wglądu w procesy fizjologiczne, t.j. do badania dynamiki K_leaf, jej podstaw w strukturze i anatomii oraz reakcji na czynniki środowiskowe. Ponadto metodę tę można wykorzystać do porównania roślin danego gatunku hodowanych w różnych warunkach lub w różnym wieku, a także do porównania roślin różnych gatunków przystosowanych do odmiennych środowisk.

Poprzez konstruowanie krzywych podatności liści na kawitację można uzyskać wgląd w mechanizmy tolerancji gatunków na suszę. Wykazano, że podczas suszy w ksylemie liści niektórych gatunków dochodzi do kawitacji i zapadania się komórek, a kurczenie się komórek mezofilu podczas dehydratacji może również wpływać na ruch wody (przegląd w ¹⁴). Przyszłe badania będą niezbędne do określenia względnego znaczenia każdego z tych procesów w powodowaniu spadku K_leaf i zamykania się aparatów szparkowych.

Natężenie promieniowania jest również silnym czynnikiem wpływającym na K_leaf, a metoda EFM jest wysoce odpowiednia do pomiarów przy wysokim natężeniu promieniowania. Połączona odpowiedź akwaporyn na natężenie promieniowania i suszę powinna wzbudzić duże zainteresowanie. Wysokie natężenie promieniowania prowadzi do zwiększonej ekspresji i/lub aktywacji akwaporyn, co umożliwia szybszy przepływ wody przez żywe komórki, zwiększając K_leaf, podczas gdy odwodnienie prowadzi do zmniejszonej ekspresji i/lub dezaktywacji akwaporyn, co redukuje K_leaf. Połączony wpływ natężenia promieniowania i podaży wody na K_leaf wymaga dalszych badań^4,10,16,33.

Ponadto, w różnych gatunkach, K_leaf oraz jego podatność na spadek były wiązane z rozmieszczeniem gatunków w zależności od dostępności wody i innych zasobów^3,13,24. Gatunki z obszarów suchych wykazują tendencję do większej odporności na spadek hydrauliczny, mierząc się z bardziej ujemnymi potencjałami wody w glebie; utrzymując wysoką wartość K_leaf przy bardziej ujemnych potencjałach wody, mogą one zachować wysoką wartość g_s i kontynuować wiązanie CO₂ w procesie fotosyntezy^13,14. Zatem badanie hydraulicznych właściwości liści dostarcza wiedzy na poziomie komórki, liścia oraz całej rośliny i jej reakcji na środowisko, co prawdopodobnie doprowadzi do wielu istotnych nowych odkryć na wszystkich skalach.