Name: Wykorzystanie termografii w podczerwieni o wysokiej rozdzielczości (HRIT) do badania zarodkowania i propagacji lodu w roślinach (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-05-08T14:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 36 s
Description: Poznaj metodę termografii w podczerwieni o wysokiej rozdzielczości do wizualizacji zarodkowania i propagacji lodu w tkankach roślinnych. Technika ta pozwala badać wpływ bakterii INA na proces zamarzania roślin.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

To badanie zostało sfinansowane przez Austriacki Fundusz Naukowy (FWF): P23681-B16.

1. Przygotowanie materiałów roślinnych
<ol>
	<li>Używaj liści lub całych roślin z badanego materiału roślinnego (Hosta spp. lub Phaseolus vulgaris).</li>
</ol>
2. Przygotowanie roztworów wodnych zawierających aktywne bakterie zarodkowania lodu (INA)
<ol>
	<li>Wyhodować bakterię INA, Pseudomonas syringae (szczep Cit-7) na szalkach Petriego w temperaturze 25 °C na agarze Pseudomonas F przygotowanym z 10 g/l 100% glicerolu zgodnie z zaleceniami producenta.</li>
	<li>Po wystarczającym wzroście kultur należy umieścić je w temperaturze 4 °C do czasu, gdy będzie to potrzebne, ale przechowywać w temperaturze 4 °C przez dwa dni wcześniej, aby zapewnić wysoki poziom aktywności zarodkowania lodu.</li>
	<li>Zeskrobać bakterie z pojedynczej płytki z powierzchni agaru plastikową, jednorazową lub metalową szpatułką wielokrotnego użytku w momencie użycia i umieścić w 10-15 ml wody dejonizowanej w jednorazowej kuwecie o pojemności 25 ml. Stężenie powinno mieścić się w zakresie od 1 x 107 do 1 x 109 · ml -1. Roztwór będzie wyglądał na mętny. Nie ma potrzeby potwierdzania stężenia za pomocą hemocytometru lub spektrofotometru, ponieważ stężenie musi być jedynie przybliżone.</li>
	<li>Obracaj kuwetę przez co najmniej 10 sekund, aby rozprowadzić bakterie. 
	Uwaga: Konkretne stężenie otrzymanej mieszaniny INA nie jest ważne, a opisany protokół zapewni więcej niż odpowiedni poziom aktywności zarodkowania lodu. Ta mieszanina bakterii INA i wody zostanie wykorzystana później w eksperymentach z zarodkowaniem.</li>
</ol>
3. Przygotowanie eksperymentu z zamrażaniem
<ol>
	<li>Umieść kamerę na podczerwień o wysokiej rozdzielczości (SC-660) w ochronnym pudełku akrylowym tak, aby obiektyw wystawał przez otwór z przodu pudełka, a przewody łączące kamerę z laptopem lub urządzeniem nagrywającym wychodziły przez tylny otwór pudełka. Zabezpiecz pokrywę pudełka i umieść pudełko w komorze środowiskowej lub zamrażarce w miejscu, które pozwoli na zobaczenie przedmiotowego materiału roślinnego.
	<ol>
		<li>Zapewnij ciemne tło wokół materiału roślinnego, wykładając ściany komory czarnym papierem budowlanym, aby zapobiec zakłóceniom spowodowanym odbitą energią podczerwoną.</li>
		<li>Wyposaż komorę w oświetlenie LED, aby zminimalizować nagrzewanie się źródła światła, gdy wymagane jest nagrywanie obrazów w zakresie widzialnym. Wymagane jest tylko minimalne oświetlenie, takie jak zasilana bateryjnie lampa w szafie lub inne małe urządzenie LED, aby rośliny były widoczne przez kamerę.
		<ol>
			<li>Po zrobieniu widocznych zdjęć przedmiotowego materiału roślinnego wyłącz oświetlenie LED. Rozprowadź wszystkie zewnętrzne połączenia przewodowe (połączenie firewire z komputerem, przewód zasilający itp.) z kamerą przez port lub inny otwór w komorze.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Wypełnij dodatkową przestrzeń w porcie lub otworze izolacyjnym materiałem piankowym, aby uniknąć lub zmniejszyć gradienty temperatury w komorze. Ustawić początkową temperaturę komory na 1 °C.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Wyrównaj rośliny lub części roślin tak, aby materiał roślinny znajdował się w polu widzenia kamery, a materiał roślinny był widoczny na ekranie zdalnego podglądu lub w wybranym oprogramowaniu.</li>
	<li>Pozwolić roślinom na osiągnięcie równowagi w temperaturze 1 °C przez 30 minut do 1 godziny, w zależności od wielkości materiału roślinnego, przed rozpoczęciem kontrolowanego doświadczenia zamrażania. Gwarantuje to, że temperatura rośliny nie będzie opóźniona w stosunku do temperatury powietrza o wiele stopni po rozpoczęciu eksperymentu zamrażania. Równowagę osiąga się, gdy temperatura materiału roślinnego mieści się w zakresie 0,5 °C od temperatury powietrza.
	<ol>
		<li>Umieść warstwę izolacji styropianowej na glebie roślin doniczkowych, jeśli używane są rośliny doniczkowe. Gdy rośliny osiągną równowagę, rozpocznij chłodzenie komory. 
		Uwaga: Warstwa izolacji na powierzchni gleby doniczki zmniejsza ilość ciągłej utraty ciepła z doniczki do powietrza otaczającego roślinę i zapobiega zamarzaniu korzeni, ponieważ zwykle nie występuje to podczas mrozów w naturze ze względu na ogromny zbiornik ciepła resztkowego obecnego w glebie.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Ustaw żądane parametry kamery (paleta kolorów, zakres temperatur, określone obszary zainteresowania itp.), jak omówiono w 3.4.1-3.4.4.
	<ol>
		<li>Wybierz paletę tęczy, aby wyświetlić zmiany temperatury podczas oglądania obrazu na żywo.</li>
		<li>Ustaw zakres temperatur na 5 °C, regulując pasek temperatury znajdujący się tuż pod obrazem w oprogramowaniu.</li>
		<li>Wybierz skalę liniową (algorytm) do konwersji danych w podczerwieni na obraz w fałszywych kolorach, zgodnie z wybraną paletą (tęcza) i ustaw zakres temperatury na 5 °C i śledź automatycznie na podstawie obrazu. Alternatywnie, dostosuj ustawiony zakres ręcznie podczas przeprowadzania eksperymentu.
		<ol>
			<li>Użyj temperatury określonego punktu lub średniej temperatury w zdefiniowanym obszarze zainteresowania dostarczonym przez oprogramowanie. Pobierz dane o temperaturze wszystkich pikseli z nagranej sekwencji wideo lub z informacji osadzonych w pliku obrazu. Rysunek 3 przedstawia typowy zrzut ekranu z poziomu oprogramowania ResearchIR.</li>
		</ol>
		</li>
		<li>Umieść kursor w miejscu w tkance roślinnej, które reprezentuje określony punkt zainteresowania. Zdefiniuj obszar zainteresowania jako punkty (o rozmiarze od 1 do 3 pikseli), pola, linie, elipsy lub okręgi. Nad obrazem może znajdować się wiele kombinacji punktów lub kształtów.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Nagrywanie sekwencji wideo
	<ol>
		<li>Ustaw aparat tak, aby nagrywał z częstotliwością 60 Hz i aby nagrywanie zostało zatrzymane ręcznie.</li>
		<li>Wskaż lokalizację na komputerze lub dysku zewnętrznym, w której zostanie umieszczony nagrany plik wideo.</li>
		<li>Rozpocznij nagrywanie. 
		Uwaga: Nagrywanie na zewnętrzny dysk twardy jest wysoce zalecane, ponieważ generowane są duże pliki wideo. Nagrane pliki wideo mogą być później edytowane tak, aby zawierały tylko część zawierającą niezbędne informacje. To znacznie zmniejszy rozmiar pliku.</li>
		<li>Stopniowo obniżaj temperaturę komory o 0,5 -1,0 °C. Poczekaj, aż temperatura rośliny zrówna się z temperaturą powietrza, a następnie ponownie obniż temperaturę o 0,5-1,0 °C. W zależności od masy obserwowanej tkanki roślinnej i jej morfologii, równowaga może trwać od 10 do 15 minut. W ten sposób uzyskuje się szybkość chłodzenia około 4 °C/h.</li>
		<li>Kontynuuj w ten sposób, aż roślina zamarznie i obserwacje zostaną zakończone. Zakończ nagrywanie po zakończeniu procesu zamrażania. 
		Uwaga: Tkanka roślinna zrównoważyła się z temperaturą powietrza, gdy materiał roślinny i tło mają ten sam kolor, ponieważ mają tę samą temperaturę. Ponieważ temperatura tła i temperatura tkanki roślinnej są takie same, wizualizacja materiału roślinnego może być trudna, dopóki ponownie nie obniżysz temperatury i nie wystąpi różnica temperatur między tkanką roślinną a temperaturą powietrza.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>

<ol><li>Taschler, D., Beikircher, B., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frost+resistance+and+ice+nucleation+in+leaves+of+five+woody+timberline+species+measured+in+situ+during+shoot+expansion%5BTitle%5D)+AND+%22Tree+Physiol%22%5BJournal%5D)">Frost resistance and ice nucleation in leaves of five woody timberline species measured in situ during shoot expansion.</a> Tree Physiol. 24, 331-337 (2004).</li>
<li>Neuner, G., Hacker, J. Ice formation and propagation in alpine plants. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNeuner%2C+G+%22Plants+in+alpine+regions%3A+Cell+Physiology+of+adaptation+and+survival+strategies%22">Plants in alpine regions: Cell Physiology of adaptation and survival strategies</a>. Lütz, C. , Springer. 163-174 (2012).</li>
<li>Ladinig, U., Hacker, J., Neuner, G., Wagner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+endangered+is+sexual+reproduction+of+high-mountain+plants+by+summer+frosts%3F+-+Frost+resistance%2C+frequency+of+frost+events+and+risk+assessment%5BTitle%5D)+AND+%22Oecologia%22%5BJournal%5D)">How endangered is sexual reproduction of high-mountain plants by summer frosts? - Frost resistance, frequency of frost events and risk assessment.</a> Oecologia. 171, 743-760 (2013).</li>
<li>Wisniewski, M. E., Gusta, L. V., Fuller, M. P., Karlson, D. Ice nucleation, propagation and deep supercooling: the lost tribes of freezing studies. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWisniewski%2C+ME+%22Plant+Cold+Hardiness%3A+from+the+laboratory+to+the+field%22">Plant Cold Hardiness: from the laboratory to the field</a>. Gusta, L. V., Wisniewski, M. E., Tanino, K. K. , CAB International. 1-11 (2009).</li>
<li>Bokhurst, S., Bjerke, J. W., Davey, M. P., Taulavuori, K., Taulavuori, E., Laine, K., Callaghan, T. V., Phoenix, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Impacts+of+extreme+winter+warming+events+on+plant+physiology+in+a+sub-Arctic+heath+community%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Plant%22%5BJournal%5D)">Impacts of extreme winter warming events on plant physiology in a sub-Arctic heath community.</a> Physiol. Plant. 140, 128-140 (2010).</li>
<li>Taulavuori, K., Laine, K., Taulavuori, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Experimental+studies+on+Vaccinium+myrtillus.and+Vaccinium+vits-idea.in+relation+to+air+pollution+and+global+change+at+northern+high+latitudes%3A+A+review%5BTitle%5D)+AND+%22Env.+Exp.+Bot%22%5BJournal%5D)">Experimental studies on Vaccinium myrtillus.and Vaccinium vits-idea.in relation to air pollution and global change at northern high latitudes: A review.</a> Env. Exp. Bot. 87, 191-196 (2013).</li>
<li>Wisniewski, M., Glenn, D. M., Gusta, L., Fuller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Using+infrared+thermography+to+study+freezing+in+plants%5BTitle%5D)+AND+%22HortScience%22%5BJournal%5D)">Using infrared thermography to study freezing in plants.</a> HortScience. 43, 1648-1651 (2008).</li>
<li>Gu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+2007+eastern+US+spring+freeze%3A+increased+cold+damage+in+a+warming+world%5BTitle%5D)+AND+%22BioScience%22%5BJournal%5D)">The 2007 eastern US spring freeze: increased cold damage in a warming world.</a> BioScience. 58, 253-262 (2008).</li>
<li>Augspurger, C. K. Spring warmth and frost: phenology, damage, and refoliation in a temperate deciduous forest. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aAugspurger%2C+CK+%22Func.+Ecol%22">Func. Ecol</a>. 23, Spring. 1031-1039 (2007).</li>
<li>Neuner, G., Erler, A., Hacker, J., Ladinig, U., Wagner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Frost+resistance+of+reproductive+tissues+in+various+reproductive+stages+of+high+alpine+plant+species%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Plant%22%5BJournal%5D)">Frost resistance of reproductive tissues in various reproductive stages of high alpine plant species.</a> Physiol. Plant. 147, 88-100 (2013).</li>
<li>Skre, O., Taulavuori, K., Taulavuori, E., Nilsne, J., Igeland, B., Laine, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+importance+of+hardening+and+winter+temperature+for+growth+in+mountain+birch+populations%5BTitle%5D)+AND+%22Env.+Exp.+Bot%22%5BJournal%5D)">The importance of hardening and winter temperature for growth in mountain birch populations.</a> Env. Exp. Bot. 62, 254-266 (2008).</li>
<li>Hänninen, H., Tanino, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tree+seasonality+in+a+warming+climate%5BTitle%5D)+AND+%22Trends+in+Plant+Science%22%5BJournal%5D)">Tree seasonality in a warming climate.</a> Trends in Plant Science. 16, 412-416 (2011).</li>
<li>Katz, R. W., Brown, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extreme+events+in+a+changing+climate%3A+variability+is+more+important+than+averages%5BTitle%5D)+AND+%22Climate+Change%22%5BJournal%5D)">Extreme events in a changing climate: variability is more important than averages.</a> Climate Change. 21, 289-302 (1992).</li>
<li>Wisniewski, M., Gusta, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Understanding+plant+cold+hardiness%3A+an+opinion%5BTitle%5D)+AND+%22Physiol.+Plant%22%5BJournal%5D)">Understanding plant cold hardiness: an opinion.</a> Physiol. Plant. 147, 4-14 (2013).</li>
<li>Wisniewski, M., Gusta, L., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Adaptive+mechanisms+of+freeze+avoidance+in+plants.+A+brief+update%5BTitle%5D)+AND+%22Env.+Exp.+Bot%22%5BJournal%5D)">Adaptive mechanisms of freeze avoidance in plants. A brief update.</a> Env. Exp. Bot. 99, 133-140 (2014).</li>
<li>Burke, M. J., Gusta, L. V., Quamme, H. A., Weiser, C. J., Li, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Freezing+and+injury+in+plants%5BTitle%5D)+AND+%22Annu.+Rev.+Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">Freezing and injury in plants.</a> Annu. Rev. Plant Physiol. 27, 507-528 (1976).</li>
<li>Ishikawa, M., Price, W. S., Ide, H., Arata, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Visualization+of+freezing+behaviors+in+leaf+and+flower+buds+of+full-moon+maple+by+nuclear+magnetic+resonance+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">Visualization of freezing behaviors in leaf and flower buds of full-moon maple by nuclear magnetic resonance microscopy.</a> Plant Physiol. 115 (4), 1515-1524 (1997).</li>
<li>Ishikawa, M., Sakai, A. Characteristics of freezing avoidance in comparison with freezing tolerance: a demonstration of extra-organ freezing. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aIshikawa%2C+M+%22Plant+cold+hardiness+and+freezing+stress%22">Plant cold hardiness and freezing stress</a>. Li, P. H., Sakai, A. , Academic Press. 325-340 (1982).</li>
<li>Buchner, O., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Freezing+cytorrhysis+and+critical+temperature+thresholds+for+photosystem+II+in+the+peat+moss+Sphagnum+capillifolium%5BTitle%5D)+AND+%22Protoplasma%22%5BJournal%5D)">Freezing cytorrhysis and critical temperature thresholds for photosystem II in the peat moss Sphagnum capillifolium.</a> Protoplasma. 243 (1), 63-71 (2010).</li>
<li>Pearce, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Extracellular+ice+and+cell+shape+in+frost-stressed+cereal+leaves%3A+A+low+temperature+scanning+electron+microscopy+study%5BTitle%5D)+AND+%22Planta%22%5BJournal%5D)">Extracellular ice and cell shape in frost-stressed cereal leaves: A low temperature scanning electron microscopy study.</a> Planta. 175, 313-324 (1988).</li>
<li>Ashworth, E. N., Anderson, J. A., Davis, G. A., Lightner, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ice+formation+in+Prunus+persica.+under+field+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Am.+Soc.+Hort.+Sci%22%5BJournal%5D)">Ice formation in Prunus persica. under field conditions.</a> J. Am. Soc. Hort. Sci. 110 (3), 322-324 (1985).</li>
<li>Ashworth, E. N., Davis, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ice+formation+in+woody+plants+under+field+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22HortSci%22%5BJournal%5D)">Ice formation in woody plants under field conditions.</a> HortSci. 21, 1233-1234 (1986).</li>
<li>Pramsohler, M., Hacker, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Freezing+pattern+and+frost+killing+temperature+of+apple+%28Malus+domestica.%29+wood+under+controlled+conditions+and+in+nature%5BTitle%5D)+AND+%22Tree+Physiol%22%5BJournal%5D)">Freezing pattern and frost killing temperature of apple (Malus domestica.) wood under controlled conditions and in nature.</a> Tree Physiol. 32 (7), 819-828 (2012).</li>
<li>Wisniewski, M., Lindow, S. E., Ashworth, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observations+of+ice+nucleation+and+propagation+in+plants+using+infrared+video+thermography%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">Observations of ice nucleation and propagation in plants using infrared video thermography.</a> Plant Physiol. 113 (2), 327-334 (1997).</li>
<li>Lutze, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Elevated+atmospheric+%5BCO2%5D+promotes+frost+damage+in+evergreen+tree+seedlings%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell+Environ%22%5BJournal%5D)">Elevated atmospheric [CO2] promotes frost damage in evergreen tree seedlings.</a> Plant Cell Environ. (6), 631-635 (1998).</li>
<li>Ball, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Space+and+time+dependence+of+temperature+and+freezing+in+evergreen+leaves%29%5BTitle%5D)+AND+%22Func.+Plant+Biol%22%5BJournal%5D)">Space and time dependence of temperature and freezing in evergreen leaves).</a> Func. Plant Biol. 29 (11), 1259-1272 (2002).</li>
<li>Sekozawa, Y., Sugaya, S., Gemma, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Observations+of+ice+nucleation+and+propagation+in+flowers+of+Japanese+Pear+%28Pyrus+Pyrifolia%29%5BTitle%5D)+AND+%22Nakai%29+using+infrared+video%22%5BJournal%5D)">Observations of ice nucleation and propagation in flowers of Japanese Pear (Pyrus Pyrifolia).</a> Nakai) using infrared video. 73 (1), 1-6 (2004).</li>
<li>Hacker, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ice+propagation+in+plants+visualized+at+the+tissue+level+by+IDTA+%28infrared+differential+thermal+analysis%29%5BTitle%5D)+AND+%22Tree+Physiol%22%5BJournal%5D)">Ice propagation in plants visualized at the tissue level by IDTA (infrared differential thermal analysis).</a> Tree Physiol. 27, 1661-1670 (2007).</li>
<li>Hacker, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ice+propagation+in+dehardened+alpine+plant+species+studied+by+infrared+differential+thermal+analysis+%28IDTA%29%5BTitle%5D)+AND+%22Arc.+Antarc.+Alp.+Res%22%5BJournal%5D)">Ice propagation in dehardened alpine plant species studied by infrared differential thermal analysis (IDTA).</a> Arc. Antarc. Alp. Res. 40 (4), 660-670 (2008).</li>
<li>Hacker, J., Spindelböck, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mesophyll+freezing+and+effects+of+freeze+dehydration+visualized+by+simultaneous+measurement+of+IDTA+and+differential+imaging+chlorophyll+fluorescence%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Cell+Environ%22%5BJournal%5D)">Mesophyll freezing and effects of freeze dehydration visualized by simultaneous measurement of IDTA and differential imaging chlorophyll fluorescence.</a> Plant Cell Environ. 31, 1725-1733 (2008).</li>
<li>Neuner, G., XU, B., Hacker, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Velocity+and+pattern+of+ice+propagation+and+deep+supercooling+in+woody+stems+of+Castanea+sativa.%2C+Morus+nigra.+and+Quercus+robur.+measured+by+IDTA%5BTitle%5D)+AND+%22Tree+Physiol%22%5BJournal%5D)">Velocity and pattern of ice propagation and deep supercooling in woody stems of Castanea sativa., Morus nigra. and Quercus robur. measured by IDTA.</a> Tree Physiol. 30, 1037-1045 (2010).</li>
<li>Hacker, J., Ladinig, U., Wagner, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Inflorescences+of+alpine+cushion+plants+freeze+autonomously+and+may+survive+subzero+temperatures+by+supercooling%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Sci%22%5BJournal%5D)">Inflorescences of alpine cushion plants freeze autonomously and may survive subzero temperatures by supercooling.</a> Plant Sci. 180, 149-156 (2011).</li>
<li>Kuprian, E., Briceno, V., Wagner, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ice+barriers+promote+supercooling+and+prevent+frost+injury+in+reproductive+buds%2C+flowers+and+fruits+of+alpine+dwarf+shrubs+throughout+the+summer%5BTitle%5D)+AND+%22Env.+Exp.+Bot%22%5BJournal%5D)">Ice barriers promote supercooling and prevent frost injury in reproductive buds, flowers and fruits of alpine dwarf shrubs throughout the summer.</a> Env. Exp. Bot. 106, 4-12 (2014).</li>
<li>Wisniewski, M., Glenn, D. M., Fuller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Use+of+a+hydrophobic+particle+film+as+a+barrier+to+extrinsic+ice+nucleation+in+tomato+plants%5BTitle%5D)+AND+%22HortScience%22%5BJournal%5D)">Use of a hydrophobic particle film as a barrier to extrinsic ice nucleation in tomato plants.</a> HortScience. 127, 358-364 (2002).</li>
<li>Aryal, B., &Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Leaf+wettability+decreases+along+an+extreme+altitudinal+gradient%5BTitle%5D)+AND+%22Oecologia%22%5BJournal%5D)">Leaf wettability decreases along an extreme altitudinal gradient.</a> Oecologia. 162, 1-9 (2010).</li>
<li>Wisniewski, M., Fuller, M. P. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aWisniewski%2C+M+%22Ice+nucleation+and+deep+supercooling+in+plants%3A+new+insights+using+infrared+thermography.+In%3A+Cold+adapted+organisms.+Ecology%2C+physiology%2C+enzymologyandmolecularbiology%22">Ice nucleation and deep supercooling in plants: new insights using infrared thermography. In: Cold adapted organisms. Ecology, physiology, enzymologyandmolecularbiology</a>. Margesin, R., Schinner, F. , Springer. 105-118 (1999).</li>
<li>Franks, F. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aFranks%2C+F+%22Biophysics+and+biochemistry+at+low+temperatures%22">Biophysics and biochemistry at low temperatures</a>. , Cambridge University Press. (1985).</li>
<li>Neuner, G., Kuprian, E. Infrared thermal analysis of plant freezing processes. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aNeuner%2C+G+%22Methods+in+Molecular+Biology%3A+Plant+Cold+Acclimation%22">Methods in Molecular Biology: Plant Cold Acclimation</a>. Hincha, D., Zuther, E. , Springer. 91-98 (2014).</li>
</ol>

Autorzy nie mają konkurencyjnych interesów finansowych ani konfliktów interesów.

Woda ma zdolność przechłodzenia do temperatur znacznie poniżej 0 °C, a temperatura, w której woda zamarza, może być dość zmienna. 36 Temperatura graniczna dla przechłodzenia czystej wody wynosi około -40 °C i jest zdefiniowana jako jednorodny punkt zarodkowania. Kiedy woda zamarza w temperaturach wyższych niż -40 °C, jest to spowodowane obecnością heterogenicznych nukleatorów, które umożliwiają tworzenie małych zarodków lodu, które następnie służą jako katalizator tworzenia i wzrostu lodu. 37 W przy...

Temperatury zamarzania, które występują, gdy rośliny aktywnie rosną, mogą być śmiertelne, szczególnie jeśli roślina ma małą lub żadną tolerancję na zamarzanie. Takie przymrozki często mają niszczycielski wpływ na produkcję rolną i mogą również odgrywać ważną rolę w kształtowaniu struktury zbiorowisk w naturalnych populacjach roślin, zwłaszcza w ekosystemach alpejskich, subarktycznych i arktycznych 1-6. Epizody silnych wiosennych przymrozków miały duży wpływ na produkcję owoców w USA i Ameryce Południowej w ostatnich latach 7-9 i zostały nasilone przez wczesny początek ciepłej pogody, po którym nastąpiły bardziej typowe średnie niskie temperatury. Wczesna, ciepła pogoda skłania pąki do pękania, aktywując wzrost nowych pędów, liści i kwiatów, z których wszystkie mają bardzo małą lub żadną tolerancję na mróz 1,3,10-12. Doniesiono, że takie nieregularne wzorce pogodowe są bezpośrednim odzwierciedleniem trwającej zmiany klimatu i oczekuje się, że będą powszechnym wzorcem pogodowym w dającej się przewidzieć przyszłości 13 . Wysiłki mające na celu zapewnienie ekonomicznych, skutecznych i przyjaznych dla środowiska technik zarządzania lub agrochemikaliów, które mogą zapewnić zwiększoną tolerancję na mróz, odniosły ograniczony sukces z wielu powodów, ale można to częściowo przypisać złożonej naturze tolerancji na zamarzanie i mechanizmów unikania zamarzania w roślinach. 14
Mechanizmy adaptacyjne związane z przetrwaniem mrozu u roślin tradycyjnie dzielą się na dwie kategorie, tolerancję na zamarzanie i unikanie zamarzania. Pierwsza kategoria jest związana z mechanizmami biochemicznymi regulowanymi przez określony zestaw genów, które pozwalają roślinom tolerować stresy związane z obecnością i odwadniającym działaniem lodu w ich tkankach. Podczas gdy ta ostatnia kategoria jest zazwyczaj, choć nie wyłącznie, związana z aspektami strukturalnymi rośliny, które określają, czy, kiedy i gdzie tworzy się lód w roślinie 14. Pomimo rozpowszechnienia unikania zamarzania jako mechanizmu adaptacyjnego, w ostatnim czasie niewiele badań poświęcono zrozumieniu mechanizmów leżących u podstaw i regulacji unikania zamarzania. Czytelnik odsyłany jest do niedawnej recenzji 15 po więcej szczegółów na ten temat.
Chociaż tworzenie się lodu w niskich temperaturach może wydawać się prostym procesem, wiele czynników przyczynia się do określenia temperatury, w której lód zarodkuje w tkankach roślinnych i jak rozprzestrzenia się w roślinie. Parametry takie jak obecność zewnętrznych i wewnętrznych nukleatorów lodu, heterogeniczne i jednorodne zdarzenia zarodkowania, białka histerezy termicznej (przeciw zamarzaniu), obecność określonych cukrów i innych osmolitów oraz szereg aspektów strukturalnych rośliny mogą odgrywać znaczącą rolę w procesie zamrażania w roślinach. Łącznie parametry te wpływają na temperaturę, w której roślina zamarza, gdzie inicjowany jest lód i jak rośnie. Mogą również wpływać na morfologię powstałych kryształków lodu. Do badania procesu zamrażania w roślinach w warunkach laboratoryjnych zastosowano różne metody, w tym spektroskopię magnetycznego rezonansu jądrowego (NMR) 16, obrazowanie rezonansu magnetycznego (MRI) 17, kriomikroskopię 18-19 i niskotemperaturową skaningową mikroskopię elektronową (LTSEM). 20 Zamrażanie całych roślin w warunkach laboratoryjnych i polowych monitorowano jednak głównie za pomocą termopar. Zastosowanie termopar do badania zamrażania opiera się na uwalnianiu ciepła (entalpii topnienia), gdy woda przechodzi przemianę fazową z cieczy w ciało stałe. Zamrożenie jest następnie rejestrowane jako zdarzenie egzotermiczne. 21-23 Mimo że termopary są typową metodą z wyboru w badaniu zamrażania roślin, ich zastosowanie ma wiele ograniczeń, które ograniczają ilość informacji uzyskiwanych podczas zamarzania. Na przykład w przypadku termopar trudno jest prawie niemożliwe określenie, gdzie lód jest inicjowany w roślinach, jak się rozprzestrzenia, czy rozprzestrzenia się w równym tempie i czy niektóre tkanki pozostają wolne od lodu.
Postępy w termografii w podczerwieni o wysokiej rozdzielczości (HRIT) 24-27 jednak znacznie zwiększyły możliwość uzyskiwania informacji o procesie zamrażania w całych roślinach, zwłaszcza gdy są używane w trybie obrazowania różnicowego. 28-33 W niniejszym raporcie opisujemy zastosowanie tej technologii do badania różnych aspektów procesu zamrażania i różnych parametrów, które wpływają na to, gdzie i w jakiej temperaturze w roślinach inicjowany jest lód. Przedstawiony zostanie protokół, który zademonstruje zdolność bakterii Pseudomonas syringae (Cit-7) aktywnej w lodowym zarodkowaniu (INA) do działania jako zewnętrzny nukleator inicjujący zamrażanie w roślinie zielnej w wysokiej, ujemnej temperaturze.
Kamera na podczerwień o wysokiej rozdzielczości
Protokół i przykłady udokumentowane w tym raporcie wykorzystują radiometr wideo o wysokiej rozdzielczości na podczerwień. Radiometr (rysunek 1) dostarcza kombinację obrazów w podczerwieni i widma widzialnego oraz danych o temperaturze. Odpowiedź spektralna kamery mieści się w zakresie od 7,5 do 13,5 μm i zapewnia rozdzielczość 640 x 480 pikseli. Obrazy w widmie widzialnym generowane przez wbudowaną kamerę mogą być łączone z obrazami w podczerwieni w czasie rzeczywistym, co ułatwia interpretację złożonych obrazów termowizyjnych. Szeroka gama obiektywów do aparatu może być używana do wykonywania obserwacji z bliska i mikroskopowych. Kamera może być używana w trybie autonomicznym lub połączona i sterowana z laptopem za pomocą odpowiedniego oprogramowania. Oprogramowanie może być używane do uzyskiwania różnych danych termicznych osadzonych w nagranych filmach. Należy zauważyć, że na rynku dostępna jest szeroka gama radiometrów na podczerwień. Dlatego ważne jest, aby badacz omówił ich zamierzone zastosowanie z doświadczonym inżynierem produktu i aby badacz przetestował zdolność każdego konkretnego radiometru do dostarczania potrzebnych informacji. Radiometr obrazowy używany w opisanym protokole jest umieszczony w akrylowym pudełku (rysunek 2) izolowanym styropianem wcelu zapobiegania narażeniu na kondensację podczas protokołów ogrzewania i chłodzenia. Ta ochrona nie jest potrzebna w przypadku wszystkich kamer lub aplikacji.

<table><tbody><tr><td>Kamera termowizyjna</td><td>FLIR</td><td>SC-660</td><td>Wiele modeli dostępnych w zależności od zastosowania</td></tr><tr><td>Oprogramowanie analityczne na podczerwień</td><td>FLIR</td><td>ResearchIR 4.10.2.5</td><td>$3,500</td></tr><tr><td>Pseudomonas syringae (szczep Cit-7)</td><td></td><td></td><td><a href="mailto:icelab@berkeley.edu">Uprzejmie dostarczone przez Dr. Steven Lindow, Uniwersytet Kalifornijski&nbsp; Berkeley icelab@berkeley.edu</a></td></tr><tr><td>Pseudomonas Agar F</td><td>Fisher Scientific</td><td>DF0448-17-1</td><td></td></tr></tbody></table>

wykorzystanie termografii w podczerwieni o wysokiej rozdzielczości (hrit) do badania zarodkowania i propagacji lodu w roślinach

The Use of High-resolution Infrared Thermography (HRIT) for the Study of Ice Nucleation and Ice Propagation in Plants

Zdarzenia zamrożenia, które mają miejsce, gdy rośliny aktywnie rosną, mogą być śmiertelnym zdarzeniem, szczególnie jeśli roślina nie ma tolerancji na zamarzanie. Takie przymrozki często mają niszczycielski wpływ na produkcję rolną i mogą również odgrywać ważną rolę w kształtowaniu struktury zbiorowisk w naturalnych populacjach roślin, zwłaszcza w ekosystemach alpejskich, subarktycznych i arktycznych. Dlatego lepsze zrozumienie procesu zamarzania w roślinach może odegrać ważną rolę w opracowaniu metod ochrony przed mrozem i zrozumieniu mechanizmów unikania mrozów. W tym miejscu opisujemy protokół wizualizacji procesu zamrażania w roślinach za pomocą termografii w podczerwieni o wysokiej rozdzielczości (HRIT). Zastosowanie tej technologii pozwala określić pierwotne miejsca powstawania lodu w roślinach, sposób rozprzestrzeniania się lodu oraz obecność barier lodowych. Ponadto pozwala na zbadanie roli zewnętrznych i wewnętrznych nukleatorów w określaniu temperatury, w której rośliny zamarzają, oraz ocenie zdolności różnych związków do wpływania na proces zamrażania lub zwiększania tolerancji na zamarzanie. Zastosowanie HRIT pozwala na wizualizację wielu adaptacji, które wyewoluowały w roślinach, które bezpośrednio lub pośrednio wpływają na proces zamrażania i ostatecznie umożliwiają roślinom przetrwanie przymrozków.

Aktywność nukleująca lód bakterii Ice+, Pseudomonas syringae (szczep Cit-7)
Kroplę 10 µl wody oraz 10 µl wody zawierającej P. syringae (Cit-7) nanieśiono na powierzchnię spodnią liścia hosty (Hosta spp.) (Rycina 4). Jak pokazano, kropla wody zawierająca bakterie INA zamarzła jako pierwsza i wywołała zamarzanie liścia, podczas gdy kropla wody na powierzchni liścia pozostała niezamarznięta.
Zamrażanie i propagacja lodu w roś...

Tutaj prezentujemy protokół, który pozwala na wizualizację miejsc powstawania lodu i dróg rozprzestrzeniania się lodu w roślinach za pomocą termografii w podczerwieni o wysokiej rozdzielczości (HRIT).

Wykorzystanie termografii w podczerwieni o wysokiej rozdzielczości (HRIT) do badania zarodkowania i propagacji lodu w roślinach

Freezing events that occur when plants are actively growing can be a lethal event, particularly if the plant has no freezing tolerance. Such frost events ...

Ogólnym celem następnego eksperymentu jest wykazanie roli zewnętrznych czynników nukleujących w indukowaniu zamarzania materiału roślinnego oraz wizualizacja tego procesu za pomocą termografii podczerwonej. Osiąga się to poprzez naniesienie kropli wody oraz kropli bakterii aktywnych nukleacyjnie (INA) na powierzchnię liścia badanej rośliny. W drugim kroku roślina zostaje poddana temperaturom ujemnym i ustawiona w taki sposób, aby można było ją obrazować za pomocą podczerwonej kamery o wysokiej rozdzielczości.Następnie ustala się parametry kamery, co pozwoli badaczowi obserwować inicjację i rozprzestrzenianie się lodu. W dalszej kolejności temperaturę w komorze powoli obniża się do wartości ujemnych, aby doprowadzić do zamrożenia bakterii INA na powierzchni, co z kolei wywoła zamarzanie rośliny. Wyniki wykazują wpływ zewnętrznych czynników nukleujących lód na indukowanie zamarzania roślin zamiast przechłodzenia i unikania mrożenia, co jest możliwe dzięki zastosowaniu termografii podczerwieni do określenia dokładnej lokalizacji inicjacji lodu oraz wizualizacji sposobu jego rozprzestrzeniania się w całej roślinie.Technikę tę można wykorzystać nie tylko do wizualizacji roślin w warunkach kontrolnych, ale także w terenie, w warunkach naturalnych. Zrozumienie procesu zamarzania roślin w naturze oraz pozyskanie informacji na temat tego procesu mogą dostarczyć nowych danych, które pozwolą opracować nowe metody ochrony roślin uprawnych przed mrozem, a także wiele mówią o ekologii roślin. Technika ta okazała się szczególnie użyteczna w badaniu ekologii roślin alpejskich.Wraz ze mną, Eric Burchard, technik w moim laboratorium, zaprezentuje ten proces w poniższym filmie. Aby rozpocząć hodowlę, bakterię INA Psdo Srini wysiewamy na płytki Petri w temperaturze 25 °C na agar pseudos F, przygotowany z 10 g/L 100% glicerolu zgodnie z instrukcją producenta. Po odpowiednim wzroście kultur należy przenieść je do temperatury 4 °C na co najmniej dwa dni, aby zapewnić wysoką aktywność nukleacji lodu. Następnie bakterie z jednej płytki zeskrobujemy z powierzchni agaru za pomocą jednorazowej plastikowej lub wielorazowej metalowej szpatułki.Umieść bakterie w 10 do 15 mililitrów wody dejonizowanej. W jednorazowej probówce o pojemności 25 mililitrów roztwór będzie wyglądał na mętny. Nie ma potrzeby potwierdzania stężenia za pomocą hemocytometru lub spektrofotometru, ponieważ wymagane jest jedynie stężenie przybliżone.Mieszaj próbkę Q Vet na wirówce typu vortex przez co najmniej 10 sekund, aby równomiernie rozprowadzić bakterie. Aby przygotować eksperyment zamrażania, umieść wysokorozdzielczą kamerę podczerwieni wewnątrz ochronnej skrzynki akrylowej w taki sposób, aby obiektyw wystawał przez otwór z przodu skrzynki, a przewody łączące kamerę z laptopem lub urządzeniem rejestrującym wychodziły przez otwór z tyłu skrzynki.Wszystkie zewnętrzne połączenia przewodowe kamery należy poprowadzić przez ten port. Wolną przestrzeń w porcie lub otworze należy wypełnić izolacyjną pianką, aby uniknąć lub ograniczyć gradienty temperatury wewnątrz komory. W celu zapobiegania zakłóceniom spowodowanym przez odbitą energię podczerwoną, należy zapewnić ciemne tło wokół materiału roślinnego, wyściełając ściany komory czarnym brystolem.Wyposażyć komorę w oświetlenie LED, aby zminimalizować nagrzewanie z źródła światła podczas rejestrowania obrazów wyłącznie w niewidzialnych długościach fal. Do widoczności roślin przez kamerę wymagane jest minimalne oświetlenie, takie jak szafowa lampka na baterie lub inne niewielkie urządzenie LED, które należy wyłączyć po wykonaniu obrazów w zakresie widzialnym. Zabezpieczyć pokrywę pudełka i umieścić pudełko wewnątrz komory środowiskowej w miejscu, które umożliwi obserwację badanych materiałów roślinnych.Następnie ustaw temperaturę początkową komory na 1 °C. Dalej ustaw rośliny lub części roślin tak, aby materiał roślinny znajdował się w polu widzenia kamery i był widoczny na zdalnym ekranie podglądu lub w wybranym oprogramowaniu. Bezpośrednio przed zamknięciem drzwi komory klimatycznej nanieś 10 µL wody na powierzchnię AAL liścia za pomocą mikropipety.Następnie, używając oddzielnego jednorazowego końcówki do pipety, nanieś 10 µL roztworu bakterii INA po przeciwnej stronie tej same of powierzchni AAL. Przed rozpoczęciem eksperymentu z zamrażaniem należy obniżyć temperaturę komory do około 1 °C i pozwolić temperaturze roślin wyrównać się w tym zakresie przez około pół godziny do godziny, w zależności od wielkości materiału roślinnego. Zapewni to, że po rozpoczęciu eksperymentu i dalszym obniżaniu temperatury, temperatura materiału roślinnego nie będzie znacznie odbiegać od temperatury powietrza wewnątrz komory.Po ustabilizowaniu roślin rozpocząć chłodzenie komory, a następnie ustawić pożądane parametry kamery w programie do obrazowania IR. Najpierw wybrać paletę tęczową, aby wyświetlać różnice temperatur podczas podglądu obrazu na żywo. Następnie ustawić zakres temperatury na pięć stopni Celsius, dostosowując pasek temperatury znajdujący się bezpośrednio pod obrazem w programie.Wybierz skalę liniową konwersji danych podczerwonych na obraz w fałszywych kolorach, zgodnie z definicją wybranej palety. Ustaw zakres temperatury na pięć stopni Celsiusz i włącz automatyczne śledzenie na podstawie obrazu. Wykorzystaj temperaturę konkretnego punktu lub średnią temperaturę w określonym obszarze zainteresowania zdefiniowanym przez oprogramowanie.Następnie umieść kursor w miejscu na tkance roślinnej, które reprezentuje konkretny punkt zainteresowania. Zdefiniuj obszar zainteresowania jako punkty, prostokąty, linie, elipsy lub okręgi. Na obrazie można umieścić wiele kombinacji punktów lub kształtów.Dodatkowo, obszary zainteresowania można zdefiniować również po zakończeniu eksperymentu. Podczas analizy zapisanego pliku wideo lub obrazu, aby zarejestrować sekwencję wideo, należy ustawić kamerę na częstotliwość 60 hertz, a w celu ręcznego zatrzymania nagrywania wskazać lokalizację na komputerze lub zewnętrznym dysku, w której zostanie zapisany plik wideo. Zdecydowanie zaleca się zapisywanie danych na zewnętrznym dysku twardym, ponieważ generowane są duże pliki wideo.Aby zarejestrować sekwencję wideo, ustaw kamerę na częstotliwość 60 hertz i ręczne zatrzymywanie nagrywania, a następnie rozpocznij rejestrację. Nagrane pliki wideo można później edytować, aby zachować tylko fragment zawierający niezbędne informacje. Obniżaj temperaturę komory stopniowo o 0,5 do 1,0 stopnia Celsjusza.Należy odczekać, aż temperatura rośliny wyrówna się z temperaturą powietrza, przed ponownym obniżeniem temperatury w ten sam sposób, zależnie od masy obserwowanej tkanki roślinnej i jej morfologii. Proces wyrównywania może trwać od 10 do 15 minut, co daje szybkość chłodzenia wynoszącą około od dwóch do czterech stopni Celsius per hour. Kontynuuj w ten sposób, aż roślina zamarznie i obserwacje zostaną zakończone.Zakończ nagrywanie po zakończeniu procesu zamrażania. Przedstawione tutaj obrazy w świetle widzialnym łodygi azalii alpejskiej ukazują liście przyczepione do głównej łodygi oraz pąki wierzchołkowe. Zamrażanie rozpoczyna się w łodydze, a lód rozprzestrzenia się w kierunku liści.Pąki szczytowe pozostają niezamarznięte i zamarzają niezależnie w czasie od 126 do 164 minut po początkowym zamarznięciu łodygi i liści. W tym czasie ciepło entalpii wytworzone podczas zamarzania łodygi i liści uległo rozproszeniu. Po nałożeniu bariery hydrofobowej na rośliny pomidora zostaje zablokowane zamarzanie rośliny indukowane przez bakterie INA.Tutaj można zaobserwować dużą powierzchnię styku między kroplą INA a powierzchnią liścia niepowleczonej rośliny. Odwrotnie, w przypadku rośliny powlekanej stopień kontaktu między kroplą INA a powierzchnią liścia jest zredukowany. Niepowleczona roślina po prawej stronie wykazuje odpowiedź egzotermiczną związaną z zamarzaniem rośliny.Podczas gdy powlekona roślina po lewej stronie pozostaje w stanie przechłodzenia i nie zamarza w temperaturze około minus sześciu stopni Celsjusza. Podczas korzystania z tej technologii ważne jest stosowanie odpowiednich szybkości chłodzenia oraz wielokrotna obserwacja procesu zamarzania, aby lepiej zrozumieć, jak interpretować uzyskane obrazy i filmy. Procedurę tę można również stosować w połączeniu z termoparami, aby uzyskać dokładniejszą ocenę temperatury powietrza oraz rzeczywistych temperatur, w których zachodzą zjawiska zamarzania.

the-use-high-resolution-infrared-thermography-hrit-for-study-ice

Research

JoVE Journal

Environment

Środowisko

Zastosowanie wysokorozdzielczej termografii w podczerwieni (HRIT) do badania nukleacji lodu i propagacji lodu w roślinach

Opisujemy protokół z wykorzystaniem szkiełek z komorami oraz pośrodków do unieruchamiania liści zasadniczych roślin w celu obrazowania konfokalnego epidermy przez kilka dni rozwoju, co pozwala na dokumentowanie różnicowania szparek. Białka znakowane fluoroforami mogą być śledzone dynamicznie poprzez analizę ich ekspresji i lokalizacji subkomórkowej, co zwiększa zrozumienie ich potencjalnych ról podczas podziału komórek i różnicowania typów komórek.

Długoterminowe obrazowanie poklatkowe wysokiej rozdzielczości konfokalne epidermy zawilżnych liści przeciwstawnych Arabidopsis podczas kiełkowania

Ten protokół opisuje proces szybkiego zbierania obrazów sadzonek rzodkiewnika reagujących na bodziec grawitacyjny za pomocą dostępnych na rynku skanerów płaskich.  Metoda ta pozwala na niedrogie, wysokonakładowe przechwytywanie obrazów o wysokiej rozdzielczości, które można poddać dalszym algorytmom analizy.

Używanie skanerów płaskich do zbierania poklatkowych obrazów o wysokiej rozdzielczości odpowiedzi grawitropowej korzenia rzodkiewnika

Metoda została opracowana w celu określenia właściwej pojemności cieplnej i przewodności cieplnej tkanki liścia za pomocą nieinwazyjnego, bezdotykowego sondowania laserowego w bliskiej podczerwieni, które wymaga mniej niż 1 minuty na próbkę.

Szybka metoda sondowania laserowego umożliwia nieinwazyjne i bezdotykowe określanie właściwości termicznych liści

Ten artykuł przedstawia identyfikację białek wiążących lód z roślin odpornych na zamrażanie poprzez ocenę aktywności hamowania rekrystalizacji lodu i późniejszą izolację rodzimych IBP za pomocą oczyszczania o powinowactwie do lodu.

Identyfikacja białek wiążących lód roślinny poprzez ocenę inhibicji i izolacji rekrystalizacji lodu za pomocą oczyszczania o powinowactwie do lodu

Przedstawiono eksperymentalny protokół oceny systemów korzeniowych roślin uprawianych w glebie za pomocą RGB i obrazowania hiperspektralnego. Połączenie szeregów czasowych obrazu RGB z informacjami chemometrycznymi ze skanów hiperspektralnych optymalizuje wgląd w dynamikę korzeni roślin.

RGB i spektralne obrazowanie korzeni do fenotypowania roślin i badań fizjologicznych: konfiguracja eksperymentalna i protokoły obrazowania

Tutaj prezentujemy protokół obrazowania rośliny truskawki zamrażającej się w 3 wymiarach. Dwie kamery na podczerwień ustawione pod nieco różnymi kątami są wykorzystywane do wytworzenia czerwono-niebieskiego filmu anaglifowego, aby obserwować zamarzanie rośliny w 3 wymiarach.

Protokół tworzenia trójwymiarowego obrazu wideo w podczerwieni przedstawiającego zamarzanie w roślinach

Udostępniamy metodę identyfikacji modulatorów transpiracji dolistnej poprzez zakrojone na szeroką skalę badania przesiewowe biblioteki złożonej.

Identyfikacja nowych regulatorów transpiracji roślin za pomocą wielkoskalowych badań termowizyjnych u Helianthus annuus

Tutaj opisujemy zaawansowane narzędzie przeznaczone do monitorowania biosyntezy chlorofilu podczas wczesnych etapów deetiolacji siewek rzodkiewnika. Nowatorska metodologia umożliwia nieinwazyjne obrazowanie fluorescencji chlorofilu w czasie rzeczywistym w wysokiej rozdzielczości przestrzennej i czasowej.

Nieinwazyjny test do oznaczania kinetyki biosyntezy chlorofilu we wczesnych stadiach deetiolacji rzodkiewnika

Zaprojektowaliśmy protokół fenotypowania oparty na obrazach, aby określić morfologiczne i fizjologiczne reakcje na pojedyncze i skojarzone zabiegi upałów, suszy i podlewania. Podejście to umożliwiło identyfikację wczesnych, późnych i regeneracyjnych reakcji na poziomie całego zakładu, w szczególności części nadziemnych, a także podkreśliło konieczność stosowania wielu czujników obrazowania.

Wysokoprzepustowe fenotypowanie oparte na obrazie w celu określenia morfologicznych i fizjologicznych odpowiedzi na pojedyncze i połączone stresy u ziemniaka

Rośliny tytoniu zostały użyte do produkcji celulazy grzybowej, TrCel5A, za pomocą systemu ekspresji przejściowej. Ekspresję można było monitorować za pomocą fluorescencyjnego białka fuzyjnego, a aktywność białka scharakteryzowano po ekspresji.

Ekspresja rekombinowanej celulazy Cel5A z Trichoderma reesei w roślinach tytoniu

Poznaj metodę termografii w podczerwieni o wysokiej rozdzielczości do wizualizacji zarodkowania i propagacji lodu w tkankach roślinnych. Technika ta pozwala badać wpływ bakterii INA na proces zamarzania roślin.

Wykorzystanie termografii w podczerwieni o wysokiej rozdzielczości (HRIT) do badania zarodkowania i propagacji lodu w roślinach

Przeglądaj więcej filmów