हम पत्ता हाइड्रोलिक प्रवाहकत्त्व के एक साथ माप के लिए एक अपेक्षाकृत (30 मिनट) तेजी से और यथार्थवादी विधि का वर्णन (<em> कश्मीर</em<sub> पत्ता</sub>) और रंध्रीय प्रवाहकत्त्व (<em> छ</em<sub> S</sub>) Transpiring excised पत्तियों के लिए. विधि करने के लिए प्रकाश और निर्जलीकरण प्रतिक्रियाओं को मापने के लिए संशोधित किया जा सकता है<em> कश्मीर</em<sub> पत्ता</sub> और<em> छ</em<sub> S</sub>.
Water is a key resource, and the plant water transport system sets limits on maximum growth and drought tolerance. When plants open their stomata to achieve a high stomatal conductance (gs) to capture CO2 for photosynthesis, water is lost by transpiration1,2. Water evaporating from the airspaces is replaced from cell walls, in turn drawing water from the xylem of leaf veins, in turn drawing from xylem in the stems and roots. As water is pulled through the system, it experiences hydraulic resistance, creating tension throughout the system and a low leaf water potential (Ψleaf). The leaf itself is a critical bottleneck in the whole plant system, accounting for on average 30% of the plant hydraulic resistance3. Leaf hydraulic conductance (Kleaf = 1/ leaf hydraulic resistance) is the ratio of the water flow rate to the water potential gradient across the leaf, and summarizes the behavior of a complex system: water moves through the petiole and through several orders of veins, exits into the bundle sheath and passes through or around mesophyll cells before evaporating into the airspace and being transpired from the stomata. Kleaf is of strong interest as an important physiological trait to compare species, quantifying the effectiveness of the leaf structure and physiology for water transport, and a key variable to investigate for its relationship to variation in structure (e.g., in leaf venation architecture) and its impacts on photosynthetic gas exchange. Further, Kleaf responds strongly to the internal and external leaf environment3. Kleaf can increase dramatically with irradiance apparently due to changes in the expression and activation of aquaporins, the proteins involved in water transport through membranes4, and Kleaf declines strongly during drought, due to cavitation and/or collapse of xylem conduits, and/or loss of permeability in the extra-xylem tissues due to mesophyll and bundle sheath cell shrinkage or aquaporin deactivation5-10. Because Kleaf can constrain gs and photosynthetic rate across species in well watered conditions and during drought, and thus limit whole-plant performance they may possibly determine species distributions especially as droughts increase in frequency and severity11-14.
We present a simple method for simultaneous determination of Kleaf and gs on excised leaves. A transpiring leaf is connected by its petiole to tubing running to a water source on a balance. The loss of water from the balance is recorded to calculate the flow rate through the leaf. When steady state transpiration (E, mmol • m-2 • s-1) is reached, gs is determined by dividing by vapor pressure deficit, and Kleaf by dividing by the water potential driving force determined using a pressure chamber (Kleaf= E /- Δψleaf, MPa)15.
This method can be used to assess Kleaf responses to different irradiances and the vulnerability of Kleaf to dehydration14,16,17.
बाष्पीकरणीय प्रवाह यहाँ प्रस्तुत पद्धति रंध्रीय प्रवाहकत्त्व के साथ माप के साथ प्रयोगशाला में अपेक्षाकृत तेजी से (30 मिनट) पत्ती हाइड्रोलिक प्रवाहकत्त्व के दृढ़ संकल्प की अनुमति देता है.
EFM इतनी दूर तरीका है कि सबसे अधिक बारीकी से पत्तियों में पानी के प्राकृतिक मार्ग के बाद दिया, कि पत्ती 15 रंध्र से airspaces और diffuses में पानी evaporates. कश्मीर पत्ता निर्धारण के लिए अन्य प्रयोगात्मक विधियों की संख्या 25, तीन विशेष रूप से आम किया जा रहा है के साथ मौजूद हैं. (1) उच्च दबाव प्रवाह विधि (HPFM), पानी उच्च दबाव 15,26 के तहत पत्ती के माध्यम से दिया जाता है. हालांकि, जोखिम घटता इस विधि के साथ क्योंकि लागू सकारात्मक दबाव emboli फिर से भरना और मेज़ोफिल ऊतक rehydrate कर सकते हैं. प्राप्त नहीं किया जा सकता है (2) पुनर्जलीकरण कैनेटीक्स विधि (रूट) में, कश्मीर का पत्ता निर्जलित पत्तियों का पुनर्जलीकरण के बीच चर्चा के साथ सादृश्य का उपयोग कर की गणना की हैएक 27,28 प्रतिरोधों के साथ श्रृंखला में एक संधारित्र के arging. इस विधि तेजी से है, लेकिन पत्ती में पुन: पेश नहीं करता प्राकृतिक वाष्पोत्सर्जन रास्ते की पूरी प्रणाली है और उच्च विकिरण को आदत पत्तियों का माप की अनुमति आसानी से संशोधित नहीं किया है. (3) पत्ता वैक्यूम पंप विधि (VPM) में एक कक्ष में रखा गया है, उसके डंठल एक संतुलन पर एक पानी के स्रोत के लिए जुड़ा हुआ है, जबकि अलग तीव्रता के vacuums 15,26 पत्ती से पत्ता ड्राइविंग पानी की कमी के लिए लागू कर रहे हैं. इस पद्धति का समय लग सकता है. सभी तीन तरीकों का उपयोग कर माप के अनुरूप परिणाम 15,28,29 दे पाया गया है, और इस प्रकार EFM अक्सर वाष्पोत्सर्जन पानी आंदोलन के आधार पर दिया जा रहा है प्रयोग किया जाता है, और उसके रिश्तेदार तेज़ी, और अलग अलग परिस्थितियों में कश्मीर पत्ती को मापने के लिए अपने संशोधन.
ठेठ कश्मीर पत्ती का निर्धारण करने के लिए इस्तेमाल किया तरीकों की सभी एसीसी बढ़ाता में अनिश्चितता का एक स्तर शामिलurately ड्राइविंग 25 स्वेद इसी बल. EFM में, ΔΨ पत्ती गणना कश्मीर पत्ती सच ड्राइविंग बल की तुलना में कम है, क्योंकि यह थोक Ψ पत्ती पर आधारित है के बाद पत्ती प्रेशर बम के लिए equilibrated है. इस बिंदु पर, थोक Ψ पत्ती जरूरी हाइड्रोलिक मार्ग, के अंत में कोशिकाओं के पानी की क्षमता का प्रतिनिधित्व नहीं करता है, जहां पानी evaporates, बल्कि कम पानी की क्षमता के अपेक्षाकृत कुछ कोशिकाओं, जहां पानी के लिए एक मात्रा भारित औसत चलती है और evaporating, और उच्च पानी की क्षमता का अधिक कई कोशिकाओं कि स्वेद धारा से अलग किया जा सकता है के लिए. कितना Ψ पत्ती सच ड्राइविंग बल से अलग इस तरह जहां पानी पत्ती में evaporating है पर निर्भर करता है. है यदि पत्ती भर पानी evaporates, थोक Ψ पत्ती सच ड्राइविंग बल के करीब हो सकता है, हो सकता है और अगर केवल अपेक्षाकृत कुछ ग से पानी evaporatesElls रंध्र निकट, थोक Ψ पत्ती काफी हद तक सच ड्राइविंग बल, यानी, उन कोशिकाओं के पानी की क्षमता वास्तव में बहुत कम हो सकती है कम हो सकता है और इस तरह वास्तविक कश्मीर पत्ती EFM के साथ निर्धारित किया है कि तुलना में कम होगा. इस प्रकार, डिग्री है कि कश्मीर EFM द्वारा निर्धारित पत्ती सच कश्मीर पत्ती का प्रतिनिधित्व करता है पानी के प्रवाह मार्ग है, जो अभी भी अच्छी तरह से नहीं समझ रहे हैं के प्रति संवेदनशील है. जबकि EFM डेटा कि K पत्ती (ऊपर देखें) को मापने के लिए अन्य तरीकों के उन मैच, और तुलनात्मक उपयोग के लिए उत्कृष्ट है, मेज़ोफिल के माध्यम से पानी के प्रवाह के रास्ते में भिन्नता प्रजातियों आगे की जांच पड़ताल की जरूरत की संभावना प्रदान करता है. दरअसल, दिए गए प्रजातियों के पत्तों के लिए भी, ये पानी रास्ते विभिन्न स्थितियों, जैसे के तहत अलग irradiances और गर्मी भार 4,30 के तहत या अलग पानी स्थिति (ऊतक संकोचन दिया) 31 के, अलग – अलग हो सकती है. इसके अलावा ज्ञानजल परिवहन के रास्ते के इस प्रकार EFM समग्र पत्ती हाइड्रोलिक परिवहन पर बदलते रास्ते के प्रभाव को हल करने के लिए इस्तेमाल किया जा करने की अनुमति होगी.
EFM में रंध्रीय प्रवाहकत्त्व के माप विकिरण और निर्जलीकरण के लिए प्रतिक्रियाओं के दृढ़ संकल्प की अनुमति है, और कश्मीर की पत्ती के साथ जी के मिलान प्रतिक्रियाओं प्रदान की फायदे हैं. इसके अतिरिक्त, पिछले पत्ती जी पुनर्जलीकरण निर्जलीकरण के प्रभाव इस विधि के साथ मूल्यांकन किया जा सकता है. हालांकि, इस पद्धति दो संभावित कमियां है. सबसे पहले, यह छ माप एक excised पत्ते पर किया जाता है, एक अक्षुण्ण संयंत्र पर बजाय, और दूसरा, रंध्रीय प्रवाहकत्त्व के निर्धारण के पत्ते से जलवायु कुछ दूरी की माप, बजाय एक porometer कक्ष में पत्ती के करीब पर आधारित है , हालांकि प्रशंसक के साथ पत्ती की वेंटिलेशन हवा आसपास के साथ पत्ती की सतह equilibrates. कुछ प्रजातियों के लिए excised,पत्ते एक अक्षुण्ण 16,32 संयंत्र पर पत्तियों के लिए की तुलना में अलग रंध्रीय प्रतिक्रिया दिखा सकते हैं. हालांकि, कई प्रजातियों के लिए छ अनुमान है EFM का उपयोग कर मध्यान्ह Ψ पत्ती 16 (2 छवि) में पत्तियों के लिए एक porometer साथ बरकरार पौधों पर मापा मूल्यों के समान था.
EFM शारीरिक अंतर्दृष्टि, अर्थात् के लिए लागू किया जा सकता है, कश्मीर का पत्ता, संरचना और शारीरिक रचना में अपना आधार है, और पर्यावरणीय कारकों को अपनी प्रतिक्रियाओं की गतिशीलता की जांच. इसके अतिरिक्त, विधि करने के लिए अलग अलग परिस्थितियों में हो प्रजातियों के पौधों की तुलना, या अलग अलग उम्र के, या अलग वातावरण के लिए अनुकूलित करने के लिए विभिन्न प्रजातियों के पौधों की तुलना करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है.
पत्ती भेद्यता घटता के निर्माण, एक सूखे के लिए प्रजातियों tolerances के तंत्र में जानकारी हासिल कर सकते हैं. सूखे के दौरान, cavitation और सेल पतन के कुछ की पत्ती जाइलम में होते दिखाया गया है प्रजातियों, और मेज़ोफिल में निर्जलीकरण के दौरान सेल संकोचन भी पानी आंदोलन के प्रभाव (में 14 समीक्षा) सकता है. भविष्य के अध्ययन कश्मीर पत्ती और रंध्रीय बंद करने की गिरावट ड्राइविंग में इन प्रक्रियाओं में से प्रत्येक के रिश्तेदार महत्व को निर्धारित करने के लिए आवश्यक हो जाएगा.
Irradiance भी एक मजबूत कश्मीर पत्ती और EFM अत्यधिक उच्च विकिरण के तहत मापन के लिए अनुकूल है प्रभावित करने वाले कारक है. विकिरण और सूखे Aquaporins की संयुक्त प्रतिक्रिया ज्यादा ब्याज हासिल करना चाहिए. उच्च विकिरण वृद्धि की अभिव्यक्ति और / या Aquaporins है कि जीवित कोशिकाओं के माध्यम से तेजी से पानी के प्रवाह की अनुमति के सक्रियता की ओर जाता है, कश्मीर पत्ती बढ़ रही है, जबकि कम अभिव्यक्ति और / या Aquaporins की de-activatation निर्जलीकरण होता है, कश्मीर के पत्ते को कम करने. विकिरण और कश्मीर के पत्ते पर पानी की आपूर्ति के संयुक्त प्रभावों 4,10,16,33 आगे जांच की आवश्यकता है.
तम्बू "> इसके अलावा, प्रजातियों भर में, कश्मीर पत्ती और अपने जोखिम प्रजातियों वितरण से संबंधित प्रकाश पानी और अन्य संसाधनों 3,13,24 की आपूर्ति करने के लिए सम्मान के साथ किया गया है प्रजाति शुष्क क्षेत्रों से हाइड्रोलिक गिरावट के लिए अधिक से अधिक प्रतिरोध दिखा देते हैं, का सामना करना पड़ रहा है. अधिक नकारात्मक मिट्टी पानी क्षमता, और अधिक नकारात्मक पानी की क्षमता पर एक उच्च कश्मीर पत्ती बनाए रखने के द्वारा, वे उच्च जी एस बनाए रखने और सीओ 2 पर कब्जा 13,14 संश्लेषण के लिए जारी कर सकते हैं, इस प्रकार, पत्ती हाइड्रोलिक गुणों के अध्ययन के स्तर पर अंतर्दृष्टि प्रदान करता है. सेल, पत्ती, और पूरे संयंत्र और पर्यावरण के लिए अपनी प्रतिक्रियाओं, और सभी पैमाने पर कई महत्वपूर्ण नई खोजों को मिलने की संभावना है.The authors have nothing to disclose.
हम पांडुलिपि में सुधार के लिए चार गुमनाम समीक्षक आभारी हैं, और राष्ट्रीय विज्ञान फाउंडेशन (अनुदान IOS +०५,४६,७८४) के लिए समर्थन के लिए.