Introduction
식물이 활발하게 성장하는 때 발생하는 온도를 동결하는 것은 식물이 거의 또는 전혀 동결 내성이 경우 특히, 치명적이 될 수 있습니다. 이러한 서리 이벤트는 종종 농업 생산에 파괴적인 영향을 가지고 있으며, 특히 고산, 서브 북극과 북극 생태계 1-6, 식물의 자연 집단에서 사회 구조 형성에 중요한 역할을 할 수있다. 심한 봄 서리의 에피소드는 최근 7-9 년 미국과 남미에서 과일 생산에 큰 영향이 있고 전형적인 평균 저온 다음 따뜻한 날씨의 초기 발병에 의해 악화되고있다. 초기의 따뜻한 날씨는 더 서리 허용 1,3,10-12 매우 작은이 모두 새로운 싹, 잎, 꽃의 성장을 활성화, 휴식 싹을 유도한다. 이러한 불규칙적 인 기상 패턴 지속적인 기후 변화의 직접적인 반사 것으로보고되었으며 FORES위한 공통 날씨 패턴이 될 것으로 예상된다eeable 미래 (13). 증가 된 서리 내성을 제공 할 수있다, 경제적 효과 및 환경 친화적 인 경영 기법이나 농약을 제공하기위한 노력이 이유 호스트의 제한적인 성공이 있었다 그러나이 부분적 내성을 동결 식물 회피 메커니즘을 동결 복잡한 성질에 기인 할 수있다. (14)
식물에서 서리 생존과 관련된 적응 메커니즘은 전통적으로 내성을 동결 방지 동결, 두 가지 범주로 구분하고있다. 전 분류는 식물의 존재와 그 조직에서 얼음의 탈수 효과와 연관된 응력을 견딜 수 있도록하는 유전자의 특정 세트에 의해 조절 생화학 적 메커니즘과 연관된다. 후자는 통상적으로, 그러나 오직, 플랜트 (14)의 구조를 결정 식물의 측면 및 얼음 형성과 연관된 상태. 광고로 동결 방지의 보급에도 불구하고aptive 메커니즘 연구는 거의 기본 메커니즘 및 동결 방지의 규정을 이해하는데 최근에 전념하고있다. 독자는이 주제에 대한 더 자세한 사항은 최근의 리뷰 (15)로 지칭된다.
저온에서 얼음의 형성이 간단한 방법처럼 보일 수도 있지만, 많은 요인은 공장 내에서 확산 식물 조직에있는 얼음 핵이 방법에서 온도를 결정하는 것에 기여한다. 같은 핵형 성제 외적인 얼음의 존재하에, 이종 대 균질 핵 생성 이벤트, 열 이력 (부동액) 단백질, 특정 당 및 다른 osmolytes의 존재, 및 식물의 구조적 측면 호스트로 파라미터 수있는 것은 중요한 플레이 식물 동결 과정에서 역할. 종합적으로, 이러한 매개 변수는 얼음이 시작하고 성장하는 방법 어디 공장이 정지되는 온도에 영향을 미친다. 또한 생성 된 얼음 결정의 형태에 영향을 미칠 수있다.다양한 방법 LTSEM (핵 자기 공명 분광법 (NMR) (16), 자기 공명 영상 (MRI) (17), 크라이 현미경 18-19, 저온 주사 전자 현미경을 포함 실험실 조건 하에서 식물 동결 과정을 연구하기 위해 사용되어왔다 ). 실험실 및 필드 설정에서 전체 식물의 20 냉동 그러나, 주로 열전대로 모니터링하고있다. 동결을 연구하는 열전대의 사용은 물이 액체로부터 고체로 상 변화를 겪는다 열 해방 (융해열)에 기초한다. 동결 후, 발열 이벤트로서 기록된다. 21-23 열전대 식물 동결 공부 선택 전형적인 방법이더라도, 이들의 사용은 이벤트 동안 동결 얻어진 정보의 양을 제한하는 많은 한계가있다. 예를 들어, 열전대와 그것이 어떻게 전파 얼음, 식물에서 개시되는 위치를 결정하는 것은 거의 불가능에 어렵고,그것은 더 속도로 전파하는 경우, 일부 조직은 얼음의 무료 유지합니다.
고해상도 적외선 체열 (HRIT) 24-27의 발전은, 그러나, 상당히 차동 촬상 모드에서 사용될 때, 특히 식물 전체에 동결 과정에 대한 정보를 획득 할 수있는 능력을 증가했다. 28-33을 본 보고서에서는 냉동 과정의 다양한 양태 및 어디에 어떤 온도에서 얼음 식물에서 개시되는 다양한 매개 변수에 영향을 연구하기 위해이 기술의 사용을 설명한다. 프로토콜은 높은, 영하의 온도에서 초본 식물에 동결 개시 외부 핵제 역할을 얼음 핵 활동 (INA) 박테리아의 능력, 슈도모나스 시린 개 (Pseudomonas syringae) (CIT의-7)를 보여 것이다 표시됩니다.
고해상도 적외선 카메라
이 보고서에 설명 된 프로토콜과 예는 적외선 높은 해상도를 사용비디오 복사계. 복사계 (도 1)는 적외선과 가시 광선 이미지 및 온도 데이터의 조합을 제공한다. 카메라의 스펙트럼 응답은 7.5-13.5 μm의 범위 인 640 × 480 화소 해상도를 제공한다. 가시 스펙트럼에 의해 생성 된 이미지 카메라 내장 복잡한 열적 이미지의 해석을 용이하게 실시간에서 IR-이미지로 융합 될 수있다. 카메라 렌즈의 범위는 확대 현미경 관찰을 할 수 있습니다. 카메라는 독립 실행 형 모드로 사용, 또는 인터페이스와 propietary 소프트웨어를 사용하여 노트북을 제어 할 수 있습니다. 소프트웨어가 기록 된 비디오 데이터에 포함 된 열 다양한를 얻기 위해 사용될 수있다. 이는 적외선 복사계의 다양한 시판 것을 주목하는 것이 중요하다. 따라서, 연구자 제품 엔지니어링 지식을 그들의 의도 된 적용을 논의하고 있음을보고 특정 연구자가 임의의 능력을 시험하는 것이 중요C 복사계 필요한 정보를 제공한다. 설명 된 프로토콜에 사용 촬상 복사계는 아크릴 상자 나 스티로폼 N 온난화 및 냉각 프로토콜 동안 축합 노출을 방지하기 위해,로 절연 (도 2)에 배치된다. 이 보호는 모든 카메라 또는 응용 프로그램에 필요하지 않습니다.
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Protocol
식물 재료의 준비 (1)
- 대상 식물 재료 중 하나 잎 또는 전체 식물 (HOSTA 종. 또는 위 Phaseolus 심상)를 사용합니다.
얼음 핵 활동 (INA) 박테리아를 함유하는 물 솔루션 2. 준비
- 문화는 INA 세균, 슈도모나스 시린 개 (Pseudomonas syringae)는 25 ° C 슈도모나스에 한천 (F)에서 배양 접시에 (주 CIT의-7) 제조업체의 방향을 100 % 글리세롤의 10g / ℓ로 준비했다.
- 배양은 4 ℃에서 충분히 성장한 후 장소 필요하지만 얼음 핵 활성의 수준을 높일 이전 이틀 동안 4 ℃에서 유지 될 때까지.
- 일회용 플라스틱과 한천의 표면으로부터 하나의 플레이트로부터 긁어 박테리아 또는 재사용 가능한 금속 주걱을 사용하여 장소시 탈 이온수 10 내지 15 ㎖에 25 ㎖ 일회용 큐벳에서. · 농도는 1 × 107 1 × 109의 범위 내에 있어야 -1. 이 솔루션은 흐린 나타납니다. 농도가 단지 근사 될 필요성 혈구 또는 분광 광도계 농도를 확인할 필요는 없다.
- 박테리아를 분배하는 10 초 이상 동안 큐벳을 소용돌이.
주의 : 수득 INA 혼합물의 특정한 농도는 중요하지 않으며 기술 된 프로토콜은 얼음 핵 활동의보다 적절한 레벨을 제공 할 것이다. INA 박테리아와 물의 혼합물은 핵 실험에서 나중에 사용될 것이다.
3. 냉동 실험 설정하기
- 보호 아크릴 상자 안에 고해상도 적외선 카메라 (SC-660)를 올려되도록 상자 전면의 개구부를 통해 렌즈 프로젝트 및 박스의 후방 개구를 통하여 랩탑 또는 기록 장치 출구에 카메라를 연결하는 와이어 . 상자의 뚜껑을 고정하고있는 위치에 환경 챔버 또는 냉장고 내부의 상자를 배치 할 모든 것아야 대상 식물 재료를 볼 수 있습니다.
- 반사 된 적외선 에너지로부터의 간섭을 방지하기 위해 흑색 도화지와 챔버의 벽을 라이닝 식물 물질 주위의 어두운 배경을 제공한다.
- 가시 파장에서의 화상 기록이 요구 될 때 광원으로부터의 가열을 최소화하기 위해 LED 조명 챔버를 장착한다. 식물이 카메라로 표시하는 등의 배터리로 작동 옷장 빛 또는 다른 작은 LED 장치로 조명 만 최소가 필요합니다.
- 대상 식물 재료의 볼 이미지가 촬영되면, LED 조명을 끄십시오. 포트 또는 챔버 내의 다른 개구부를 통해 카메라에 모든 외부 유선 연결 (컴퓨터 FireWire 연결, 전원 코드 등)를 분배.
- 피하거나 챔버 내에서 온도 기울기를 감소시키기 위해 발포 단열재와 포트 또는 개구에 여분의 공간을 채우기. 1 ° C에서 챔버의 초기 온도를 설정합니다.
- 식물 재료는 카메라의 시야에 있고, 식물 재료가 원격보기 화면 또는 선택된 소프트웨어 내에 표시되도록 식물 또는 식물 파트를 정렬.
- 식물 전에 동결 제어 실험을 시작으로, 식물 재료의 크기에 따라 1 시간 30 분 동안 0 ° C에서 평형을 허용. 이 실험은 동결 시작되면 식물의 온도가 몇도만큼 공기 온도 뒤쳐하지 않을 것을 보장한다. 식물 재료의 온도는 대기 온도의 0.5 ° C 내에있을 때 평형이 달성된다.
- 화분에 심은 식물을 사용하는 경우 화분의 흙 위에 스티로폼 단열재의 층을 놓습니다. 식물이 평형 한 후, 챔버의 냉각 개시.
주 : 냄비의 토양 표면에 절연 층이 식물 주변 공기 포트로부터 계속 열 손실의 양을 감소시키고, FRE으로부터 뿌리를 방지ezing이 전형적으로 인해 토양에 잔류 열 존재의 대규모 저수지에 자연 서리 이벤트 기간 동안 발생하지 않을 것입니다.
- 화분에 심은 식물을 사용하는 경우 화분의 흙 위에 스티로폼 단열재의 층을 놓습니다. 식물이 평형 한 후, 챔버의 냉각 개시.
- 3.4.1-3.4.4에서 논의 된 바와 같이, 원하는 카메라 매개 변수 (색상 팔레트, 온도 범위, 관심의 특정 영역 등)을 설정합니다.
- 라이브 영상을 보는 동안 온도 변화를 표시하는 무지개 색상 표를 선택합니다.
- 단지 소프트웨어의 이미지 아래에있는 온도 막대를 조정하여 5 ° C의 온도 범위를 설정합니다.
- 선택된 팔레트 (무지개)에 의해 정의 된 거짓 컬러 화상에 적외선 데이터를 변환하기위한 리니어 스케일 (알고리즘)를 선택하고, 5 ℃까지 온도 범위를 설정하고, 화상에 기초하여 자동으로 추적. 실험을 수행하는 동안 또는 수동으로 설정 범위를 조정합니다.
- 소프트웨어가 제공하는 관심의 정의 된 영역 내에서 특정 지점의 온도 또는 평균 온도를 사용하여이다. . 기록 된 비디오 시퀀스로부터 혹은 이미지 파일에 포함 된 정보로부터 모든 화소의 온도 데이터를 검색 ResearchIR 3 소프트웨어 내에서 일반적인 화면을 보여준다.
- 관심의 특정 지점을 나타내는 식물 조직의 위치에 커서를 놓습니다. 포인트 (1-3 사이즈 화소), 박스, 선, 타원, 또는 원으로 관심 영역을 정의. 점 또는 도형의 여러 조합이 이미지 위에 위치 될 수있다.
- 비디오 시퀀스 녹화
- 60 Hz에서와 촬영 수동으로 중지 할 기록하기 위해 카메라를 설정합니다.
- 녹화 된 비디오 파일이 배치 될 컴퓨터 또는 외부 드라이브의 위치를 나타냅니다.
- 녹화 시작.
참고 : 큰 비디오 파일이 생성되기 때문에 외장 하드 드라이브에 기록하는 것이 좋습니다. 녹화 된 비디오 파일은 나중에 NE 함유 부분만을 포함하도록 편집 될 수cessary 정보. 이것은 크게 파일 크기를 감소시킬 것이다. - 0.5 -1.0 ° C에 의해 점진적으로 챔버의 온도를 낮 춥니 다. 식물 온도가 대기 온도와 평형을 때까지 기다린 후 0.5 ~ 1.0 ° C로 다시 온도를 낮 춥니 다. 식물 관찰되는 조직과 형태의 질량에 따라, 평형은 10 분 (15)에 걸릴 수 있습니다. 따라서, 약 4 ° C / 시간의 냉각 속도를 제공.
- 식물 얼과 관측이 완료 될 때까지 이러한 방식으로 계속. 냉동 처리가 완료되면, 기록 종료.
참고 : 그들은 동일한 온도에서 때문에 식물 재료 및 배경이 동색 인 경우에 식물 조직은 공기 온도로 평형화 하였다. 배경 온도 및 식물 조직의 온도가 동일하게되어 있기 때문에, 다시 온도를 낮추고 식물 조직과 간의 온도 차이가있을 때까지 식물 재료를 시각화하기 어려울 수있다IR 온도.
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Representative Results
얼음 + 박테리아의 얼음 핵 활동, 슈도모나스 시린 개 (Pseudomonas syringae) (주 CIT의-7)
10 μL의 물 방울과 피를 포함하는 물 10 μL syringae (CIT의-7) hosta 리프의 배축 표면에 배치했다 (HOSTA 종.) (그림 4). 도시 된 바와 같이, INA 박테리아 함유 물 방울과 제 동결 잎 표면에 물이 얼지 드롭 유지하면서 동결 잎을 유도 할 책임이었다.
우디 공장에서 냉동 얼음 전파
그림 5는 오크 (신 ROBUR)의 줄기에 얼음 시작과 얼음 전파를 모두 보여줍니다. 얼음 형성은 혈관 줄기의 형성층 체관부 영역의 개시 및 줄기 원주 주위에 전파되었다. 나무가 우거진 식물 얼음 전파의 속도는 줄기 측면과 circumfe보다 길이 방향으로 훨씬 더 크다rential 방향. (31)
아이스 전파의 요금 및 아이스 전파 장벽
얼음은 INA 박테리아는 (그림 6A, 화살표)를 배치했다 사이트에 콩 식물 (P. 심상)의 줄기에서 시작되었다. 초기 동결 이벤트에 이어, 얼음까지 전파 및 줄기 아래 (그림 6B-C). 타임 스탬프가 상기 비디오 시퀀스를 사용하고, 줄기에 거리를 측정, 소정의 거리에 걸쳐 얼음 전파 속도를 계산하기 위해 하나를 가능하게한다. 도 6의 그래프는 초기 결빙 지점에서 콩 식물의 줄기까지 얼음 전파 속도를 제공하고 얼음이 식물의 마디 부분을 통과 할 때 얼음 전파의 저하 속도를 나타낸다. 적외선 열 화상을 사용하는 것도 하나의 특정 조직 내로 얼음의 전파를 방지 물리적 장벽의 존재를 결정할 수있다.도 7을 </> 강한 식물이 얼어 있지만 터미널 꽃 봉오리가 고정되지 않은 남아있다의 고산 식물 부분 (줄기와 잎) 종, Loiseleuria의 procumbens, 동결을 보여줍니다. 얼음 형성은 줄기의 동결과 잎이 발생했고 그 결과 발열 반응이 소멸 한 후까지 126-164 분 발생하지 않았다. 고산 나무가 우거진 종의 생식 촬영이 3,33 민감한 동결됨에 따라, 회피를 동결하는 것은 생식 성공에 결정적으로 중요하다.
블록 외부 얼음 핵 유도 냉동에 소수성 장벽의 능력
토마토 식물 (까 lycopersicum)은 소수성 장벽 외인성 얼음 핵 동결 유도를 차단할 수 있는지 결정하기 위하여 소수성 카올린 계 재료 (도 8A)로 코팅 하였다. 잎 표면과 액체의 방울의 접촉 정도가 코팅 나뭇잎 훨씬 더 컸다 (
그림 1. 고해상도 적외선 복사계는. 예시 된 모델은 FLIR SC-660 적외선 비디오 카메라입니다.
그림 2. 아크릴 상자 카메라를 집과 동결 융해 실험 중 적외선 카메라에 응결을 방지하기 위해 사용된다. 적외선 카메라에 대한 보호 케이스. (A) 상자 아크릴 상자에 삽입 상단 제거. (B) 카메라와 함께 뚜껑이 닫힙니다.
그림 3.보기 및 ResearchIR 소프트웨어에서 적외선 이미지 및 원격 카메라 제어. 스크린 샷을 분석. 이 소프트웨어는 이미지에 온도 데이터를 라이브 이미지를 볼 카메라 설정, 기록 하나의 이미지를 변경, 비디오 녹화를 확인하고 분석하는 데 사용됩니다. 왼쪽 아래에 삽입 라이브 이미지의 온도 히스토그램을 표시하는 동안 오른쪽 카메라 설정을 변경하기위한 옵션을 보여줍니다에 삽입합니다.
그림 4. 외부 핵 hosta 리프의 유도 동결 (HOSTA 종.). 물 고정 된 물방울과 INA 세균, 슈도모나스 시린 개 (Pseudomonas syringae) (주 CIT의-7), 잎 (A)의 배축 표면에 존재한다. INA 액적 빙결 제 (B)와 잎 (C)의 동결을 개시한다. 얼음 리프 (D) 전반과 잎의 확산에도 불구하고 냉동, 물방울은 고정 된 (E) 남아있다. 전체 잎을 동결하고 가장자리 (F)에서 냉각하기 시작 후 잎의 표면에 물 방울 정지.
나무가 우거진 식물의 줄기에 그림 5. 아이스 개시 및 전파 (신 ROBUR) 왼쪽 패널 :. 오크 나무가 우거진 줄기의 단면. 체관부 및 혈관 형성층 (A)와 줄기 (- H B)의 주위에 얼음 형성의 진행의 지역에서 이벤트를 동결 (AH) 개시. Kuprian 및 Neuner, 미 출판.
고해상도 적외선 열 화상을 사용하여 계산 콩 식물 (위 Phaseolus 심상)에 얼음 전파의 그림 6. 속도. () 줄기 (화살표)에서 시작 얼음. (B - C) 아이스 전파 위로 줄기 아래. 도면의 상단의 그래프는 동결 원래 사이트에서 줄기를 이동 거리로 얼음으로 제시 얼음 전파의 속도가 시간이 지남에 따라 이동 표시한다. 난에 지연얼음이 식물 줄기의 마디 부분을 통해 이동으로 CE 전파가 발생했습니다. 이 수치는 위스 니 스키 등에서 수정되었습니다. (24)
그림 고산 우디 공장에서 얼음 형성 7. 장벽, Loiseleuria의 procumbens (고산 진달래). (A) 중앙 줄기, 잎 연결, 및 터미널 싹을 보여주는 고산 철쭉의 줄기의 가시 광선 이미지입니다. (B - C) 동결은 줄기에서 시작 얼음 잎 속으로 전파된다. 터미널 싹이 고정되지 않은 남아있다. (D - E) 터미널 싹이 줄기와 잎의 초기 동결 후 독립적으로 126-164 분을 동결. 이 기간 동안 줄기와 잎의 동결에 의해 생성 엔탈피의 열은 이미 소멸했다. Kuprian 및 Neuner, Unpublished.
그림 8. 소수성 장벽이 토마토 (까 lycopersicon)의 외부 유도 핵 동결을 차단합니다. (A) 토마토 식물에 적용 소수성 카올린 계 물질. (B - C). 잎 표면에 도포하고 (B)에 INA 박테리아를 함유하는 액체 방울 사이의 접촉의 감소 된 수준 대 코팅 (C) 잎. (D) 비 코팅 공장 (오른쪽) 코팅 공장 과냉각 남아있는 동안 식물의 동결과 관련된 발열 반응을 거쳐, 그리고 고정 된 약 -6 ° C ~. 이 수치는 위스 니 스키 등에서 수정되었습니다. (34)
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Discussion
물 우물 0 ° C 이하의 온도와 물이 상당히 가변적 일 수 동결되는 온도로 과냉각하는 기능을 갖는다. 순수 과냉각 36 내열 온도는 약 -40 ° C이며 균질 핵 생성 지점으로 정의된다. 따뜻한 온도에서 물이 동결보다 -40 ° C는 다음 얼음 형성과 성장을위한 촉매 역할을하는 형성하는 작은 얼음 배아를 사용하는 것이 핵형 성제 이종의 존재에 의해 초래됩니다. (37) 자연 속에서 분자의 다수가 있음 자연의 물, 따라서 대부분의 동결, 매우 효율적인 얼음 핵 에이전트의 역할은 0 ° C 이하의 온도에서 발생합니다. 이종 핵 에이전트의 활동을 조절하거나 영향을 미칠 수있는 능력은 식물에 서리 보호 기능을 제공하는 새로운 접근 방식으로 상당한 잠재력을 가지고있다. 어떻게 얼음 양식을 이해하고 민감하고 동결에 강한 식물을 동결에 전파하는 것은 교류에 필수적이다이 목표를 hieving.
서두에 나타낸 바와 같이, 다양한 방법은 실험실 조건 하에서 식물 동결 과정을 연구하기 위해 사용되었다 그러나, 자연 식물에서의 동결 주로 열전대를 이용하여 관찰되었다. 고해상도 적외선 체열 (HRIT) 24-28,34은 식물에서 동결 과정을 연구하기위한 방법으로서 여러 가지 뚜렷한 장점을 제공한다. HRIT 하나가, 공장 전체를 고정하는데 필요한 동결 사건의 개수가 실제로 얼음이 식물 전파 얼음 전파에 대한 장벽이 존재하고있는 경우의 어느 부분인지 확인하는 방법을 관찰 얼음 형성의 초기 위치를 관찰 할 수 있도록 공장은 얼음 무료로 남아있다. 가장 중요한 것은 사람이 아니라 부모 공장에서 제거 된 식물의 작은, 절연 부분보다 전체 식물의 동결 과정을 관찰 할 수 있습니다.
본 보고서는 FREEZ의 연구에 HRIT의 응용 프로그램을 설명합니다그대로 식물 또는 식물 부에 보내고,이 기술은 식물 방법 및 얼음 형성에 영향을 미칠 수있는 여러 매개 변수를 검사하는 데 사용될 수있는 방법의 몇몇 예를 제공하고, 얼음이 어떻게 전파된다. 이러한 연구를 수행의 중요한 측면은 적외선 카메라의 감도 및 정확도를 포함하는, 카메라 및 비디오 시퀀스의 기록의 설정에 사용 된 파라미터, 냉각 속도, 환자의 구조적 / 형태학 복잡성 시청하고, 지식에 대해 적외선 과학. 이러한 항목은 개별적으로 해결 될 것입니다.
감도와 적외선 카메라의 정확성 (복사계)
가시화되고있는 식물 조직의 동결시 발열 이벤트는 0.1 <약 0.5 ° C에 이르기까지 매우 작다. 따라서 적외선 카메라는 쉽게 온도의 작은 변화를 구별 할만큼 민감해야합니다. 온도의 정확도는 중요한 측면이며카메라가 정기적으로 (적어도 일년에 한 번)에 교정해야합니다. 이것은 사용자에 의해 수행 될 수 있지만, 넓은 온도 범위를 포함 여러 흑체의 사용을 요구한다. 따라서 공장 보정 카메라를 가지고하는 것이 가장 좋습니다. 온도가 높은 수준의 정확도가 절대적으로 필요하면, 높은 열전대 적외선 카메라 보완하기 사용하는 것을 추천합니다. 물체가 공기 온도의 정확한 추정을 제공하는 연구되고 근처 이것은 장착 될 수있다.
카메라 매개 변수
매개 변수의 호스트는 고급, 고성능 적외선 카메라에 조정할 수 있습니다. 확인 및 / 또는 이벤트를 기록하기 위해 동결 카메라를 사용하여, 그 화상 평균화 따라서 쉽게 식물 파트와 냉동 이벤트를 시각화 할만한 화상 노이즈를 감소시키기 위해 사용될 수 중요하다. 고품질의 화상을 카메라 설정에 선택 될 때 이미지 평균화 발생한다. 작은 냉동 발열 이후s는 작은 온도 범위를 커버하도록 카메라 temperture 범위를 설정하는 냉동 공정을 볼 때 중요하다, 기대 (2-5 ° C). 소프트웨어는 카메라 세트의 전체 범위에 걸쳐 선택된 컬러 레트를 분배하기 때문에 이것은 필요하다. 거기 레트에서 10 색이 하나가 100 ℃로 설정 스팬이있는 경우 온도가 10 ° C의 변화가 있다면 따라서, 색상의 변화를 자신의 것입니다. 빨리 발산 작은 발열 이벤트, 누락되지 않도록 높은 캡처 속도 (초당 열 프레임)를 사용한다. 다른 컬러 팔레트 및 계조는 드롭 다운 메뉴로부터 선택 될 수있다. 가장 적절한 팔레트의 선택은 관심의 열 이벤트를 시각화에 가장 적합한 옵션을 제공 여부에 기초해야한다. 고급 카메라는 또한 비디오 시퀀스를 기록 및 / 또는 하나의 이미지를 캡처하기위한 다양한 옵션을 제공한다. 설정된 시간 기간에 걸쳐 프레임의 특정 번호를 선택할 수있다.이 짧은 시간 (분)이 아닌 시간의 기록 순서에 가장 적합합니다. 대안 적으로, 초당 프레임들의 수는 표시 될 수 있고, 카메라는 수동으로 또는 프레임의 특정 수의 후 기록을 중지하도록 설정한다. 고급 카메라는 또한 미리 정의 된 트리거 (온도, 시간)에 기초하여 개시 또는 종료에 대한 녹화 옵션을 제공한다.
냉각 속도
그것은보고있는 식물 물질의 온도가 냉각 중에 공기 온도에서 급격히 상이하지 않는다는 것이 중요하다. 온도가 너무 빨리 하강되는 경우, 식물은 과냉각되며, 그들이 자연 냉각 속도 하에서 것보다 낮은 온도에서 공기 동결. 대부분의 연구는 특히 위 -5 식물이 공기 온도와 평형에 와서 충분한 시간을 제공 ° C, 온도, 1-2 ° C까지 시간 -1의 냉각 속도를 권장합니다. 실제로, 식물 재료는 훨씬 더 빨리 평형에 올 수 있습니다. 이식물 주위 배경의 온도로 식물 물질의 온도를 비교함으로써 결정될 수있다. 식물이 평형 인 경우, 그것이 배경으로 동일 온도에서되며 화상이 거의 균일 한 색상으로 표시하는 바와 같이, 적외선 이미지의 배경으로부터 식물을 분별하기 어렵다.
오브젝트의 구조 형태학 복잡성 시청중인
보고있는 이미지가 온도의 이미지를 나타 내기 때문에, 중복 객체는 연속 객체가 아닌 별개의 개체로 나타납니다. 이 동결 이벤트가 매우 어려운 발생하는 곳 안목하고 또한 얼음이 공장에 전파되는 방법을 결정하는 데 어려움을 증가시킬 수있다. 이 문제를 해결하는 가장 좋은 방법은 간단한 개체 (개인 잎, 줄기 등) 및 더 복잡한 객체를 구축하는 최초의 작품이다. 특정 엄마와 함께 일하는 경험terial이 문제를 다루는 큰 가치가있다. 또한, 디지털, 가시광 이미지 위에 적외선 이미지를 오버레이하는 기능도 크게 분석하고 적외선을 이해하는데 도움있다.
적외선 과학 기술
그것은 단순히 물체에 카메라를 가리 할 수있는 것이 유리할 수 있으며 수신 된 온도 데이터는 에너지가 크게 가장 연구 등급을 사용하는 방법들 중 이해를 높일 수있는 환경과 상호 작용하는 방법, 적외선 이해 백퍼센트 정확하다는 것을 알 것이지만 적외선 카메라는 데이터를 해석하고. 하나는 용어 방사율, 반사율, 흡광도 다소 익숙해 져야합니다. 대부분의 경우, 카메라가 이러한 파라미터에 대한 걱정없이 사용할 수 있지만, 이들은 표시되는 화상의 특성과 전반적인 품질 및 정확도를 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다. 적외선 에너지는 물체를 명중 할 때 간단히,이 중 R 수 있습니다eflected 또는 흡수하고 방출. 오브젝트의 특성은 따라서, 데이터의 정밀도가 수신되고 영향을 줄 수 연구되고있다. 목적은 높은 반사율을 갖는 경우, 하나의 오브젝트 자체보다 적외선 에너지를 방출되는 주위 물체의 이미지를보다 잘 나타내는 수신처. 또한 개체에서 오류가 온도 데이터를 획득 이어질 수 적외선 에너지를 방출하지 않고 적외선 에너지의 흡광도가 연구되고. 카메라 센서는 따라서 가장 정확한 온도 방사율의 높은 수준이 개체로부터 수득되는 적외선 에너지를 방출 검출한다. 다행히도, 식물은 정확한 온도 측정을 가능 방사율의 높은 수준이 않는다. 방사율이 낮은 수준이어서 온도 판독에 적절한 조정을하는 알고리즘을 사용한다 카메라 설정에서이 파라미터를 조정함으로써 보상 될 수있다.
정확하게 언제 어떻게 식물이 동결 결정하는 기능동결 방지기구의 발전과 동결 과정에서 식물 구조의 역할을 이해하는 데 필수적이다. 냉동, 겉보기 단순함에도 불구하고, 복잡한 과정과 식물, 동결 방지 얼음 형성을 구획하고, 얼음의 전파를 방지하는 구조의 적응 호스트 진화 해왔다. 고해상도 적외선 체열은 식물에서 결빙 과정의 복잡성을 연구 및 동파 방지 효과의 새로운 방법의 개발을 유도하는 데 사용할 수있는 신규하고 강력한 도구이다. 동결 방지의 더 나은 이해는 우리가 이러한 적응 메커니즘이 진화 방법을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다, 그리고 역할 서로 다른 식물 종의 생물학 및 생존에 재생할 수 있습니다.
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Disclosures
저자는 더 경쟁 재정적 이해 관계 나 이해 관계의 충돌이 없습니다.
Acknowledgments
P23681-B16 :이 연구는 오스트리아 과학 기금 (FWF)에 의해 투자되었다.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Infrared Camera | FLIR | SC-660 | Many models available depending on application |
| Infrared Analytical Software | FLIR | ResearchIR 4.10.2.5 | $3,500 |
| Pseudomonas syringae (strain Cit-7) | Kindly provided by Dr. Steven Lindow, University of California Berkeley icelab@berkeley.edu | ||
| Pseudomonas Agar F | Fisher Scientific | DF0448-17-1 |
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