Summary
Ein Software-basiertes Abbild-Analyse-System bietet eine alternative Methode, um die Morphologie der Ausläufer und Seerosengewächse Arten zu studieren. Dieses Protokoll ermöglicht die Messung von Länge und Durchmesser der Stolonen und Rhizome und kann angewendet werden, um Proben mit einer großen Menge an Biomasse und eine Vielzahl von Arten.
Abstract
Länge und Durchmesser der Stolonen oder Rhizome sind in der Regel mit einfachen Herrscher und Bremssättel gemessen. Dieses Verfahren ist langsam und mühevoll, so dass es oft auf eine begrenzte Anzahl von Stolonen oder Rhizome verwendet wird. Aus diesem Grund sind diese Eigenschaften in ihrer Verwendung für Morphologische Charakterisierung der Pflanzen begrenzt. Die Verwendung von digitalen Bild-Analyse-Software-Technologie kann Messfehler aufgrund menschlicher Fehler überwinden, die tendenziell zunehmen wie die Anzahl und Größe der Proben auch zu erhöhen. Das Protokoll eignet sich für jede Art von Ernte aber eignet sich besonders für Futter oder Gräser, wo Pflanzen klein sind und zahlreich. Turf Proben bestehen aus oberirdische Biomasse und eine obere Bodenschicht auf die Tiefe des maximalen Rhizom Entwicklung, abhängig von der Sorte von Interesse. In Studien Proben sind aus dem Boden gewaschen und Stolonen/Rhizome werden vor der Analyse durch digitale Bildanalyse-Software per hand gereinigt. Die Proben werden in einem Labor Heizung Ofen zum Trockengewicht messen weiter getrocknet; Daher sind die daraus resultierenden Daten für jede Probe Gesamtlänge, total trocken Gewicht und Durchmesser. Gescannte Bilder können durch ohne sichtbare überflüssige Teile wie verbleibenden Wurzeln oder Blätter, die nicht mit der Reinigung entfernt vor der Analyse korrigiert werden. In der Tat haben diese Fragmente normalerweise viel kleinere Durchmessern als Stolonen und Rhizome, damit sie leicht ausgeschlossen werden können von der Analyse durch die Festsetzung der Mindestdurchmesser, unterhalb derer Objekte nicht berücksichtigt werden. Ausläufer oder Rhizom-Dichte pro Flächeneinheit kann dann basierend auf Stichprobenumfang berechnet werden. Der Vorteil dieser Methode ist die schnelle und effiziente Messung der Länge und Durchmesser des großen Probennummern Stolonen und Rhizome.
Introduction
Das Studium der Morphologie der Pflanze richtet sich weitgehend in allen Disziplinen der Pflanzen Wissenschaft einschließlich Ökologie, Agrarwissenschaften, Biologie und Physiologie. Das Wurzelsystem der Pflanze ist weithin für seine Bedeutung in Stresstoleranz, Bodenstabilität, Pflanzenwachstum und Produktivität untersucht. Stolonen und Rhizome werden auch weithin für ihre Rolle in der Pflanze Ausbreitung Strategien, erholsamen Fähigkeit und Kohlenhydratspeicher studiert. Stolonen und Rhizome sind modifizierte Stielen, die entweder oberirdisch (Stolonen) horizontal, wachsen oder unterirdische (Rhizome). Stolonen und Rhizome enthalten auch regelmäßig Abstand Knoten und Internodien sowie meristematic Knoten sind in der Lage, die zu neue Wurzeln und Triebe1. Gab es eine große Anzahl von Studien zu verschiedenen Themen, die Untersuchung von Wurzeln, Stolonen und Rhizome von verschiedenen Pflanzen2,3,4,5,6,7, 8. Wurzelwerk, Stolonen und Rhizome der Turfgrasses werden wegen ihrer Bedeutung in Turf Qualität9Frühling grün-bis nach dem Winter Dormanz10, und Verschleiß Toleranz und erholsamen Fähigkeit11untersucht. Diese Organe sind darüber hinaus auch in anderen Kulturen, Turfgrasses wie Reis12, Soja-4, und Mais13und Weiden, wo seitliche Stiele in Boden-Erosion-Kontrolle-5eine wichtige Rolle spielen, untersucht.
Wurzel Länge Dichte (Wurzellänge pro Boden Volumen) und Durchmesser sind häufig mit Scan Software3,4,5,9,14,15gemessen, 16,17,18. Umgekehrt, Länge und Durchmesser der Stolonen und Rhizome werden in der Regel mit einem Lineal gemessen und Bremssattel3,19,20 und erfordern viel Zeit und Arbeit21,22 , 23 , 24. damit, sie werden oft in einer beschränkten Anzahl von Stolonen oder Rhizome11,20,25 gemessen und beschränken sich oft auf die morphologische Charakterisierung von Einzelpflanzen nur. Das Studium der Ausläufer und Rhizom Merkmale in einem Reifen Baldachin beinhaltet eine große Menge an Biomasse Probenahme, so dass in der Regel nur Ausläufer und Rhizom Trockengewicht Dichte (Gewicht pro Einheit der Fläche) sind bestimmt7,11, 26 , 27. Ausläufer Trockenmasse, in der Tat kann leichter gemessen werden als Ausläufer Länge und Durchmesser von Proben in einem Ofen trocknen. Länge der Ausläufer ist jedoch eine wichtige Arten und sortentypischen Charakter, der nicht gut bezogen auf Trockenmasse ist. Eine aktuelle Studie auf schleichende Weidelgras (Lolium Perenne) gezeigt, dass Proben mit hohen Ausläufer Länge Dichte nicht unbedingt hohe Ausläufer Gewicht Dichte6haben.
Bildanalyse Systeme machen die Analyse der Wurzeln schneller28,29, genauer und weniger anfällig für menschliche Fehler30,21 als traditionelle, manuelle Methoden31,32, 33. Darüber hinaus diese Systeme bieten hohe Flexibilität und einfach zu bedienende Werkzeuge, einschließlich Licht, optische Aufbau und Auflösung, die oft für jede kalibriert sind gescannte Bild34. Pornaro Et al. 24 unter Beweis gestellt, dass das WinRHIZO-System, eine Bild-Analyse-System speziell für die Messung der gewaschenen Wurzeln, Ausläufer und Rhizom Merkmale vollständig als aktuelle Methoden durch die Überwindung analysieren alternative anbieten kann Messfehler durch menschliche Fehler. Für eine morphologische Beschreibung und quantitative Informationen über Ausläufer und Rhizom Wachstum können Bildanalyse Systeme verwendet werden, um eine große Anzahl von Proben schnell, sogar mit eine große Menge an Biomasse, wodurch erhöhte statistische Genauigkeit zu analysieren. Wurzel-Analyse-Software-Pakete bieten daher eine Alternative, zuverlässige und schnelle Methode zur Untersuchung das Wachstum und Morphologie der Stolonen und Rhizome von verschiedenen Pflanzen Arten24.
Wir präsentieren Ihnen ein Experiment durchgeführt, im Nordosten Italiens, Ausläufer und Rhizom Entwicklung der vier Sorten von Bermudagras (Cynodon spp.) zu studieren. Ziel der Studie waren die Vertiefung der Kenntnisse über die Entwicklung der Stolonen und Rhizome ausgesät ("LaPaloma" und "Yukon") und vegetative ("Patriot" und "Tifway") Sorten von Bermudagrass. Das Experiment wurde im Mai 2013 gegründet, und Rasen Proben wurden über drei Zeitpunkten ab Herbst 2013 bis Sommer 2015 jährlich [März (vor dem Grün), Juli (volle Vegetationsperiode) und Oktober (vor der Winterruhe)]. Für die Beschreibung und Erklärung dieser Methode haben wir Proben im Sommer der zweiten Wachstumsperiode (Juli 2014), verwendet, wie die großen Biomasse von den Proben zu diesem Zeitpunkt die Notwendigkeit für eine schnelle Analyse begründet. WinRHIZO, eine digitale Bildanalyse-Software-Tool speziell für gewaschene Wurzel Messungen wurde verwendet, um Dichte Ausläufer Länge und Durchmesser zu bestimmen.
Protocol
1. Entnahme von Biomasse Proben
- Sammeln Sie Proben einschließlich der oberirdischen Biomasse und eine Bodenschicht mit einer geeigneten Tiefe je nach Art (für Rasen-Arten, eine Tiefe von 15 cm reicht in der Regel), Sammlung von Stolonen und Rhizome zu gewährleisten.
Hinweis: Insgesamt muss Grundstücksgröße berücksichtigt werden vor Beginn der Studie, da destruktive Proben entnommen werden. Im Allgemeinen, durchgeführt je länger das Experiment, je größer die erforderliche Grundstücksgröße. - Bodenbedingungen vor der Entnahme von Proben zu überprüfen: Wenn der Boden zu trocken, vor allem in schweren Böden ist, es kann schwierig sein, Proben zu sammeln. In diesem Fall spülen Sie die Grundstücke vor der Abholung, Probe Schichten zu erweichen.
- Proben mit einem Boden Core Sampler (≥ 8 cm Durchmesser) oder definieren Sie die Fläche mit einem Rahmen zu sammeln (≥ 10 x 10 cm), und die Proben zu sammeln, mit einem Spaten. Beschriften Sie jede Probe mit Labor-Band.
- Sammeln Sie mehrere Stichproben pro Parzelle, so dass sie für den Pflanzenbestand repräsentativ sind.
- Verwenden Sie den gleichen Sampler für das gesamte Experiment und erfassen Sie das Gebiet, das jede Probe darstellt, um Ausläufer und Rhizom Dichte zu berechnen.
Hinweis: Das Protokoll kann hier angehalten, und die Proben können in Plastiktüten gespeichert und erhalten bei einer Temperatur unter-18 ° C.
2. Reinigung der Biomasse Proben
- Legen Sie die Probe in einem großen Sieb mit 0,5-1,5 mm Öffnungen je nach Größe Ausläufer oder Rhizom. Die Öffnungen sollten klein genug, um alle Stolonen und Rhizome, behalten aber groß genug, um Schmutzpartikel entfernt werden können. Für Sandböden können zwei Siebe mit unterschiedlichen Öffnungen, platziert übereinander, für eine bessere Präzision und Effizienz.
- Reinigen Sie die Proben mit einem Strom von Wasser mit genug Power, um Schmutzpartikel zu entfernen, ohne die Pflanzen zu beschädigen.
- Rufen Sie die gereinigten Proben und legen Sie sie in eine Schale mit Papiertüchern, kümmert sich um die Fächer entsprechend zu beschriften.
Hinweis: Das Protokoll kann hier angehalten, und die Proben können in Plastiktüten gespeichert und erhalten bei einer Temperatur unter-18 ° C. - Weitere reinigen Sie die Proben durch Wurzeln und Blätter mit einer Schere entfernen. Während dieses Prozesses trennen Sie Stolonen und Rhizome, zu, wenn nötig, und nehmen Sie zusätzliche Informationen wie die Anzahl der Pflanzen, Ackerbauern und Stolonen pro Pflanze auf.
Hinweis: Entfernen alle Wurzel und Blatt Gewebe aus Stolonen und Rhizome verbessert die Präzision. Feinwurzeln sind schwer zu entfernen; durch die digitale Bildanalyse ist jedoch möglich, lassen diese von der Analyse über eine Software-Anwendung, die Organe mit einem Durchmesser von weniger als einem gewählten Wert ausschließt (siehe Schritt 5.1), die definierten ziemlich genau basierend auf Beobachtungen von Bildern auf dem Bildschirm wiedergegeben. - Statt Stolonen und Rhizome in Papier beschriftet Taschen.
Hinweis: Das Protokoll kann hier angehalten, und die Proben können in Plastiktüten gespeichert und erhalten bei einer Temperatur unter-18 ° C.
3. Scannen und Image-Analyse von Proben
- Legen Sie die Probe auf eine transparente Kunststoff-Tablett der WinRHIZO Norm scanning-Geräte. Manuell setzen Sie die Stolonen und Rhizome mit Labor-Pinzette, um Überschneidungen zu minimieren. Große Stichproben müssen Teilproben aufgeteilt werden soll.
- Fügen Sie Wasser nicht in das Fach (wie Wurzeln empfohlen), weil Stolonen und Rhizome haben ausreichende Steifigkeit übermäßige Nähe von Organen die Ablesefehler, verursachen die geschieht in der Regel mit feinen Wurzeln zu vermeiden.
- Das Tablett auf der Scanner-Oberfläche.
- Schalten Sie den Scanner und starten Sie das Programm ausführen.
- Überprüfen Sie Bild dpi im Menü " Bild " Befehl Bild Erwerb Parameterfür eine mögliche weitere Kontrolle im gespeicherten Bild.
- Überprüfen Sie Schwelle in Analyse, Befehl Root & Hintergrund Unterscheidung, für gute Klassifikation der Pixel, die gescannten Organe angehören.
- Überprüfen Sie, dass die ganze Ablagefläche Befehl Bild Erwerb Parameterim Menü Bild gescannt werden.
- Überprüfen Sie Durchmesserklassen für Organe Ausschüttung pro Durchmesser, im grafischen Bereich oberhalb des gescannten Bildes angezeigt. Wählen Sie 20 Höhe-Breite-Klassen mit 0,1 mm Abständen durch Klicken auf der horizontalen Achse des Diagramms. Mit dieser Funktion können Ausschluss von Daten von Wurzeln oder kleine Organe, wenn Stolonen oder Rhizome nicht perfekt gereinigt wurden. Die Literatur berichtet, dass die meisten Wurzeln der Rasen kleiner als 0,2 mm Durchmesser haben.
Hinweis: Breite und Anzahl der Klassen, können geändert werden, unter Berücksichtigung der mittlere Durchmesser der Stolonen und Rhizome für die analysierten Proben und Variabilität um diesen Mittelwert. In einigen Proben zu bestimmen, der Mindestdurchmesser ausgeschlossen werden sollte eine Kontrolle durchgeführt werden. - Führen Sie das erste Beispiel scannen und überprüfen Sie, dass die Bearbeitung eine gute Analyse ermöglicht.
- Folgen Sie den Anweisungen der Software für das Speichern des Bildes und Analyse verarbeitet. Beschriften Sie das Bild und die Analyse mit dem Probe-Label.
- Fahren Sie mit dem Scannen aller Proben.
Hinweis: Das Protokoll kann hier angehalten, und die Proben können in Plastiktüten gespeichert und erhalten bei einer Temperatur unter-18 ° C.
4. Messung der Trockengewicht
- Mit einer präzise elektronische Waage, legen Sie die gescannten Proben in einer tarierten Aluminium-Schale.
- Wiederholen Sie Schritt 4.1 für alle gescannten Proben.
- Legen Sie alle Proben in einen Ofen stellen auf 105 ° C und 24 Stunden trocknen.
- Entfernen Sie die Proben zu und warten Sie, bis das Gewebe Gewicht stabilisiert hat.
- Wiegen Sie alle Proben mit ihren Tara.
- Subtrahieren Sie die Tara aus dem aufgezeichneten Gewicht Nettogewicht jeder Probe zu erhalten.
5. Korrektur der Daten und Berechnung von Länge und Gewicht Dichte
- Korrektur von Länge und Durchmesser der gemittelten
- Die txt-Datei, die aus der Analyse mit WinRHIZO in eine CSV-Datei zu konvertieren.
- Verwenden Sie die Ergebnisse für Durchmesser Klassen gruppiert, um Daten von Organen kleiner als 0,2 mm (Wurzeln, Blätter oder Kratzer auf dem Tablett) auszuschließen.
- Für jede WinRHIZO lesen (Reihen von txt-Datei) Summe aller Längen für größer als 0,2 mm Durchmesser Klassen aufgenommen. Die Länge berechnet mit dieser Korrektur ist die effektive Länge zur Weiterverarbeitung der Daten verwendet werden.
- Für jede Lesung WinRHIZO Klassen Summe der Projektionsflächen für Durchmesser erfasst mehr als 0,2 mm. Das Verhältnis zwischen Länge und Projektion Bereich gibt den durchschnittlichen Durchmesser korrigiert für Ausschluss von Organen mit Durchmessern kleiner als 0,2 mm.
- Wenn die Probe in Teilproben aufgeteilt wurde, berechnen Sie die endgültige Länge als die Summe aller Teilstichprobe Längen, und berechnen Sie den endgültigen Durchmesser als das Verhältnis zwischen der Summe aller Teilstichprobe Längen und Summe aller Flächen der Teilstichprobe-Projektion.
- Wenn nötig, berechnen Sie die Länge und Gewicht Dichte pro Flächeneinheit Oberfläche basierend auf Stichprobenumfang.
- Verwenden Sie die Daten für die statistische Analyse.
Representative Results
Ein Feldexperiment entstand im Herbst 2013, Ausläufer und Rhizom Entwicklung der vier Bermudagrass Sorten, darunter zwei gesäten Arten ("LaPaloma" und "Yukon") und zwei sterile Hybriden vegetative ("Patriot" und "Tifway") zu vergleichen. Die Versuchsanordnung war eine randomisierte komplette Block mit drei Wiederholungen für insgesamt 12 Parzellen (2 x 2 m).
Vierzehn Stolonen und vierzehn Rhizome von jeder Sorte Rasen-Typ und die wilden Bermudagrass wurden nach dem Zufallsprinzip in den Parzellen sowie von wilden Bermudagrass Pflanzen wachsen in der Nähe der Grundstücke, für eine Gesamtmenge von 70 Stolonen und Rhizome 70 gesammelt. Alle Stolonen und Rhizome wurden gereinigt, wie im Protokoll (Schritt 2) vor der weiteren Messung beschrieben. Internodium Durchmesser und Länge wurden jeweils mit einem Bremssattel und Lineal, gemessen, und die Anzahl der Knoten war für jeden Ausläufer oder Rhizom gezählt. Außerdem wurden die Zeiten notwendig, zu reinigen und Messen Sie Ausläufer und Rhizom Proben mit Lineal und Bremssattel aufgenommen. Ausläufer und Rhizom Durchmesser wurden als Mittel zur alle Internodium Durchmesser gemessen berechnet. Insgesamt Ausläufer und total Rhizom Längen wurden als die Summe aller Internodium Länge berechnet. Darüber hinaus insgesamt gescannt Längen und gescannte Durchmesser der einzelnen Ausläufer und Rhizom wurden gemessen, ein digitales Bild-Analyse-System verwenden, wie in den Schritten 3 und 5 beschrieben. Die Zeiten notwendig, Ausläufer und Rhizom Züge durch die digitale Analyse-System Messen wurden aufgezeichnet. Jede Ausläufer und Rhizom wurden dann schneiden mit der Schere, Internodien von Knoten zu trennen, und die Internodien wurden zur Schätzung des gescannten Internodium Durchmessers wie in den Schritten 3 und 5 beschrieben. Pearsons Korrelationskoeffizienten für Stolonen und Rhizome berechnet wurden (n = 70 Stolonen, n = 70 Rhizome) zwischen gemessen und Längen gescannt, gemessen und gescannt, Durchmesser, Anzahl der Knoten und der Absolute Wert der Differenz zwischen gemessenen und gescannte Durchmessern und gemessenen Durchmesser und gescannte Internodium Durchmesser. Die Länge mit dem Lineal gemessen wurden verwendet, um die Längen geschätzt durch das digitale Bild-Analyse-System kalibrieren.
Die Regressionsanalyse angegeben eine hohe Korrelation zwischen Ausläufer gescannt und gemessene Länge (Abbildung 1a), mit einer Neigung von 1,03 und Abfangen von-4.22 sowie zwischen Rhizom gescannt und gemessene Länge (Abbildung 1 b), mit einem Hang von 1,03 und Abfangen von 4,22. Reinigung von hand, 14 Stolonen und Rhizome 14 nahm einer durchschnittlichen Zeit von 21 min und 24 s und 11 min und 12 s, beziehungsweise. Die durchschnittliche Zeit, Länge und Durchmesser mit einem Lineal und Bremssattel war 14 min und 6 s für Stolonen und 13 min und 35 s für Rhizome. Die Scan- und Software Analyse von Proben mit WinRHIZO dauerte durchschnittlich 11 min. für Stolonen und 12 min und 4 s für Rhizome.
Gemessen und gescannte Durchmesser wurden ebenfalls signifikant korreliert in Stolonen und Rhizome. Die Beziehungen zwischen gemessenen und gescannte Durchmesser waren in der Nähe von 1:1, zeigt eine gute Passform der Daten (Abbildung 2a und 2 b). Das konstante Glied zeigte jedoch, dass digitale Bildanalysesystem gemessenen Durchmesser, vor allem für niedrigere Werte überschätzt, höhere Werte des Rhizom Durchmesser unterschätzt wurden. Diese Überschätzung möglicherweise aufgrund Ausläufer Knoten, die gescannt werden von der Software, die Auswirkungen auf die gesamte Projektionsfläche, die verwendet wird, für die Berechnung der Durchmesser (Verhältnis zwischen total Projektionsfläche und Gesamt Länge), und stattdessen sind ausgeschlossen, wenn Messungen sind mit der Zange gemacht. Die Korrelation zwischen der Anzahl der Knoten und Unterschied zwischen Durchmesserwerte erzielten beide Methoden (gemessen und gescannt) war nur im Stolonen (Abbildung 3a); Schwankungen in der Anzahl der Knoten erklärt auch, nur einen kleinen Teil der Variation dieser Differenz (R2 = 14 %). Die signifikante Korrelation zwischen Internodium Durchmesser gescannt und Durchmesser gemessen (Pisten von 1.01 und 0,98 für Stolonen und Rhizome, fängt; fast null) (Abb. 4a und 4 b) zeigt das Internodium Durchmesser genau werden durch das digitale Bild-Analysesystem abgeschätzt, solange die Knoten entfernt werden. Daher kann total Ausläufer und Durchschnitt Durchmesser von Proben, komponiert von zahlreichen Stolonen und Rhizome leicht und präzise quantifiziert werden über das digitale Bild-Analyse-System.
Im Rahmen eines laufenden Experiments eine Rasen-Probe (20 x 20 x 15 cm Tiefe) wurde in jeder Parzelle saisonal ab Herbst 2013 bis Sommer 2015 und wurde behandelt wie im Protokoll beschrieben. Die Ausläufer und Rhizom Länge pro Einheitsfläche (Länge Dichte) und Gewicht pro Einheit Fläche (Gamma) der Proben im Juli 2014 sind in Abbildung 5dargestellt. Ausläufer Länge Dichteunterschiede zwischen den vegetativ vermehrt Sorten ("Patriot" und "Tifway") beobachtet wurden und entkernt ("La Paloma" und "Yukon"). "Patriot" angezeigt, die höchste Rhizom Länge Dichte, gefolgt von "Tifway" und die kernigen Sorten. Die Ausläufer Gewicht Dichte war mit "Patriot" zeigt den höchsten Wert, gefolgt von "Tifway", "La Paloma" und "Yukon" für alle Sorten unterschiedlich. Die vegetativ vermehrt Sorten angezeigt auch höhere Rhizom Gewicht Dichte als die kernigen Sorten. Die Entwicklung der Ausläufer und Rhizom Länge pro Einheitsfläche (Länge Dichte) und Gewicht pro Einheit Fläche (Gamma) Sorte Patriot während der Studienzeit sind in Abbildung 6berichtet. Ausläufer Länge Dichte angezeigt einen Anstieg von März 2014 bis Juli 2014, und es nicht variieren von Juli 2014 bis Juli 2015. Nur ein paar Rhizome fanden in Stichproben im Oktober 2013 und März 2014. Rhizom Länge Dichte stieg im Juli 2104, erreicht seine höchsten Werte, aber verringerte wieder im Oktober 2014. Ausläufer Gewicht Dichte erhöhte sich leicht von März bis Juli 2014; ein schneller Anstieg wurde allerdings von Juli bis Oktober 2014, mit einem anschließenden Rückgang im März 2015 beobachtet. Rhizom Gewicht Dichte hatte eine ähnliche Tendenz zur Rhizom Länge Dichte, mit seinen höchsten Wert im Juli 2014.
Die Software enthält alle Objekte im gescannten Bild in der Analyse. Ein Beispiel für ein digitales Bild-Analyse-Layout von WinRHIZO Software präsentiert (Abbildung 7), wo Linien unterschiedlicher Farbe Objekte (Stolonen) von unterschiedlichem Durchmesser zu berechnen Sie die Gesamtlänge pro Durchmesserklassen überlagern. Wir können beobachten, dass die Analyse Konto Fragmente von Wurzeln berücksichtigt oder Blätter. Wie im Schritt 3.9 beschrieben, ist es möglich, die Breite und Anzahl der Durchmesser-Klassen, die analysiert werden zu beschränken. Das Histogramm zeigt die Verteilung der Längen in ausgewählten Durchmesser Klassen (Abbildung 7). Dieses Histogramm lässt sich beurteilen, die Mindestdurchmesser Klassen ausgeschlossen werden. Eine visuelle Beobachtung dieses Graphen im oberen Teil der Bildschirm Bild Höhepunkte hat die Länge eine Normalverteilung um durchschnittlich bedeuten Durchmesserklassen, mit Ausnahme der ersten beiden Klassen, die höhere Werte als die den normalen Montage zeigen Verteilung. Auch wenn Proben sorgfältig gereinigt worden müssen, diese kleineren Klassen, einschließlich beeinträchtigen Datenanalyse Ergebnisse, Länge Dichte zu überschätzen und mittlere Durchmesser zu unterschätzen. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Länge der kleineren Klassen (Durchmesser < 0,2 mm) entfielen 13-32 % der gesamten Wurzelstock Längenwerte aus der Softwareanalyse (Tabelle 1). Darüber hinaus wurde durchschnittlichen Durchmesser von 2 bis 17 % (Tabelle 1) unterschätzt.
Abbildung 1: Regressionsanalyse der Längenwerte Werte mit dem Lineal gemessen mit der digitalen Bildanalysesystem Bermudagrass Stolonen24 (a) geschätzt und) Rhizome (b). Die gestrichelte Linie stellt ein Verhältnis von 1:1. Zentrale A wurde von Pornaro Et Al. modifiziert 24. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 2: Regressionsanalyse der Durchmesserwerte gemessen mit der Zange an Werte geschätzt, mit der digitalen Bildanalysesystem Bermudagrass Stolonen24 (a) und Rhizome (b). Die gestrichelte Linie stellt ein Verhältnis von 1:1. Zentrale A wurde von Pornaro Et Al. modifiziert 24. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 3: Regressionsanalyse der Anzahl der Knoten der Bermudagrass Stolonen24 (a) und Rhizome (b) gegen die absoluten Werte der Unterschied zwischen Durchmesser geschätzt mit dem digitalen Bild-Analyse-System und mit der Zange gemessen. Die gestrichelte Linie stellt ein Verhältnis von 1:1. Zentrale A wurde von Pornaro Et Al. modifiziert 24. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 4: Regressionsanalyse der Durchmesserwerte gemessen mit der Zange an Werte geschätzt, mit der digitalen Bildanalysesystem Bermudagrass Stolonen24 (a) und Rhizome (b) für Internodien nur. Die gestrichelte Linie stellt ein Verhältnis von 1:1. Zentrale A wurde von Pornaro Et Al. modifiziert 24. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 5: Beispiel-Ergebnisse von Länge und Gewicht Dichte der Stolonen und Rhizome aus einem Feldversuch vergleicht vier Rasen Bermudagrass Sorten (Patriot, Tifway, La Paloma, Yukon). Ausläufer Länge Dichte (a), Rhizom Länge Dichte (b), Ausläufer Gewicht Dichte (c) und Rhizom Gewicht Dichte (d). Vertikale Balken repräsentieren Standardfehler von sechs Wiederholungen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 6: Beispiel-Ergebnisse von Länge und Gewicht Dichte der Stolonen und Rhizome aus einem Field Trial, Ausläufer und Rhizom Entwicklung der Patriot Bermudagrass Sorte. Ausläufer Länge Dichte (a), Rhizom Länge Dichte (b), Ausläufer Gewicht Dichte (c) und Rhizom Gewicht Dichte (d). Vertikale Balken repräsentieren Standardfehler von sechs Wiederholungen. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
Abbildung 7: Beispiel-Layout der digitalen Bildanalyse von WinRHIZO Software. Das gescannte Bild im Vordergrund und die Balkendiagramme im oberen Teil des Bildes zeigen die Längenverteilung in ausgewählten Durchmesser Klassen. Die farbigen Linien zeigen die Bildanalyse, und jede Farbe entspricht Farben Durchmesser Klassen in die Balkendiagramme berichtet. Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.
| Sorte | Block | Rhizom Länge (cm/dm2) | Durchmesser (mm) | ||||
| < 0,2 mm | gesamt | Verhältnisein | < 0,2 mm | gesamt | Verhältnisb | ||
| Patriot | 1 | 231 | 278 | 16,9 | 1.637846 | 1.5994 | 97,7 |
| Patriot | 2 | 304 | 349 | 12.8 | 1.620667 | 1.588371 | 98,0 |
| Patriot | 3 | 304 | 366 | 16,8 | 1.649918 | 1.621367 | 98,3 |
| Tifway | 1 | 184 | 231 | 20,6 | 2.149745 | 1.9951 | 92,8 |
| Tifway | 2 | 155 | 193 | 19,9 | 1.866253 | 1.76605 | 94,6 |
| Tifway | 3 | 119 | 150 | 20,9 | 1.877386 | 1.75865 | 93,7 |
| La Paloma | 1 | 17 | 23 | 24.4 | 2.139019 | 1.8904 | 88,4 |
| La Paloma | 2 | 26 | 38 | 31,6 | 2.101385 | 1.7455 | 83,1 |
| La Paloma | 3 | 34 | 47 | 27.5 | 2.033729 | 1.7354 | 85,3 |
| Yukon | 1 | 32 | 44 | 28,0 | 1.700155 | 1.4945 | 87,9 |
| Yukon | 2 | 17 | 25 | 33.2 | 1.68339 | 1.4284 | 84,9 |
| Yukon | 3 | 67 | 87 | 23,6 | 1.844721 | 1.6774 | 90,9 |
| einer Länge von Klassen ≤0.2 mm/Gesamtlänge | |||||||
| b Durchmesser/Gesamtdurchmesser von Klassen ≤0.2 mm | |||||||
Tabelle 1: Rhizom Länge Dichte und Rhizom Durchmesser mit und ohne kleinere Durchmesser Klassen. Länge Dichte mit und ohne einschließlich Durchmesser Klassen kleiner als 0,2 mm und ihre Verhältnisse (Länge der Klassen ≤ 0,2 mm/Gesamtlänge); und mittlere Durchmesser mit und ohne einschließlich Durchmesser Klassen kleiner als 0,2 mm und ihre Verhältnisse (Durchmesser einschließlich Klassen < 0,2/Durchmesser ohne Durchmesser einschließlich Klassen < 0,2 mm).
Discussion
Das hier beschriebene Protokoll wurde entwickelt und für das Studium der Turfgrasses bewertet. Jedoch kann es über einen Ausläufer oder Seerosengewächse Arten mit notwendigen Anpassungen entsprechend ihrer morphologischen Eigenschaften, Umweltbedingungen und Probe Reinigung Präzision verwendet werden.
Der mittlere Durchmesser geschätzt durch dieses Protokoll nicht dem Internodium Durchmesser gemessen mit einer Zange zu vergleichen. Die digitale Bildanalyse enthält Knoten und Internodien bei der Berechnung der durchschnittlichen Durchmesser, das ist das Verhältnis zwischen total Projektionsfläche und insgesamt Länge. Wie besprochen von Pornaro Et al. 24mittlere Durchmesser für Bermudagrass Ausläufer mit WinRHIZO System überschätzt Durchmesser mit der Zange auf die Internodium gemessenen Werte erhalten. Ausläufer Durchmesser wird in der Regel verwendet, um den Durchmesser der Ausläufer Internodien beschreiben und ist ein allgemeiner Parameter für botanische Beschreibung18,25verwendet. Aus diesem Grund, Pornaro Et al. 24 darauf hingewiesen, dass durchschnittliche Durchmesser durch WinRHIZO-System geschätzt und der manuell gemessenen Internodium Durchmesser beschreiben zwei unterschiedliche Morphologie Aspekte.
Der Zeitaufwand für dieses Protokoll ausführen bleibt ein limitierender Faktor für die Routineanalytik. Die zeitaufwändigste Phase ist die Reinigung der Proben (Schritt 2.4). Basierend auf unserer Erfahrung, Reinigung eine Rasen-Probe mit einer großen Menge an Biomasse (z.B. 20 x 20 cm) erfordert etwa drei Personen arbeiten für 2 bis 4 Stunden. Wie im Protokoll beschrieben, ist der Reinigungsprozess notwendig für sowohl die digitale Analyse-System und bei der Verwendung der Bremssattel und Herrscher. Wenn Proben aus einer begrenzten Anzahl von Stolonen/Rhizome bestehen, ist die notwendige Zeit, um Daten zu sammeln, mit den beiden Methoden ähnlich. Jedoch mit zunehmender Stichprobengröße muss die Software-basierte Methode einen späteren Zeitpunkt zu erhöhen, nicht der einzige limitierende Faktor ist die Fläche des Scanners. Im Gegenteil, erhöht die Zeit notwendig, Organe mit dem Lineal und Bremssattel zu messen mit der Anzahl der Stolonen und Rhizome, die Komposition der Probenmaterials.
Das Studium der Ausläufer und Rhizom Züge in Reife Turfgrasses basiert seit jeher auf der Messung des Internodienlänge und Durchmesser und Masse trocken Gewicht7,11,26,27. Manuelle Messungen sollte aufgrund der großen Zeitaufwand, Proben und der Rückgang der Genauigkeit mit der Zunahme der Stichprobenumfang zu verarbeiten auf eine kleine Anzahl von Stolonen oder Rhizome11,20,25. Als solche können sie nur für einzelne Pflanzenexperimente geeignet. Der Vorteil eines Bild-Analyse-Systems gegenüber herkömmlichen Methoden ist, dass es, dass die Länge der großen Ausläufer oder Rhizom messen können Proben und Länge Dichte und spezifisches Gewicht (Gewicht-Längenverhältnis) zu berechnen.
Dieses Protokoll ermöglicht die Messung der Ausläufer und Rhizom Länge und Berechnung der Länge dichten in Proben mit großen Biomasse (für welche Ausläufer oder Rhizom Gewicht derzeit der einzige Parameter zur Beschreibung der Morphologie ist). Ausläufer und/oder Rhizom Länge möglicherweise ein wichtiger Parameter für viele Studien, die mit aktuellen Techniken nicht abgeschätzt werden kann. Neuere Untersuchungen zu den verschiedenen Rasen Arten6 haben gezeigt, dass Gewicht und Länge Dichte Ausläufer nicht immer darauf hinweist korreliert sind, dass es möglicherweise wünschenswert, mehrere Parameter, um angemessen zu beurteilen, die Ausläufer und Rhizom-System messen. Diese Methode sollte werden, besonders geeignet für Sorte oder kulturellen Management Praktiken Vergleich.
Mehrere Schritte innerhalb des Protokolls sind entscheidend für eine erfolgreiche Abschätzung der Länge und Durchmesser von Stolonen und Rhizome. Wegen der hohen Variabilität der Morphologie der Pflanze unter verschiedenen Umweltbedingungen, die Anzahl der Proben (Stichprobenumfang) und Grundfläche Dimensionen, die soll Stichprobe (Stichprobe Dimension) sollten sorgfältig geprüft und werden so repräsentativ wie möglich von die Bevölkerung um Daten Variabilität zu reduzieren. Darüber hinaus reinigen Wurzeln und Blätter aus den Stolonen bevor Analyse akribischen Arbeit erfordert besondere Aufmerksamkeit, Überschätzung zu vermeiden ist. Zu guter Letzt vor der Verarbeitung von Bildern empfiehlt es sich, sorgfältig auszuwählen die Breite der Durchmesser Klassen und minimalen Durchmesser mit Software-Optionen um alles auszuschließen, die keine Ausläufer oder Rhizom aus der Analyse ist. Jedes Experiment erfordert die Auswahl der einen Mindestdurchmesser Durchmesser mit Arten und Umweltbedingungen, einschließlich kulturelle Praktiken variiert.
Disclosures
Die Autoren haben nichts preisgeben.
Acknowledgments
nichts.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| laboratory tape | Any | NA | Tags may be used to label samples |
| plastic bags | Any | NA | Any plastic bag can be used to keep samples until they have been cleened |
| paper bags | Any | NA | Any paper bag can be used to keep cleaned samples to avoid mold formation |
| paper towels | Any | NA | After samples have been washed with water and before to clean them with scissors it is helpful to put them on a paper towel to absorb water |
| scissor | Any | NA | Any scissor with fine tips |
| aluminium box | Any | NA | Any aluminium box large enough to contain the sample |
| trays | Any | NA | It is helpful to use plastic tray to hold samples during the cleaning process |
| sieve with 0.5-1.5 mm openings | Any | NA | Any sieve |
| soil core sampler | Any | NA | We use core sampler for soil collection with diameter of at least 8 cm |
| squared frame | Any | NA | To collect large samples we use squared frame (10 x 10 cm, or 15 x 15 cm, or 20 x 20 cm) |
| spade | Any | NA | We use spade to pull out samples delimited with squared frame |
| precision electronic balance | Any | NA | Any precision electronic balance |
| laboratory oven | Any | NA | Any laboratory oven |
| freezer | Any | NA | Any freezer |
| WinRHIZO software | Regent Instruments Inc., Quebec | NA | Excluded the "basic" version |
| WinRHIZO scanner | Regent Instruments Inc., Quebec | NA | WinRHIZO system includes a scanner calibrated for the software |
| WinRHIZO scanner accessories | Regent Instruments Inc., Quebec | NA | WinRHIZO system includes accessories, as plastic tray and positioner, to be used with the scanner |
References
- Beard, J. B. Beard's turfgrass encyclopedia for golf courses, grounds, lawns, sports fields. , Michigan State University Press. (2004).
- Anderson, J. A., Taliaferro, C. M., Wu, Y. Q. Freeze tolerance of seed- and vegetatively propagated bermudagrasses compared with standard cultivars. Applied Turfgrass Science. , (2007).
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