Summary
एक सॉफ्टवेयर आधारित छवि विश्लेषण प्रणाली stoloniferous और rhizomatous प्रजातियों की आकृति विज्ञान का अध्ययन करने के लिए एक वैकल्पिक पद्धति प्रदान करता है । इस प्रोटोकॉल लंबाई और stolons और rhizomes के व्यास की माप परमिट और बायोमास की एक बड़ी राशि के साथ नमूनों के लिए लागू किया जा सकता है और प्रजातियों की एक विस्तृत विविधता के लिए ।
Abstract
लंबाई और stolons या rhizomes के व्यास आमतौर पर सरल शासकों और कैलिपर्स का उपयोग कर मापा जाता है । यह प्रक्रिया धीमी और श्रमसाध्य है, इसलिए इसे अक्सर stolons या rhizomes की सीमित संख्या पर उपयोग किया जाता है । इस कारण से, इन लक्षण पौधों के रूपात्मक लक्षण वर्णन के लिए उनके उपयोग में सीमित हैं । डिजिटल छवि विश्लेषण सॉफ्टवेयर प्रौद्योगिकी के उपयोग मानव गलतियों के कारण माप त्रुटियों को दूर कर सकते हैं, जो संख्या और नमूनों के आकार में भी वृद्धि के रूप में वृद्धि करते हैं । प्रोटोकॉल फसल के किसी भी प्रकार के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है, लेकिन चारा या घास के लिए विशेष रूप से उपयुक्त है, जहां पौधों छोटे और कई हैं । टर्फ नमूने aboveground बायोमास और अधिकतम प्रकंद विकास की गहराई के लिए एक ऊपरी मिट्टी की परत से मिलकर बनता है, ब्याज की प्रजातियों पर निर्भर करता है । अध्ययनों में, नमूनों को मिट्टी से धोया जाता है, और stolons/rhizomes डिजिटल छवि विश्लेषण सॉफ्टवेयर द्वारा विश्लेषण से पहले हाथ से साफ कर रहे हैं । नमूनों को आगे शुष्क वजन को मापने के लिए एक प्रयोगशाला हीटिंग ओवन में सूख रहे हैं; इसलिए, प्रत्येक नमूने के लिए, परिणामी डेटा कुल लंबाई, कुल शुष्क वजन, और औसत व्यास हैं । स्कैन की गई छवियों को दृश्यमान बाहरी भागों को छोड़कर विश्लेषण से पहले ठीक किया जा सकता है, जैसे शेष जड़ें या पत्तियां सफाई प्रक्रिया के साथ नहीं निकाली जाती हैं । वास्तव में, इन टुकड़ों आम तौर पर stolons या rhizomes से बहुत छोटे व्यास है, तो वे आसानी से जो वस्तुओं पर विचार नहीं कर रहे है नीचे ंयूनतम व्यास फिक्सिंग से विश्लेषण से बाहर रखा जा सकता है । Stolon या प्रकंद घनत्व प्रति इकाई क्षेत्र तो नमूना आकार के आधार पर गणना की जा सकती है । इस विधि का लाभ stolons या rhizomes के बड़े नमूना संख्या की लंबाई और औसत व्यास का त्वरित और कुशल माप है ।
Introduction
पादप आकृति विज्ञान का अध्ययन मुख्यतः पारिस्थितिकी, कृ षि, जीवविज्ञान, और फिजियोलॉजी सहित पादप साइंस के सभी विषयों में संबोधित किया जाता है. संयंत्र जड़ प्रणाली व्यापक रूप से तनाव सहिष्णुता, मिट्टी स्थिरता, संयंत्र के विकास में इसके महत्व के लिए अध्ययन किया है, और उत्पादकता । Stolons और rhizomes भी व्यापक रूप से संयंत्र प्रचार रणनीतियों, recuperative क्षमता, और कार्बोहाइड्रेट भंडारण में अपनी भूमिका के लिए अध्ययन कर रहे हैं । Stolons और rhizomes को संशोधित किया जाता है कि क्षैतिज हो जाना, या तो ऊपर जमीन (Stolons) या नीचे जमीन (rhizomes) । Stolons और rhizomes भी नियमित रूप से स्थान नोड्स और नोड, साथ ही साथ meristematic नोड्स कि नई जड़ों को जंम देने में सक्षम है और गोली मारता है1होते हैं । वहां विभिंन जड़ों की जांच विषयों, stolons, औरविभिंन पौधों की rhizomes2,3,4,5,6,7, पर अध्ययन की एक विस्तृत संख्या में किया गया है 8. रूट सिस्टम, stolons, और turfgrasses के rhizomes मैदान गुणवत्ता9में उनके महत्व की वजह से अध्ययन कर रहे हैं, वसंत ग्रीन-शीतकालीन निद्रा10के बाद, और पहनने सहिष्णुता और recuperative11की क्षमता । इसके अलावा, इन अंगों को भी अंय फसलों में अध्ययन कर रहे हैं, turfgrasses जैसे चावल12, सोयाबीन4, और मक्का13, और चराई जहां पार्श्व उपजी मिट्टी कटाव नियंत्रण5में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं ।
रूट लंबाई घनत्व (मिट्टी की मात्रा प्रति रूट लंबाई) और औसत व्यास सामांयतः सॉफ्टवेयर स्कैनिंग का उपयोगकर मापा जाता है3,4,5,9,14,15, 16,17,18. इसके विपरीत, लंबाई और stolons या rhizomes के व्यास आमतौर पर एक शासक और कैलिपर3,19,20 के साथ मापा जाता है और महत्वपूर्ण समय और परिश्रम21,22 की आवश्यकता होती है , 23 , 24. इसलिए, वे अक्सर stolons या rhizomes11,20,25 की एक सीमित संख्या में मापा जाता है और अक्सर केवल अंतरिक्ष संयंत्रों के रूपात्मक लक्षण वर्णन करने के लिए सीमित हैं । एक परिपक्व चंदवा में stolon और प्रकंद लक्षण के अध्ययन के बायोमास की एक बड़ी राशि है ताकि आम तौर पर केवल stolon और प्रकंद शुष्क वजन घनत्व (सतह के प्रति इकाई शुष्क वजन) निर्धारित कर रहे है शामिल है7,11, 26 , 27. Stolon शुष्क जन, वास्तव में, और अधिक आसानी से एक ओवन में नमूनों को सुखाने से Stolon लंबाई और व्यास से मापा जा सकता है । हालांकि, stolon लंबाई एक महत्वपूर्ण प्रजाति है और यह अच्छी तरह से शुष्क द्रव्यमान से संबंधित नहीं है कि चरित्र उगाते है । बारहमासी ryegrass (Lolium perenne) रेंगने पर एक ताजा अध्ययन का प्रदर्शन किया है कि उच्च stolon लंबाई घनत्व के साथ नमूने जरूरी उच्च stolon वजन घनत्व6नहीं था ।
छवि विश्लेषण प्रणालियों तेजी से28,29, अधिक सटीक, और मानव त्रुटि30,पारंपरिक से21 , मैनुअल तरीकों31,३२के लिए प्रवण की जड़ों का विश्लेषण करते हैं, ३३. इसके अलावा, इन प्रणालियों उच्च flexibility और आसान प्रकाश, ऑप्टिकल सेटअप, और संकल्प है, जो अक्सर प्रत्येक स्कैन छवि३४के लिए तुले हुए है सहित उपयोग उपकरण प्रदान करते हैं । Pornaro एट अल. 24 प्रदर्शन किया है कि WinRHIZO प्रणाली, एक छवि विश्लेषण विशेष रूप से धोया जड़ों की माप के लिए डिजाइन प्रणाली, एक वैकल्पिक विधि प्रदान करने के लिए stolon और प्रकंद लक्षण अधिक पूरी तरह से काबू पाने से मौजूदा तरीकों का विश्लेषण कर सकते है मानवीय गलतियों की वजह से माप त्रुटियों । एक रूपात्मक विवरण और stolon और प्रकंद विकास पर मात्रात्मक जानकारी के लिए, छवि विश्लेषण प्रणालियों के लिए नमूनों की एक बड़ी संख्या का विश्लेषण जल्दी से, यहां तक कि बायोमास की एक बड़ी राशि के साथ, सांख्यिकीय परिशुद्धता वृद्धि की अनुमति इस्तेमाल किया जा सकता है । इसलिए, रूट विश्लेषण सॉफ्टवेयर संकुल के विकास और stolons और विभिन्न प्रजातियों के पौधों की rhizomes की आकृति विज्ञान24का अध्ययन करने के लिए एक वैकल्पिक, विश्वसनीय, और तेजी से विधि प्रदान करते हैं ।
हम bermudagrass (दूब एसपीपी.) के चार किस्मों के stolon और प्रकंद विकास का अध्ययन करने के लिए पूर्वोत्तर इटली में किए गए एक प्रयोग को प्रस्तुत करते हैं । अध्ययन में stolons और rhizomes के विकास पर ज्ञान को बढ़ाने के उद्देश्य से वरीयता प्राप्त ("LaPaloma" और "Yukon") और वनस्पति ("देशभक्त" और "Tifway") bermudagrass की किस्मों । प्रयोग मई २०१३ में स्थापित किया गया था, और टर्फ नमूने प्रति वर्ष तीन नमूना तारीखों पर एकत्र किए गए थे, २०१३ के शरद ऋतु से २०१५ की गर्मियों के लिए [मार्च (ग्रीन अप से पहले), जुलाई (पूरा मौसम बढ़), और अक्टूबर (सर्दियों निद्रा से पहले)] । वर्णन और इस विधि के स्पष्टीकरण के लिए, हम नमूनों की गर्मियों में एकत्र की दूसरी बढ़ती मौसम (२०१४ जुलाई), के रूप में इस समय में नमूनों की बड़ी बायोमास एक तेजी से विश्लेषण की जरूरत को जायज ठहराया । WinRHIZO, एक डिजिटल छवि विश्लेषण सॉफ्टवेयर विशेष रूप से धोया जड़ माप के लिए बनाया गया उपकरण, stolon लंबाई घनत्व और औसत व्यास का निर्धारण करने के लिए इस्तेमाल किया गया था ।
Protocol
1. बायोमास नमूनों का संग्रह
- aboveground बायोमास और प्रजातियों के आधार पर एक उचित गहराई के साथ एक मिट्टी की परत सहित नमूने ले लीजिए (टर्फ प्रजातियों के लिए, एक 15 सेमी गहराई आम तौर पर पर्याप्त है) दोनों stolons और rhizomes के संग्रह को सुनिश्चित करने के लिए ।
नोट: कुल भूखंड आकार अध्ययन शुरू करने से पहले विचार किया जाना चाहिए, के बाद से विनाशकारी नमूने लिया जाएगा । सामांय में, अब प्रयोग किया जाता है, बड़ा आवश्यक भूखंड आकार । - नमूना संग्रह से पहले मिट्टी की स्थिति की जांच करें: यदि मिट्टी भी सूखी है, विशेष रूप से भारी मिट्टी में, यह नमूनों को इकट्ठा करने के लिए मुश्किल हो सकता है । इस मामले में, नमूना परतों को नरम करने के लिए संग्रह से पहले भूखंडों की सिंचाई करें ।
- एक मिट्टी कोर पारखी (≥ 8 सेमी व्यास) का उपयोग कर नमूने ले लीजिए या एक फ्रेम (≥ 10 एक्स 10 सेमी) के साथ इकट्ठा करने के लिए सतह क्षेत्र को परिभाषित, और एक कुदाल से नमूनों को इकट्ठा । प्रत्येक नमूना प्रयोगशाला टेप के साथ लेबल ।
- प्लॉट प्रति कई यादृच्छिक नमूने ले लीजिए ताकि वे संयंत्र आबादी के प्रतिनिधि हैं ।
- पूरे प्रयोग के लिए एक ही पारखी का उपयोग करें और क्षेत्र है कि प्रत्येक नमूना stolon और प्रकंद घनत्व की गणना करने के लिए प्रतिनिधित्व रिकॉर्ड.
नोट: प्रोटोकॉल यहां ठहराया जा सकता है, और नमूने प्लास्टिक की थैलियों में संग्रहित किया जा सकता है और एक कम तापमान पर संरक्षित-18 डिग्री सेल्सियस ।
2. बायोमास नमूनों की सफाई
- stolon या प्रकंद आकार के आधार पर 0.5-1.5 mm उद्घाटन के साथ एक बड़ी छलनी में नमूना रखें । खुले सभी stolons और rhizomes को बनाए रखने के लिए पर्याप्त छोटा होना चाहिए, लेकिन काफी बड़े मिट्टी के कणों को हटाया जा करने के लिए अनुमति देने के लिए । रेतीली मिट्टी के लिए, अलग उद्घाटन के साथ दो छलनी, दूसरे के शीर्ष पर एक रखा, बेहतर परिशुद्धता और दक्षता के लिए अनुमति दे सकता है ।
- पौधों को नुकसान पहुंचाए बिना मिट्टी के कणों को हटाने के लिए पर्याप्त शक्ति के साथ पानी की एक धारा के साथ नमूनों को साफ करें ।
- साफ नमूनों को पुनः प्राप्त करने और उंहें कागज तौलिए के साथ एक ट्रे में जगह है, देखभाल करने के लिए ट्रे लेबल उचित ।
नोट: प्रोटोकॉल यहां ठहराया जा सकता है, और नमूने प्लास्टिक की थैलियों में संग्रहित किया जा सकता है और एक कम तापमान पर संरक्षित-18 डिग्री सेल्सियस । - इसके अलावा जड़ों और पत्तियों को कैंची से निकालकर नमूनों को साफ करें । इस प्रक्रिया के दौरान, पृथक stolons और rhizomes, यदि आवश्यक हो, और पौधों की संख्या, टिलर, और stolons प्रति संयंत्र के रूप में अतिरिक्त जानकारी रिकॉर्ड ।
नोट: stolons और rhizomes से सभी जड़ और पत्तियों के ऊतकों को हटाने से परिशुद्धता में सुधार होगा । ठीक जड़ें निकालना मुश्किल है; हालांकि, डिजिटल छवि विश्लेषण के माध्यम से, यह उंहें एक सॉफ्टवेयर अनुप्रयोग है कि एक चुना मूल्य से भी कम व्यास के साथ अंगों को शामिल करता है का उपयोग कर विश्लेषण से छोड़ संभव है (५.१ कदम देखें), जो काफी सही छवियों की टिप्पणियों के आधार पर परिभाषित किया गया है परदे पर reproduced । - stolons और rhizomes पेपर लेबल बैग में रखें ।
नोट: प्रोटोकॉल यहां ठहराया जा सकता है, और नमूने प्लास्टिक की थैलियों में संग्रहित किया जा सकता है और एक कम तापमान पर संरक्षित-18 डिग्री सेल्सियस ।
3. स्कैनिंग और नमूनों की छवि विश्लेषण
- WinRHIZO मानक स्कैनिंग उपकरण के एक पारदर्शी प्लास्टिक ट्रे पर नमूना रखें । मैंयुअल रूप से stolons और rhizomes प्रयोगशाला संदंश का उपयोग करने के लिए अतिव्यापी कम जगह । बड़े नमूनों को उपनमूनाों में विभाजित करने की आवश्यकता हो सकती है ।
- ट्रे में पानी मत जोड़ें (के रूप में जड़ों के लिए सिफारिश की), क्योंकि stolons और rhizomes पर्याप्त कठोरता के लिए अंगों की अत्यधिक निकटता है जो पढ़ने त्रुटियों, जो आम तौर पर ठीक जड़ों के साथ होता है कारण हो सकता से बचने के लिए है ।
- ट्रे को स्कैनर की सतह पर रखें ।
- स्कैनर चालू करें और प्रोग्राम चलना शुरू ।
- छवि मेनू, आदेश छवि अधिग्रहण पैरामीटरमें छवि डीपीआई की जांच करें, बचाया छवि में एक संभव आगे नियंत्रण के लिए ।
- स्कैन किए गए अंगों से संबंधित पिक्सेल के अच्छे वर्गीकरण के लिए विश्लेषणमें थ्रेशोल्ड की जांच करें, कमांड रूट & पृष्ठभूमि भेद।
- जांच करें कि पूरे ट्रे की सतह छवि मेनू, कमान छवि अधिग्रहण पैरामीटरमें स्कैन किया जाएगा ।
- व्यास के अनुसार अंगों के वितरण के लिए प्रदर्शित की जांच करें, ग्राफिक क्षेत्र में स्कैन छवि के ऊपर वर्ग । ग्राफ के क्षैतिज अक्ष पर क्लिक करके ०.१ मिमी के अंतराल के साथ 20 बराबर-चौड़ाई वर्गों का चयन करें । इस समारोह में जड़ों या छोटे अंगों से संबंधित डेटा के अपवर्जन की अनुमति देता है, जब stolons या rhizomes पूरी तरह से साफ नहीं थे । साहित्य की रिपोर्ट है कि टर्फ प्रजातियों में से ज्यादातर जड़ें ०.२ मिमी से कम व्यास है ।
नोट: चौड़ाई और वर्गों की संख्या को ध्यान में रखते हुए संशोधित किया जा सकता है stolons और rhizomes का विश्लेषण नमूनों और इस अर्थ के आसपास परिवर्तनशीलता के लिए औसत व्यास । एक नियंत्रण कुछ नमूनों में आयोजित किया जाना चाहिए ंयूनतम व्यास निर्धारित करने के लिए बाहर रखा जाएगा । - पहले नमूना स्कैनिंग चलाएं और जांचें कि संपादित करें एक अच्छा विश्लेषण के लिए अनुमति देता है ।
- छवि और संसाधित विश्लेषण को सहेजने के लिए सॉफ़्टवेयर निर्देशों का पालन करें । लेबल छवि और नमूना लेबल के साथ विश्लेषण ।
- सभी नमूनों की स्कैनिंग के साथ आगे बढ़ें ।
नोट: प्रोटोकॉल यहां ठहराया जा सकता है, और नमूने प्लास्टिक की थैलियों में संग्रहित किया जा सकता है और एक कम तापमान पर संरक्षित-18 डिग्री सेल्सियस ।
4. शुष्क वजन का मापन
- एक सटीक इलेक्ट्रॉनिक संतुलन का उपयोग कर, एक धड़ा एल्यूमीनियम ट्रे में स्कैन नमूनों जगह है ।
- सभी स्कैन किए गए नमूनों के लिए चरण ४.१ दोहराएँ ।
- १०५ डिग्री सेल्सियस के लिए सेट एक ओवन में सभी नमूनों डालें और उन्हें 24 घंटे के लिए सूखी ।
- नमूने निकालें और ऊतक वजन स्थिर हो गया है जब तक इंतजार ।
- सभी नमूनों को अपने बारदाना के साथ तौलना ।
- दर्ज वजन से बारदाना घटाना प्रत्येक नमूने का शुद्ध वजन प्राप्त करने के लिए ।
5. डेटा और लंबाई और वजन घनत्व की गणना के सुधार
- लंबाई और औसत व्यास का सुधार
- WinRHIZO के साथ विश्लेषण के परिणामस्वरूप. txt फ़ाइल को एक. csv फ़ाइल में कनवर्ट करें ।
- ०.२ mm (जड़ों, पत्तियों का हिस्सा है, या ट्रे पर खरोंच) से छोटे अंगों के डेटा को बाहर करने के लिए व्यास वर्गों के लिए समूहीकृत परिणामों का उपयोग करें ।
- प्रत्येक WinRHIZO पढ़ने के लिए (. txt फ़ाइल की पंक्तियों) सभी लंबाई व्यास ०.२ mm से अधिक वर्ग के लिए दर्ज की राशि । इस सुधार के साथ गणना की लंबाई आगे डेटा प्रोसेसिंग के लिए इस्तेमाल किया जा करने के लिए प्रभावी लंबाई है ।
- प्रत्येक WinRHIZO पढ़ने के लिए, ०.२ मिमी से अधिक व्यास वर्गों के लिए दर्ज प्रक्षेपण क्षेत्रों की राशि. लंबाई और प्रक्षेपण क्षेत्र के बीच अनुपात औसत व्यास से कम ०.२ mm व्यास के साथ अंगों के अपवर्जन के लिए सही देता है ।
- नमूना उपनमूना में विभाजित किया गया है, तो सभी उपनमूना लंबाई के योग के रूप में अंतिम लंबाई की गणना, और सभी उपनमूना लंबाई और सभी उपनमूना प्रक्षेपण क्षेत्रों के योग के बीच अनुपात के रूप में अंतिम औसत व्यास की गणना.
- जब आवश्यक हो, नमूना आकार के आधार पर इकाई सतह क्षेत्र प्रति लंबाई और वजन घनत्व की गणना ।
- सांख्यिकीय विश्लेषण के लिए प्राप्त डेटा का उपयोग करें ।
Representative Results
एक क्षेत्र प्रयोग २०१३ शरद ऋतु में स्थापित किया गया था चार bermudagrass किस्मों के stolon और प्रकंद विकास की तुलना करने के लिए, दो वरीयता प्राप्त प्रकार ("LaPaloma" और "Yukon") और दो बाँझ वनस्पति संकर ("देशभक्त" और "Tifway") सहित. प्रायोगिक डिजाइन तीन प्रतिकृतियां के साथ एक यादृच्छिक पूरा ब्लॉक था, 12 भूखंडों (2 x 2 मीटर) की कुल के लिए ।
चौदह stolons और चौदह rhizomes प्रत्येक मैदान से-प्रकार फसल और जंगली bermudagrass भूखंडों में बेतरतीब ढंग से एकत्र किए गए, साथ ही जंगली bermudagrass भूखंडों के पास बढ़ रहे पौधों से, ७० stolons और ७० rhizomes की कुल के लिए । आगे की माप से पहले प्रोटोकॉल (step 2) में बताए गए अनुसार सभी stolons और rhizomes को साफ किया गया । एक कैलिपर और मापनी, क्रमशः के साथ नोड व्यास और लंबाई मापा गया था, और प्रत्येक stolon या प्रकंद के लिए नोड्स की संख्या गिना गया था । शासक और कैलिपर के साथ stolon और प्रकंद नमूनों को साफ और मापने के लिए आवश्यक समय भी दर्ज किया गया । Stolon और प्रकंद व्यास सभी नोड मापा व्यास के साधन के रूप में गणना की गई । कुल stolon और कुल प्रकंद लंबाई सभी नोड लंबाई के योग के रूप में परिकलित किए गए थे । इसके अलावा, कुल स्कैन लंबाई और प्रत्येक stolon और प्रकंद के स्कैन व्यास एक डिजिटल छवि विश्लेषण प्रणाली का उपयोग कर मापा गया, के रूप में चरण 3 और 5 में वर्णित है । डिजिटल विश्लेषण प्रणाली द्वारा stolon और प्रकंद लक्षण को मापने के लिए आवश्यक समय दर्ज किए गए । प्रत्येक stolon और प्रकंद तब नोड्स से अलग करने के लिए कैंची से काट दिया गया था, और नोड के लिए चरण 3 और 5 में वर्णित के रूप में स्कैन किए गए नोड व्यास का अनुमान लगाने के लिए उपयोग किया गया । पियरसन के सहसंबंध गुणांक stolons और rhizomes (n = ७० stolons, n = ७० rhizomes) के लिए मापा और स्कैन लंबाई, मापा और स्कैन किए गए व्यास, नोड्स की संख्या और मापा और के बीच अंतर का निरपेक्ष मान के बीच की गणना की गई स्कैन व्यास, और मापा व्यास और स्कैन नोड व्यास । शासक के साथ मापा लंबाई डिजिटल छवि विश्लेषण प्रणाली के माध्यम से अनुमानित लंबाई जांच करने के लिए इस्तेमाल किया गया ।
प्रतिगमन विश्लेषण stolon स्कैन की लंबाई और मापा लंबाई के बीच एक उच्च सहसंबंध संकेत दिया (1a आंकड़ा), के एक ढलान के साथ १.०३ और के अवरोधन-४.२२, के बीच के रूप में अच्छी तरह के रूप में प्रकंद स्कैन की लंबाई और मापा लंबाई (आंकड़ा 1b), के साथ एक १.०३ की ढलान और ४.२२ के अवरोधन । हाथ से सफाई, 14 stolons और 14 rhizomes 21 मिनट और 24 एस और 11 मिनट और 12 एस, क्रमशः की एक औसत समय लिया । एक शासक और कैलिपर के साथ लंबाई और व्यास को मापने के लिए औसत समय 14 मिनट और stolons के लिए 6 एस और 13 मिनट और rhizomes के लिए ३५ एस था । स्कैनिंग और WinRHIZO का उपयोग कर नमूने के सॉफ्टवेयर विश्लेषण stolons और 12 मिनट और rhizomes के लिए 4 एस के लिए 11 मिनट की एक औसत लिया ।
मापा और स्कैन व्यास भी काफी दोनों stolons और rhizomes में संबंधित थे । मापा और स्कैन व्यास के बीच संबंधों को 1:1 के करीब थे, डेटा का एक अच्छा फिट (चित्रा 2a और बी) का संकेत है । हालांकि, अवरोधन संकेत दिया है कि डिजिटल छवि विश्लेषण प्रणाली मापा व्यास, विशेष रूप से कम मूल्यों के लिए, और है कि प्रकंद व्यास के उच्च मूल्यों को कम करके आंका गया । इस अनुमान के कारण हो सकता है stolon नोड्स कि सॉफ्टवेयर द्वारा स्कैन कर रहे हैं, कुल प्रक्षेपण की सतह है कि व्यास की गणना के लिए प्रयोग किया जाता है को प्रभावित करने (कुल प्रक्षेपण सतह और कुल लंबाई के बीच अनुपात), और इसके बजाय बाहर रखा जाता है जब माप रहे हैं कैलिपर के साथ बनाया । दोनों तरीकों से प्राप्त व्यास मूल्यों के बीच नोड्स और अंतर की संख्या के बीच सहसंबंध (मापा और स्कैन) stolons में ही महत्वपूर्ण था (आंकड़ा 3ए); इसके अलावा, नोड्स की संख्या में भिंनता इस अंतर की भिंनता का केवल एक छोटा सा हिस्सा समझाया (R2 = 14%) । stolons और rhizomes के लिए स्कैन किए गए नोड व्यास और मापा व्यास (१.०१ और ०.९८ की ढलानों, क्रमशः के बीच पाया महत्वपूर्ण सहसंबंध; लगभग शूंय की अवरोधन) (चित्रा 4a और 4b) कि नोड व्यास दर्शाता है सही डिजिटल छवि विश्लेषण प्रणाली के माध्यम से जब तक नोड्स हटा रहे है अनुमान लगाया जा सकता है । इसलिए, कुल stolon लंबाई और कई stolons या rhizomes द्वारा रचित नमूनों की औसत व्यास आसानी से और सही डिजिटल छवि विश्लेषण प्रणाली का उपयोग कर quantified जा सकता है ।
एक चल रहे प्रयोग के भाग के रूप में, एक मैदान नमूना (20 x 20 x 15 सेमी गहराई) प्रत्येक भूखंड में मौसम की शरद ऋतु २०१३ से २०१५ गर्मियों में एकत्र किया गया था और प्रोटोकॉल में वर्णित के रूप में संभाला था । stolon और प्रकंद लंबाई प्रति इकाई सतह क्षेत्र (लंबाई घनत्व) और वजन प्रति इकाई सतह क्षेत्र (वजन घनत्व) २०१४ जुलाई में एकत्र नमूनों की चित्रा 5में प्रस्तुत कर रहे हैं । stolon लंबाई घनत्व में अंतर वनस्पति प्रचारित किस्मों के बीच में मनाया गया ("देशभक्त" और "Tifway") और बीज वाले ("La पालोमा" और "Yukon") । "देशभक्त" उच्चतम प्रकंद लंबाई घनत्व, "Tifway" और बीज किस्मों के बाद प्रदर्शित किया । stolon वजन घनत्व सभी किस्मों के लिए अलग था, "देशभक्त" के साथ "Tifway", "La पालोमा" और "Yukon" के बाद उच्चतम मूल्य दिखा रहा है । वनस्पति प्रचारित किस्मों भी बीज बोने की किस्मों की तुलना में उच्च प्रकंद वजन घनत्व प्रदर्शित किया । stolon और प्रकंद लंबाई प्रति इकाई सतह क्षेत्र (लंबाई घनत्व) और वजन प्रति इकाई सतह क्षेत्र (वजन घनत्व) के अध्ययन की अवधि के दौरान फसल देशभक्त के विकास चित्रा 6में सूचित कर रहे हैं । Stolon लंबाई घनत्व मार्च २०१४ से जुलाई २०१४ करने के लिए एक वृद्धि प्रदर्शित की है, और यह जुलाई २०१४ से जुलाई २०१५ के लिए अलग नहीं किया । केवल अक्टूबर २०१३ और मार्च २०१४ में एकत्र नमूनों में कुछ rhizomes पाया गया । प्रकंद लंबाई घनत्व २१०४ जुलाई में वृद्धि हुई है, अपने उच्चतम मूल्यों तक पहुंचने, लेकिन अक्टूबर २०१४ में फिर से कमी आई । Stolon वजन घनत्व थोड़ा मार्च से २०१४ जुलाई तक बढ़ा; हालांकि, एक और अधिक तेजी से वृद्धि जुलाई से अक्टूबर २०१४, २०१५ मार्च में बाद में कमी के साथ मनाया गया था । प्रकंद वजन घनत्व एक समान प्रवृत्ति को प्रकंद लंबाई घनत्व था, २०१४ जुलाई में अपने उच्चतम मूल्य के साथ ।
सॉफ़्टवेयर में स्कैन की गई छवि में सभी ऑब्जेक्ट्स का विश्लेषण शामिल होता है. WinRHIZO सॉफ्टवेयर से एक डिजिटल छवि विश्लेषण लेआउट का एक उदाहरण प्रस्तुत किया है (चित्रा 7), व्यास वर्ग के प्रति कुल लंबाई की गणना करने के लिए अलग रंग ओवरले वस्तुओं (stolons) की लाइनें जहां लाइनों । हम निरीक्षण कर सकते है कि विश्लेषण जड़ों या पत्तियों के टुकड़ों को खाते में लेता है । के रूप में ३.९ कदम में वर्णित है, यह चौड़ाई और व्यास वर्गों है कि विश्लेषण कर रहे है की संख्या को सीमित करने के लिए संभव है । हिस्टोग्राम चयनित व्यास कक्षाओं में लंबाई के वितरण से पता चलता है (चित्रा 7) । इस हिस्टोग्राम के लिए ंयूनतम व्यास वर्गों का आकलन किया जा सकता है बाहर रखा जाएगा । स्क्रीन छवि के ऊपरी भाग में इस ग्राफ के एक दृश्य अवलोकन पर प्रकाश डाला गया है कि लंबाई एक औसत व्यास वर्ग के आसपास एक सामांय वितरण है, पहले दो वर्गों के अपवाद के साथ कि सामांय उन से उच्च मूल्यों दिखाने के वितरण. यहां तक कि अगर नमूनों ध्यान से साफ किया गया है, इन छोटे वर्गों सहित, डेटा विश्लेषण परिणामों को प्रभावित कर सकते हैं, लंबाई घनत्व का अनुमान लगाने और औसत व्यास का आंकलन. हमारे परिणाम बताते है कि छोटे वर्ग (व्यास < ०.२ मिमी) की लंबाई कुल प्रकंद लंबाई सॉफ्टवेयर विश्लेषण (तालिका 1) से उत्पंन मूल्यों के 13-32% के लिए खाते । इसके अलावा, औसत व्यास 2-17% (तालिका 1) से आंका गया था ।
चित्रा 1: bermudagrass stolons24 (ए) और) rhizomes (बी) के डिजिटल छवि विश्लेषण प्रणाली के साथ अनुमानित मूल्यों के खिलाफ शासक के साथ मापा लंबाई मूल्यों का प्रतिगमन विश्लेषण. डैश्ड रेखा 1:1 अनुपात का प्रतिनिधित्व करती है । पैनल एक Pornaro एट अल से संशोधित किया गया है । 24. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्रा 2: bermudagrass stolons24 (ए) और rhizomes (बी) के डिजिटल छवि विश्लेषण प्रणाली के साथ अनुमानित मूल्यों के खिलाफ कैलिपर के साथ मापा व्यास मूल्यों का प्रतिगमन विश्लेषण. डैश्ड रेखा 1:1 अनुपात का प्रतिनिधित्व करती है । पैनल एक Pornaro एट अल से संशोधित किया गया है । 24. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्रा 3: bermudagrass stolons24 के नोड्स की संख्या का प्रतिगमन विश्लेषण (ए) और rhizomes (बी) के बीच अंतर के निरपेक्ष मूल्यों के खिलाफ व्यास डिजिटल छवि विश्लेषण प्रणाली के साथ अनुमानित है और कैलिपर के साथ मापा । डैश्ड रेखा 1:1 अनुपात का प्रतिनिधित्व करती है । पैनल एक Pornaro एट अल से संशोधित किया गया है । 24. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्र 4: bermudagrass stolons24 (a) और rhizomes (b) के केवल नोड के लिए डिजिटल छवि विश्लेषण प्रणाली के साथ अनुमानित मानों के विरुद्ध कैलिपर के साथ मापा गया व्यास मानों का प्रतिगमन विश्लेषण । डैश्ड रेखा 1:1 अनुपात का प्रतिनिधित्व करती है । पैनल एक Pornaro एट अल से संशोधित किया गया है । 24. कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहां क्लिक करें ।
चित्रा 5: stolons और rhizomes के चार turfgrass bermudagrass किस्मों (देशभक्त, Tifway, ला पालोमा, Yukon) की तुलना में एक क्षेत्र परीक्षण से लंबाई और वजन घनत्व के उदाहरण के परिणाम । Stolon लंबाई घनत्व (क), प्रकंद लंबाई घनत्व (ख), Stolon भार घनत्व (ग), और प्रकंद भार घनत्व (घ). अनुलंब पट्टियां छह दोहराने की मानक त्रुटियां दर्शाती हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 6: stolon और देशभक्त bermudagrass फसल के प्रकंद विकास दिखा एक क्षेत्र परीक्षण से stolons और rhizomes की लंबाई और वजन घनत्व के उदाहरण के परिणाम. Stolon लंबाई घनत्व (क), प्रकंद लंबाई घनत्व (ख), Stolon भार घनत्व (ग), और प्रकंद भार घनत्व (घ). अनुलंब पट्टियां छह दोहराने की मानक त्रुटियां दर्शाती हैं । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
चित्रा 7: WinRHIZO सॉफ्टवेयर से डिजिटल छवि विश्लेषण के उदाहरण लेआउट । अग्रभूमि में स्कैन की गई छवि और स्क्रीन छवि के ऊपरी भाग में बार चार्ट चयनित व्यास कक्षाओं में लंबाई वितरण दिखाते हैं । रंगीन लाइनों छवि विश्लेषण संकेत मिलता है, और प्रत्येक रंग पट्टी चार्ट में रिपोर्ट व्यास वर्गों के रंग से मेल खाती है । कृपया यहां क्लिक करें इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण को देखने के लिए ।
| Cultivar | ब्लॉक | प्रकंद लम्बाई (cm/डीएम2) | औसत व्यास (मिमी) | ||||
| < ०.२ मिमी | कुल | अनुपातएक | < ०.२ मिमी | कुल | अनुपातb | ||
| देशभक्त | 1 | २३१ | २७८ | १६.९ | १.६३७८४६ | १.५९९४ | ९७.७ |
| देशभक्त | 2 | ३०४ | ३४९ | १२.८ | १.६२०६६७ | १.५८८३७१ | ९८.० |
| देशभक्त | 3 | ३०४ | ३६६ | १६.८ | १.६४९९१८ | १.६२१३६७ | ९८.३ |
| Tifway | 1 | १८४ | २३१ | २०.६ | २.१४९७४५ | १.९९५१ | ९२.८ |
| Tifway | 2 | १५५ | १९३ | १९.९ | १.८६६२५३ | १.७६६०५ | ९४.६ |
| Tifway | 3 | ११९ | १५० | २०.९ | १.८७७३८६ | १.७५८६५ | ९३.७ |
| La पालोमा | 1 | 17 | 23 | २४.४ | २.१३९०१९ | १.८९०४ | ८८.४ |
| La पालोमा | 2 | 26 | ३८ | ३१.६ | २.१०१३८५ | १.७४५५ | ८३.१ |
| La पालोमा | 3 | ३४ | ४७ | २७.५ | २.०३३७२९ | १.७३५४ | ८५.३ |
| Yukon | 1 | ३२ | ४४ | २८.० | १.७००१५५ | १.४९४५ | ८७.९ |
| Yukon | 2 | 17 | 25 | ३३.२ | १.६८३३९ | १.४२८४ | ८४.९ |
| Yukon | 3 | ६७ | ८७ | २३.६ | १.८४४७२१ | १.६७७४ | ९०.९ |
| ≤ ०.२ mm/कुल लंबाई की कक्षाओं की लंबाई | |||||||
| b कुल व्यास/वर्गों के व्यास ≤ ०.२ मिमी | |||||||
तालिका 1: प्रकंद लंबाई घनत्व और प्रकंद औसत व्यास के साथ और छोटे व्यास वर्गों के बिना । लंबाई घनत्व के साथ और बिना व्यास ०.२ mm से छोटी कक्षाएं और उनके अनुपात (वर्गों की लंबाई ≤ ०.२ mm/ और औसत व्यास के साथ और बिना व्यास ०.२ mm और उनके अनुपात (वर्गों सहित व्यास < 0.2/व्यास सहित बिना व्यास कक्षाएं < ०.२ mm) ।
Discussion
यहां वर्णित प्रोटोकॉल turfgrasses के अध्ययन के लिए विकसित और मूल्यांकन किया गया था । हालांकि, यह उनकी रूपात्मक विशेषताओं, पर्यावरणीय स्थितियों, और नमूना सफाई परिशुद्धता के अनुसार आवश्यक समायोजन के साथ stoloniferous या rhizomatous प्रजातियों की एक सीमा से अधिक इस्तेमाल किया जा सकता है ।
औसत व्यास इस प्रोटोकॉल के माध्यम से अनुमानित नोड एक कैलिपर के साथ मापा व्यास की तुलना में नहीं किया जा सकता है । डिजिटल छवि विश्लेषण नोड्स और औसत व्यास की गणना में नोड शामिल हैं, कि कुल प्रक्षेपण सतह और कुल लंबाई के बीच का अनुपात है । के रूप में Pornaro एट अल द्वारा चर्चा की । 24, औसत व्यास WinRHIZO प्रणाली के साथ bermudagrass stolons के लिए प्राप्त अनुमानित औसत व्यास नोड पर कैलिपर के साथ मापा मूल्यों । Stolon व्यास आमतौर पर Stolon नोड के व्यास का वर्णन करने के लिए प्रयोग किया जाता है और एक सामांय वानस्पतिक विवरण18,25के लिए इस्तेमाल किया पैरामीटर है । इस कारण से, Pornaro एट अल । 24 ने बताया कि औसत व्यास WinRHIZO प्रणाली के माध्यम से अनुमानित और मैंयुअल रूप से मापा नोड व्यास दो अलग आकृति विज्ञान पहलुओं का वर्णन ।
इस प्रोटोकॉल को निष्पादित करने के लिए आवश्यक समय नित्य विश्लेषण के लिए एक सीमित कारक रहता है । सबसे अधिक समय लेने वाली चरण नमूनों की सफाई (२.४ कदम) है । हमारे अनुभव के आधार पर, बायोमास (यानी, 20 x 20 सेमी) की एक बड़ी राशि के साथ एक टर्फ नमूना सफाई लगभग तीन 2 से 4 घंटे के लिए काम कर रहे लोगों की आवश्यकता है । प्रोटोकॉल में वर्णित के रूप में, सफाई प्रक्रिया दोनों डिजिटल विश्लेषण प्रणाली और कैलिपर और शासक का उपयोग करते समय के लिए आवश्यक है । जब नमूने stolons/rhizomes की एक सीमित संख्या से मिलकर बनता है, दो तरीकों के साथ डेटा इकट्ठा करने के लिए आवश्यक समय समान है । हालांकि, के रूप में नमूना आकार बढ़ जाती है, सॉफ़्टवेयर-आधारित विधि एक अनुवर्ती समय वृद्धि नहीं है, केवल सीमित कारक के रूप में स्कैनर की सतह क्षेत्र है । इसके विपरीत, समय शासक और कैलिपर के साथ अंगों को मापने के लिए आवश्यक stolons या नमूना रचना rhizomes की संख्या के साथ बढ़ जाती है ।
परिपक्व turfgrasses में stolon और प्रकंद लक्षण का अध्ययन हमेशा नोड की लंबाई और व्यास और बड़े पैमाने पर शुष्क वजन7,11,26,27के माप पर आधारित किया गया है । बड़े समय के लिए नमूनों की प्रक्रिया और नमूना आकार की वृद्धि के साथ सटीकता में कमी की आवश्यकता के कारण, मैनुअल माप stolons या rhizomes की एक छोटी संख्या के लिए सीमित किया जाना चाहिए11,20,25. जैसे, वे केवल एकल संयंत्र प्रयोगों के लिए उपयुक्त हो सकता है । पारंपरिक तरीकों पर एक छवि विश्लेषण प्रणाली का लाभ यह है कि यह है कि बड़े stolon या प्रकंद नमूनों की लंबाई मापने और लंबाई घनत्व और विशिष्ट वजन (वजन लंबाई अनुपात) दोनों की गणना कर सकते हैं ।
इस प्रोटोकॉल stolon और प्रकंद लंबाई और बड़े बायोमास के साथ नमूनों में लंबाई घनत्व की गणना की माप के लिए अनुमति देता है (जिसके लिए stolon या प्रकंद वजन वर्तमान में केवल आकृति विज्ञान वर्णन के लिए इस्तेमाल किया पैरामीटर है). Stolon और/या प्रकंद लंबाई कई अध्ययनों कि वर्तमान तकनीकों के साथ अनुमान नहीं किया जा सकता में एक महत्वपूर्ण पैरामीटर हो सकता है । विभिंन टर्फ प्रजातियों6 पर हाल के अध्ययनों का प्रदर्शन किया है कि stolon वजन और लंबाई घनत्व हमेशा से संबंधित नहीं हैं, यह दर्शाता है कि यह कई मापदंडों को मापने के लिए पर्याप्त रूप से stolon और प्रकंद प्रणाली का आकलन वांछनीय हो सकता है । इस विधि फसल या सांस्कृतिक प्रबंधन प्रथाओं तुलना के लिए विशेष रूप से उपयुक्त होना चाहिए ।
प्रोटोकॉल के भीतर कई कदम लंबाई और औसत stolons और rhizomes के व्यास का एक सफल आकलन के लिए महत्वपूर्ण हैं । विभिन्न वातावरण स्थितियों के तहत संयंत्र आकृति विज्ञान की उच्च परिवर्तनशीलता के कारण, नमूनों की संख्या (नमूना आकार) और नमूना होना चाहिए कि जमीन क्षेत्र आयाम (नमूना आयाम) सावधानी से मूल्यांकन किया जाना चाहिए और के रूप में संभव के रूप में प्रतिनिधि होना चाहिए जनसंख्या क्रम में डेटा परिवर्तनशीलता को कम करने के लिए । इसके अलावा, जड़ों और stolons से विश्लेषण से पहले पत्तियों की सफाई सावधानीपूर्वक सावधानी से बचने के लिए विशेष ध्यान देने की आवश्यकता काम है । अंत में, छवियों प्रसंस्करण से पहले, यह ध्यान से व्यास वर्गों और ंयूनतम सॉफ्टवेयर विकल्प का उपयोग करने के लिए सब कुछ है कि एक stolon या विश्लेषण से प्रकंद नहीं है बाहर व्यास की चौड़ाई का चयन की सिफारिश की है । प्रत्येक प्रयोग एक ंयूनतम व्यास के चयन की आवश्यकता है, के रूप में व्यास प्रजातियों और सांस्कृतिक प्रथाओं सहित पर्यावरण की स्थिति के साथ बदलता है ।
Disclosures
लेखकों का खुलासा करने के लिए कुछ नहीं है ।
Acknowledgments
कोई नहीं.
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 |
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