En software-basert image analysesystem gir en alternativ metode for å studere morfologi av stoloniferous og rhizomatous arter. Denne protokollen tillater måleenhet for lengde og diameter på stolons og rotstokker og kan brukes å prøver med store mengder biomasse og et bredt utvalg av arter.
Lengde og diameter på stolons eller rotstokker måles vanligvis bruker enkel herskere og calipers. Denne fremgangsmåten er langsom og arbeidskrevende, så det er ofte brukt på et begrenset antall stolons eller rotstokker. Derfor er disse trekkene begrenset i sin bruk i morfologiske karakteristikk av planter. Bruk digital image analyse programvare teknologi kan overvinne feil av måling skyldes menneskelige feil, som pleier å øke antallet og størrelsen av prøver også øke. Protokollen kan brukes for alle typer beskjære, men er spesielt egnet for grovfôr eller gress, der planter er små og tallrike. Torv prøver består av aboveground biomasse og en øvre laget til dybden av maksimal rhizome utvikling, avhengig av arten av interesse. I studier, prøver er vasket fra jord og stolons/rotstokker rengjøres for hånd før analyse av digitalt bilde analyseprogramvare. Prøvene er ytterligere tørket i et laboratorium varme ovnen for å måle tørr vekt; Derfor for hver prøve er resulterende dataene lengde, tørr totalvekt og gjennomsnittlig diameter. Skannede bilder kan korrigeres før analyse av unntatt synlig unødvendige deler, som gjenværende røtter eller blader ikke fjernet med rengjøringen. Faktisk har disse fragmentene vanligvis mye større diameter enn stolons eller rotstokker, så de kan bli lett ekskludert fra analyse ved å feste minimumsdiameteren som ikke anses objekter. Stolon eller rhizome tetthet per areal kan deretter beregnes basert på utvalgsstørrelsen. Fordelen med denne metoden er rask og effektiv måling av lengden og gjennomsnittlig diameter på stort utvalg antall stolons eller rotstokker.
Studiet av anlegget morfologi løses stor grad i alle disipliner planter vitenskap inkludert økologi, agronomy, biologi og fysiologi. Anlegget rotsystemet er mye hadde sin betydning i stressmestring, jord stabilitet, plantevekst og produktivitet. Stolons og rotstokker er også mye studert for sin rolle i anlegget forplantning strategier, recuperative evne og karbohydrat lagring. Stolons og rotstokker er endret stammer som vokser horisontalt, enten over bakken (stolons) eller under-bakken (rotstokker). Stolons og rotstokker inneholder også regelmessig plasserte noder og internodes, samt meristematisk noder som kan gi opphav til nye røtter og skyter1. Det har vært et stort antall studier på forskjellige emner gransker røtter, stolons og rotstokker ulike planter2,3,4,5,6,7, 8. Roten systemer, stolons og rotstokker av turfgrasses behandles på grunn av deres betydning i torv kvalitet9, våren grønn opp etter vinteren dormancy10, og slitasje toleranse og recuperative evne til11. Videre studeres disse organene andre avlinger, turfgrasses som ris12, soyabønner4, og mais13og beite der lateral stammer spille en nøkkelrolle i jord erosjon kontroll5.
Root lengde tetthet (roten lengde per jord volum) og gjennomsnittlig diameter måles vanligvis bruker skanning programvare3,4,5,9,14,15, 16,17,18. Omvendt, lengde og diameter på stolons eller rotstokker måles vanligvis med en linjal og caliper3,19,20 krever betydelig tid og arbeid21,22 , 23 , 24. dermed de måles ofte i et begrenset antall stolons eller rotstokker11,20,25 og er ofte begrenset til morfologiske karakterisering av linjeavstand planter bare. Studiet av stolon og rhizom egenskaper i en moden baldakin innebærer prøvetaking store mengder biomasse slik at vanligvis bare stolon og rhizom tørrvekt tetthet (tørr vekt per enhet av overflaten) bestemt7,11, 26 , 27. stolon tørr masse, faktisk kan være lettere målt enn stolon lengde og diameter ved tørking prøver i en ovn. Stolon lengde er imidlertid en viktig arter og varietal tegn som ikke er godt knyttet til tørr masse. En fersk studie på snikende flerårige ryegrass (Lolium perenne) har vist at prøver med høye stolon lengde tetthet ikke gjorde nødvendigvis har høy stolon vekt tetthet6.
Bildeanalyse systemer gjøre analyse av røtter raskere28,29, mer nøyaktig og mindre utsatt for menneskelig feil30,21 enn tradisjonelle, manuelle metoder31,32, 33. i tillegg disse systemene gir høy god og lett-å-bruk verktøy inkludert lys, optisk oppsett og oppløsning, som er ofte kalibrert for hvert skannet bilde34. Pornaro et al. 24 vist at WinRHIZO systemet, en bildet analysesystem spesielt designet for måling av vasket røtter, kan gi en alternativ metode for å analysere stolon og rhizom egenskaper mer fullstendig enn dagens metoder ved å overvinne måling feil forårsaket av menneskelig feil. For en morfologiske beskrivelse og kvantitativ informasjon om stolon og rhizome, kan bildeanalyser systemer brukes til å analysere en rekke prøver raskt, selv med store mengder biomasse, slik at økt statistiske presisjon. Derfor gir rot analyse programvarepakkene en alternativ, pålitelig og hurtig metode for å studere vekst og morfologi av stolons og rotstokker annen plante arter24.
Vi presenterer et eksperiment i nordøstlige Italia for å studere stolon og rhizom utvikling av fire kultivarer av bermudagrass (Cynodon spp.). Studiet som mål å øke kunnskap om utviklingen av stolons og rotstokker seeded (“LaPaloma” og “Yukon”) og vegetative (“Patriot” og “Tifway”) kultivarer av bermudagrass. Eksperimentet ble etablert i mai 2013, og torv trykkprøver ble innsamlet over tre prøvetaking datoer per år, fra høsten 2013 til sommeren 2015 [mars (før grønne opp), juli (full vekstsesongen) og oktober (før vinteren dormancy)]. For beskrivelse og forklaring av denne metoden brukte vi prøver innsamlet sommeren andre vekstsesongen (juli 2014), som store biomasse av prøvene nå berettiget behovet for en rask analyse. WinRHIZO, en digital image-analyse programvare verktøyet spesielt beregnet på vasket rot målinger, ble brukt til å bestemme stolon lengde tetthet og gjennomsnittlig diameter.
Protokollen beskrevet her ble utviklet og evalueres for studier av turfgrasses. Men kan det brukes over en rekke stoloniferous eller rhizomatous arter med justeringer etter sine morfologiske kjennetegn, miljøforhold og prøve rengjøring presisjon.
Gjennomsnittlig diameter beregnet ved hjelp av denne protokollen kan ikke sammenlignes internode diameter målt med en tykkelse. Digitalt bilde analysen inneholder noder og internodes i beregningen av gjennomsnittlig diameter, som er forholdet mellom totalt projeksjon overflaten og total lengde. Som diskuteres av Pornaro et al. 24, gjennomsnittlig diameter oppnådd for bermudagrass stolons med WinRHIZO systemet overvurdert gjennomsnittlig diameterverdier målt med tykkelse på internode. Stolon diameter brukes vanligvis til å beskrive diameteren på stolon internodes og er en felles parameter brukt til botaniske beskrivelse18,25. Derfor Pornaro et al. 24 påpekte at gjennomsnittlig diameter anslått gjennom WinRHIZO og manuelt målt internode diameter beskrive to forskjellige morfologi aspekter.
Tiden det tar å utføre denne protokollen er en begrensende faktor for rutinemessig analyse. Den mest tidkrevende fasen er rengjøring av prøvene (trinn 2.4). Basert på vår erfaring, rengjøring ett torv utvalg med store mengder biomasse (dvs. 20 x 20 cm) krever omtrent tre personer jobber for 2 til 4 timer. Som beskrevet i protokollen, er rengjøringen nødvendig for både digital analysesystem og når du bruker caliper og hersker. Når prøver består av et begrenset antall stolons/rotstokker, ligner tiden nødvendig å samle inn data med de to metodene. Men som utvalgsstørrelsen er økt, har programvarebaserte metoden ikke en gang øke, som den eneste begrensende faktoren er areal på skanneren. Tvert imot, øker tiden nødvendig å måle organer med linjalen og tykkelse med antall stolons eller rotstokker komponere prøven.
Studiet av stolon og rhizom trekk i eldre turfgrasses har alltid vært basert på måling av internode lengde og diameter og masse tørr vekt7,11,26,27. På grunn av den store tid å behandle prøver og nedgangen i nøyaktighet med økningen av utvalgsstørrelsen, bør manuelle målinger begrenses til et lite antall stolons eller rotstokker11,20,25. Som sådan, kan de bare være egnet for enkelt-planter. Fordelen med en bilde analysesystem over tradisjonelle metoder er at det som kan måle lengden av store stolon eller rhizome prøver og beregne både lengden tetthet og egenvekt (vekt lengde ratio).
Denne protokollen gir måling av stolon og rhizom og beregning av lengde tettheter i prøver med store biomasse (som stolon eller rhizome vekt er parameterne brukes morfologi beskrivelse). Stolon og/eller rhizome lengden kan være en viktig parameter i mange studier som ikke kan vurderes med gjeldende teknikker. Studier på ulike torv arter6 har vist at stolon vekt og lengde tettheter ikke er alltid er korrelert, indikerer at det kan være ønskelig å måle flere parametere for å tilstrekkelig vurdere stolon og rhizom systemet. Denne metoden bør være spesielt egnet for sorten eller kulturelle ledelse praksis sammenligning.
Flere trinn i protokollen er avgjørende for en vellykket estimering av lengden og gjennomsnittlig diameter på stolons og rotstokker. På grunn av høye variasjon av anlegget morfologi under ulike miljøforhold, antall prøver (utvalgsstørrelsen) og grunnflate dimensjonene som skal Samples (eksempel dimensjon) bør vurderes nøye og være så representant som mulig av befolkningen for å redusere data variasjon. Videre rengjøring røtter og blader fra stolons før analyse er grundig arbeid krever spesiell oppmerksomhet å unngå overestimations. Til slutt, før bildebehandling, anbefales det å nøye velge bredden på diameter klasser og minimum diameter bruker programvarealternativer for å utelukke alt som ikke er en stolon eller rhizome fra analyse. Hvert eksperiment krever valg av en laveste diameter, som diameteren varierer med arter og miljømessige forhold, herunder kulturelle praksiser.
The authors have nothing to disclose.
Ingen.
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 |