ליזר מהיר גשוש שיטה מקלה על קביעת פולשני צור-חינם של תכונות תרמיות ליף

Biochemistry

Your institution must subscribe to JoVE's Biochemistry section to access this content.

Fill out the form below to receive a free trial or learn more about access:

 

Cite this Article

Copy Citation | Download Citations

Buyel, J. F., Gruchow, H. M., Wehner, M. A Rapid Laser Probing Method Facilitates the Non-invasive and Contact-free Determination of Leaf Thermal Properties. J. Vis. Exp. (119), e54835, doi:10.3791/54835 (2017).

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the english version. For other languages click here.

Abstract

צמחים יכולים לייצר חומרים יקרי ערך כגון מטבוליטים משניים וחלבונים רקומביננטיים. הטיהור של האחרון מביומסה צמח יכולה להיות יעילה על ידי טיפול בחום (לבן). מנגנון לבן יכול להיות מתוכנן בצורה מדויקת יותר אם תכונות תרמיות של העלים ידועות לפרטיהם, כלומר, את היכולת החומה הסגולית ומוליכות תרמית. מדידת הנכסים אלה היא זמן רב ועבודה אינטנסיבית, ובדרך כלל דורשת שיטות פולשניות כי פנו המדגם ישירות. זה יכול להפחית את תשואת המוצר ועלול להיות בקנה אחד עם דרישות בלימה, למשל, בהקשר של ייצור נאות. כדי לטפל בבעיות אלה, שיטה לא פולשנית, ללא קשר פותחה הקובע את קיבולת חום סגולי מוליכות תרמית של עלה צמח שלמים כדקה. השיטה כרוכה ביישום דופק לייזר קצר של אורך מוגדר ועוצמת אל אזור קטן שלמדגם עלה, גרימת עלייה בטמפרטורה זו נמדדת באמצעות חיישן אינפרא אדום קרוב. גידול הטמפרטורה משולב עם תכונות עלה ידועות (עובי וצפיפות) כדי לקבוע את קיבולת החום הסגולית. מוליכות התרמית ואז מחושבת על בסיס הפרופיל של הירידה בטמפרטורה עוקבת לוקחות קרינת תרמית מעבר חום בהסעה בחשבון. החישובים הקשורים היבטים קריטיים של טיפול מדגם נדונים.

Introduction

עיבוד בקנה מידה גדול של חומרים ביולוגיים בדרך כלל דורש צעדים-טיפול בחום כמו פיסטור. ציוד תהליכים כאלה יכול להיות מתוכנן בצורה מדויקת יותר אם תכונות תרמיות של חומרים הביולוגיים מאופיינות היטב, כולל קיבולת החום הסגולית (ג, עמ 'הים) ו מוליכות תרמית (λ). פרמטרים אלה ניתן לקבוע בקלות לנוזלים, השעיות homogenates ידי calorimetry 1. עם זאת, פרמטרים כגון מדידה בדגימות מוצקות יכולים להיות עבודה אינטנסיבית, ולעתים קרובות דורשים מגע ישיר עם המדגם או אפילו חורבנה 2. לדוגמה, טכניקות photothermal דורשים מגע ישיר בין המדגם לבין גלאי 3. מגבלות אלו מקובלים במהלך עיבוד מזון, אך אינם עולים בקנה אחד עם תהליכי פיקוח הדוק כגון ייצור של חלבונים הביו-פרמצבטיקה בצמחים בהקשר של תרגול 4 ייצור נאותים. אניn בהקשר כזה, חזר (למשל, שבועי) ניטור של תכונות תרמיות שיידרש במהלך תקופת צמיחת שבעה שבועות עבור צמחים בודדים ככלי בקרת איכות. אם ניטור כזה ידרוש וצורכים עלו לכל מדידה, לא יהיה שום ביומסה עזבה לעבד בזמן הקציר.

בנוסף, שימוש בחלקים עלה רק במקום יגרום ופצע למפעל ולהגדיל את הסיכון של נמק או זיהום הפתוגן, שוב מצמצמים את התשואה התהליך. הסבירות של זיהום הפתוגן עלולה להגביר גם אם שיטה עם מקשר ישיר המדגם תשמש, גרימת הסיכון שאירוע האצווה כולה של צמחים יכולה להידבק באמצעות מגע עם מכשיר חיישן מזוהם. יש היבטים בדומה להיחשב לניטור של הצמח מדגיש כמו בצורת, למשל, בהקשר ecophysiological. לדוגמא, אובדן מים מנוטר לעתים קרובות על ידי שינוי ביומסה הטרי, מחייבת Tre פולשניתatment של הצמחים תחת חקירה 5, למשל, לנתח עלה. במקום זאת, קביעת קיבולת החום הסגולית, אשר תלויה את תכולת המים מדגם, באופן בלתי פולשני כמו לתאר כאן, יכול לשמש כפרמטר פונדקאי עבור מצב הידרציה של צמחים. בשני התרחישים (ייצור תרופות ואקופיזיולוגיה), מדגיש מלאכותי המושרה על ידי שיטות מדידה הרסניות או פולשני יהיה מזיק כפי שהם יכולים לעוות את נתוני הניסוי. לכן, שדווחו בעבר שיטות פלאש 6 או את המיקום של דגימות בין צלחות כסף 7 אינן מתאימות תהליכי ניסויים כאלה, כי הם גם דורשים מקשר ישיר המדגם או הם הרסניים. פרמטרי ג p, s ו- λ צריכות להיקבע על מנת לעצב המכשור הטכנולוגי עבור צעד לבן שיכול לפשט טיהור מוצר ובכך להפחית את עלויות ייצור 8-10. ג השניp, s ו- λ כעת ניתן נחוש במהירות על ידי לייזר אינפרא אדום ליד מגע ללא שאינו הרסני (NIR) חיטוט בצורה עקבית לשחזור 11 ו שיטה חדשה זו יוסבר בהרחבה בהמשך. התוצאות שהתקבלו בשיטה זו נעשה שימוש מוצלח לדמות העברת החום עלי טבק 12, המאפשר את העיצוב של ציוד עיבוד מתאים ובחירת המתאימים פרמטרים כגון טמפרטורה הלבנה.

השיטה קלה להקים (איור 1) ויש לו שני שלבים, מדידה וניתוח, שכל אחת מהן כולל שני שלבים עיקריים. בשלב המדידה, מדגם עלה מחומם ראשון באופן מקומי על ידי דופק ליזר קצר וטמפרטורת הדגימה המירבית היא רשמה. פרופיל הטמפרטורה של המדגם נרשם ואז למשך תקופה של 50 s. בשלב הניתוח, נכסים עלו כגון צפיפות (בקלות ובמדויק שקבעו measurem pycnometricאף אוזן גרון) משולב עם טמפרטורת הדגימה המירבית לחשב ג p, s. בשלב השני, פרופיל הטמפרטורה עלה משמש כקלט עבור משוואת מאזן אנרגיה, לוקח הולכה, הסעה וקרינה בחשבון, כדי לחשב λ.

הוראות צעד-אחר-צעד מפורטות ניתנים באזור פרוטוקול והרחיב על תוכן הסרטון מלווה. מדידות אופייניות מכן מוצגות בסעיף התוצאות. לבסוף, את היתרונות ומגבלות של השיטה מודגשות בסעיף הדיון יחד עם שיפורי פוטנציאל ויישומים נוספים.

איור 1
איור 1: מנגנון המשמש כדי לקבוע מאפיינים עלו תרמית. א. תצלום של המנגנון המדידה ששימשו לקביעת קיבולת חום סגולי מוליכות תרמית של leAves. ההתקנים ההיקפיים (המחשבים, אוסצילוסקופ) אינם מוצגים. B. ייצוג סכמטי של מנגנון המדידה. הליזר ואת הציוד מחובר מודגשים באדום, גלאי NIR למדידת טמפרטורה מוצגים סגול, מדגם העלה ירוק חיישן כוח פוטו-דיודה הוא כחול. ג. ציור של האלמנטים של ההתקנה המדידה עם אותו קוד הצבע כמו ב בר הגודל מצביע 0.1 מ '. D. תמונת מסך הממחיש את האלמנטים המאפיינים את תוכנות שליטת ליזר. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

לגידול צמחים 1. הכנת דוגמאות

  1. רוקן כל בלוק צמר סלעים עם 1-2 ליטר מים ללא יונים, ובהמשך עם 1 ליטר של 0.1% [M / V] פתרון דשן. מניחים טבק אחד (טבק או נ benthamiana) זרע כל בלוק סומק בעדינות עם 0.25 ליטר של תמיסת הדישון ללא שטיפת הזרע.
  2. ולטפח את הצמחים במשך 7 שבועות בחממה או phytotron עם 70% לחות יחסית, photoperiod 16-שעות (180 μmol s - 1 מ '- 2; λ = 400-700 ננומטר) ובטמפרטורה 25/22 ° C אור / חושך מִשׁטָר.
  3. הזז את הצמחים למנגנון המדידה. אם הצמחים הם נייחים, דפים בודדים קציר למדידת תכונות תרמיות.

2. קביעה ליף עובי וצפיפות

  1. קבע את עובי עלה
    1. כן פתרון agarose 2% [M / V] ב פוספט שנאגר מלוח (PBS)חיטוי זה. תנו פתרון להתקרר עד 40 ° C ולהטביע מדגם עלה להציב בצלחת פטרי. לחזק את agarose על ידי הנחת צלחת פטרי במקרר ב 4 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות.
    2. חותכים את גוש agarose לפרוסות 200 מיקרומטר באמצעות vibratome עם זווית חיתוך סכין גילוח של 15 מעלות. השתמש מהירות חיתוך של 1.0 מ"מ s -1 ו אמפליטודה של 0.5 מ"מ.
    3. הר לחמישה חלקים עלה משוכל בשקופית זכוכית באמצעות cyanoacrylate בתור מקבע. קבע את העובי עלה תחת מיקרוסקופ עם 20 × אובייקטיבי עיני עם 10 × גדלה, תוך שימוש בכלי המדידה מובנה בתוך תוכנת מיקרוסקופ פי הוראות היצרן.
    4. קבע את העובי עלה ב אזורים מדגמים בלי ורידים.
    5. לחלופין, לקבוע את עובי עלה עם-מד חיוג בכל אזור וריד-חינם של הלהב עלה. ודא-מד חיוג מוחזק בניצב למישור של הלהב עלה.
      CAUTION: Cyanocrylate הוא מגרה את העור ועלול גם להדביק את האצבעות יחד אם לא לטפל בזהירות.
  2. לקבוע את הצפיפות עלה
    1. מהי מסת ריק 0) של pycnometer יבש, ואז למלא אותו במים ולקבוע את המסה שוב '1). יבש את pycnometer לחלוטין, למקם עלה פנימה לקבוע את המסה (m 2) פעם נוספת. עם עלה פנימה, בזהירות למלא את pycnometer במים לקבוע את המסה (m 3).
    2. חשב את צפיפות עלה (תהלים) באמצעות משוואה 1.
      משוואה 1: משוואה

3. קביעת הילוכים ספקטרלית השתקפות של עלים

  1. מניחים עלה בתא מדגם של ספקטרופוטומטר UV / VIS על ידי תיקון זה בין מלחציים מחזיק-המדגם. עבור מדידות שידור, מעמיד את העלה מול det Ector. עבור השתקפות מדידות מעמידות את עלו בחלק האחורי של חדר זיהוי.
  2. הפעל את תוכנת בקרת ספקטרופוטומטר. בחר ספקטרום מ 900 ננומטר ננומטר 1600. התחל סריקה חדשה ולהקליט את הערכים לתיבת הילוכים T) והשתקפות R) המוצגת על-ידי תוכנת ספקטרופוטומטר UV / VIS, המבוססת על עקומת רפאים.
  3. לבצע את כל המדידות עם שלושה ביולוגים משכפלים לפחות. הגדל את מספר משכפל הביולוגי עד חמש או יותר אם איכות מדגם הטרוגנית ניתן לצפות, כלומר, וריאציה במורפולוגיה עלה משטח ועובי.
  4. חשב את הכוח לתיבת הילוכים (P T) והשתקפות (P R) על ידי הכפלת T μ הנמדד או ערכי R μ ידי לייזר P כוח לייזר נמדד על פי משוואות 2 ו -3.
    משוואה 2:ftp_upload / 54,835 / 54835eq2.jpg "/>
    משוואה 3: משוואה
    הערה: השידור ניתן לקבוע גם עם חיישן פוטו-דיודה בזמן המדידה (ראה 6.3).

4. מגדירים את מכשיר המדידה

  1. הר לייזר דיודה חד בר סיבים מצמידים NIR (אורך גל = 1,550 ננומטר) לצינור בקוטר 25.4 מ"מ על בעל נירוסטה. חבר הבקר כדי להגדיר את כוח פלט (לייזר P) של לייזר NIR 4-6 W.
  2. מניח עדשה דו-קמורה עם אורך מוקד של 25.4 מ"מ בסוף החרוט להתאים את רוחב הקורה עד 13 מ"מ.
  3. מניחים חיישן כוח פוטו-דיודה 354 מ"מ מתחת לחלק התחתון של העדשה. ואז להחליש את פוטודיודה ידי הצבת מסנן צפיפות ניטרלי עם צפיפות אופטית של 1.0 ו שכבת קרמיקה 22 מ"מ מעל החיישן.
  4. חבר את חיישן כוח פוטו-דיודה כדי אוסצילוסקופ באמצעות כבל קואקסיאלי.
  5. לְחַבֵּרמסגרת 10 ס"מ 10 × שהינו אזור חשיפה 6 × 6 ס"מ המדגם עם פיגום של ההתקנה מדידה בגובה של 308 מ"מ מתחת העדשה (איור 1). תקן את העמדה עלה בחלל על ידי הרכבה אותו חזרה אל מסגרת סנטימטר 10 × 10.
  6. חבר גלאי NIR למחשב האישי באמצעות כבל אפיק טורי אוניברסלי (USB) ולהתקין את התוכנה ממשק הגלאי.
  7. מניחים את גלאי בזווית של 45 מעלות אל קרן הלייזר 135 מ"מ מעל שכבת קרמיקה. יישר את אזור המדידה של הגלאי למקום הליזר על המדגם על ידי שינוי מיקום חיישן הזווית עד אות הטמפרטורה המקסימלית הוא ציין.
  8. השתמש בתוכנת ממשק שליטה לייזר כדי להתאים את כוח לייזר הפלט 5 W ואת משך הדופק לייזר 0.5 s. בחר את פקודת "בקרת זרם" בחלון אפשרויות שליטה מתחת הייצוג הגרפי של כוח הליזר ולהתאים את כוח הליזר על ידי הקלדה "5" אל & #34; כוח [W] ". שדה התאם את משך הדופק לייזר על ידי הקלדת" 0.5 "ל-" שדה זמן [s] ".
  9. כדי לקבוע את כוח לייזר מוחלטת עבור כל קבוצה של ניסויים, להחליף את חיישן הכוח photodiode עם חיישן כוח בולם תרמיקות קרקע בסוף כל סט של ניסויים ולמדוד את כוח לייזר פלט עבור 20 שניות בלי דוגמה.

5. מכינים את הדוגמות ליף

  1. השתמש עלים בשלמות וללא נזק למדידות.
  2. אם רלבנטית לבדיקת, לחקות סוגי הנזק עלה טיפוסי על ידי פירסינג עלה עם אזמל, משפשף את העלה בין כפפות לטקס, חשיפת עלה ל להבה פתוחה או קרן לייזר במשך 2-3 שניות, או משתמשים בשיטות אחרות כדי לדמות אחרים סוגים של נזק.
  3. בזהירות אך במהירות הר המדגם עלה בין מלחציים מחזיק-המדגם.

6. קחו את מדידות הטמפרטורה

  1. יש להימנע ממגע ישיר בין העלה לבין הקרמיקההמחליש הממוקם מעל חיישן פוטו-דיודה כדי למנוע העברת חום מלאכותית המפריעה חישוב ג p, s ו- λ (ראה סעיף 9).
  2. השתמש בתוכנת מדידת הטמפרטורה לאסוף את פרופיל הטמפרטורה של המדגם עלה עבור סכום כולל של 60 שניות באמצעות גלאי NIR. ראשית, להקליט את הבסיס הטמפרטורה במשך 10 שניות, ולאחר מכן להפעיל את הלייזר על 0.5 s ולהמשיך איסוף נתונים עבור 49.5 s.
    1. התחל מדידה על ידי לחיצה על "מדידה" ולאחר מכן "חדשה ומדידה". לאחר מכן לחץ על החץ הירוק מעל הייצוג הגרפי של הפרופיל התרמי. שמור את פרופיל הטמפרטורה על ידי לחיצה על הסמל "השמור" (דיסק מסוגנן) מעל הייצוג הגרפי של הפרופיל.
  3. אשר את כוח לייזר מועבר באמצעות חיישן כוח פוטו-דיודה ידי חישוב ההפרש אות למדידות עם ובלי מדגם עלה באמצעות אוסצילוסקופ מחוברלחיישן כוח פוטו-דיודה באמצעות כבל קואקסיאלי (איור 2).
    1. לקבוע את גובהו של שתי חביות (f 1, S ו- f 2, S) בפרופיל מתח רכשה עם האוסילוסקופ.
    2. חזור על המדידה מבלי מדגם עלה כהפניה 1,0 ו- F 2,0). חישוב שידור μ T כיחס בין המדידות הללו על פי משוואה 4 (ראה גם איור 2).
      משוואה 4: משוואה

איור 2
איור 2: מדידת הולכה עלה באמצעות חיישן כוח פוטו-דיודה. א. פרופיל מתח אופייני עבור ניסוי אסמכתה מבלי מדגם עלה מדמיין באמצעות אוסצילוסקופ. B. פרופיל מתחעם מדגם עלה רכוב במנגנון. בשני המקרים, כוח הליזר המועבר עומד ביחס לכל אחד משני האגפים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

7. חשב את קיבולת החום הסגולית של המדגם ליף

  1. חשב את ההבדל הטמפרטורה המקסימלית ΔT [K] במהלך הדופק לייזר על ידי הפחתת הטמפרטורה בחדר T 0 [K] מן x ma T הטמפרטורה עלה מקסימלית [K] (משוואה 5).
    משוואה 5: משוואה
  2. חשב את האנרגיה הנספגת ע"י עלה (E S [J]) על בסיס משך הדופק כוח לייזר לייזר יעיל (משוואה 6), כאשר P R [W] היא הכוח הלייזר משתקפת ו- P T [W] הוא לייזר משודר כּוֹחַ.
    Equation 6: משוואה
  3. לחשב את המסה של האזור עלה מחוממת 'S [ק"ג]) באמצעות משוואה 7, שבו d S [מ] הוא עובי עלה פי 2.1), r לייזר [מ] הוא רדיוס של המקום לייזר, V S [ מ '3] הוא נפח העלה המחומם, ו ρ S [קילו מ -3] היא הצפיפות עלה פי 2.2).
    משוואה 7: משוואה
  4. חישוב ג p, s [J קילו -1 K -1] על פי משוואה 8 על ידי חלוקת S E האנרגיה הנספגת ע"י המוצר של S המסה m באזור העלה המחומם ΔT הבדל הטמפרטורה המקסימלית.
    משוואה 8: משוואה

8. הכינו את נתוני פרופיל טמפרטורה עבור Thermחישובים אל מוליכות

  1. השתמש בפקודה "ייצוא" של תוכנות שליטה חיישן NIR לייצא את הנתונים הגולמיים זמן וטמפרטורה כקובץ .dat * ופתח את הקובץ במעבד גיליון אלקטרוני.
  2. החל 1: 100 הפחתות נתונים, למשל, באמצעות נקודה "IF (MOD (ערך; 100) = 0;;" x "" 0 ")" פקודה, וכתוצאה מכך צפיפות נתונים של נתונים אחד לכל 0.1 שניות.
  3. חשבתי את B T טמפרטורת הבסיס הממוצע [° C] עבור כל פרופיל טמפרטורה מעל 10 s הראשונית של מדידה, שבמהלכו הליזר היה עדיין כבוי. ואז, לחשב את ההבדל בין T B ואת T טמפרטורת הסביבה בפועל 0 [° C].
  4. השתמש הבדל זה בנפרד לנרמל כל פרופיל על ידי העברת אותו לכיוון T 0 (y-נורמליזציה), למשל, אם T B - T 0 = 2.0 K, כך להפחית 2.0 K מכל ערך הטמפרטורה טמפרטורה profile (איור 3 א).
  5. לנרמל את הזמן לתאם של כל פרופיל טמפרטורה (x-נורמליזציה) על ידי מחיק כל נתונים מצביעים לפני טמפרטורת הדגימה המירבית (מקסימום T) ולהקצות ערכי זמן חדשים החל t = 0 עבור T מקס (איור 3 ב).
  6. מסך כל פרופיל עבור משמרות טמפרטורה פתאומיות, כלומר, הבדלי טמפרטורה, כי הם יותר משלושה פעמים את רמת רעש הבסיס, שהוא בדרך כלל 3 × 0.31 K ≈ 1.0 ק סר אזורים אלה מהסט משום שהנתונים הם מתאימים במדידה חפצה (איור 3 ג ).
  7. התאם פונקצית דעיכה מעריכית (משוואה 9) לנתונים באמצעות מעבד גיליון אלקטרוני, שבו T t [K] הוא הטמפרטורה מדגם עלה המצוידת בזמן t [s], T 0 היא טמפרטורת הסביבה, A [K] הוא משרעת ו t 1 [s] קבוע הדעיכה (איור3D).
    משוואה 9: משוואה
  8. השתמש בפונקציה המצוידת לחשב את הירידה בטמפרטורה במדגם עלה מ 0-80 שניות אחרי דופק הליזר.
  9. להפוך את נתוני הטמפרטורה הנמדדת [° C] סולם [K] על ידי הוספת ערך של 273.15 לכל נקודה נתוני טמפרטורה (איור 3E).

איור 3
איור 3: תוכנית עיבוד נתונים לחישוב λ. א. לאחר הפחתת נתונים, פרופילי הטמפרטורה הם מנורמלים לטמפרטורת הסביבה. B. לאחר מכן, כל נקודות הנתונים לפני שטמפרטורת הדגימה המירבית (מקסימום T) יוסרו. ג. חפצי מדידה (המוצג במערכת "עולה בקנה אחד" נתונים) מזוהים מבוססים על טמפרטורת משמרות גדולה יותר הפעמים רי רעש הבסיס והוציא מן הנתונים לפני הולם פונקציה מעריכית. D. סקלת הטמפרטורה צלזיוס מומר סולם קלווין. א עבור כל פרק זמן, λ מחושבת על בסיס פרופיל הטמפרטורה. F. חלון של 20 שניות מוגדר בהם שינוי הטמפרטורה רלוונטי ניתן לצפות. G. בהתבסס על חלון הזמן שנבחר, סטיית הממוצע ורמת מחושבים עבור λ. H. נציג תוצאות עבור שני מדגם עלה שונים נ tabacum. חצים וקווים אורנג מצביעים על ההשפעה של צעד העיבוד המקביל על הנתונים המוצגים. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

חישוב 9. של מוליכות תרמית של המדגם ליף

  1. חשב את הטמפרטורה differeNCE בין המדגם עלה ואיכות הסביבה עבור כל מרווח 0.1-ים על פי משוואה 10, כאשר x ΔT [K] ההבדל הטמפרטורה, T t [° C] היא הטמפרטורה מדגם עלה מצויד ו- T 0 [° C] את טמפרטורת סביבה (3E איור).
    משוואה 10: משוואה
  2. נניח כי ירידת הטמפרטורה היא בשל ההשפעה המשולבת של העברת חום הסעה, קרינה תרמית הולכה תרמית. השתמש מאזן האנרגיה המתאים (משוואה 11) כבסיס לחישוב λ, שם Temp ΔE [J] הוא ההבדל האנרגיה התרמית של המדגם בשתי נקודות רצופות זמן, ΔE rad [J] ההבדל אנרגיה בשל לקרינה תרמית, מרת ΔE [J] הבדל האנרגיה בשל מעבר חום בהסעה, ו Δ; מנצח E [J] הבדל האנרגיה בשל הולכה תרמית.
    משוואה 11: משוואה
  3. תחליף את התנאים הכלליים במאזן האנרגיה עם התכונות הפיסיקליות בפועל מניב 12 משוואה, שבו ΔT t [K] הוא ההבדל הטמפרטורה מדגם עלה מצויד, ε emissivity unitless, [ק"ג של -3 K -4] σ סטפן -Boltzmann מתמדת, rad'2] באזור של קרינה תרמית, h [J s -1 מ -2 K -1] מקדם מעבר חום בהסעה, A המרה [מ' 2] באזור מעבר חום בהסעה, A מנצח'2] בתחום הולכת תרמית ואני [מ] האורך האופייני.
    משוואה 12:
    משוואה
  4. חשב את Charal אורך cteristic המבוסס על המתאם: L = V / A.
  5. השתמש S מדגם נפח V מחוממת ואזור חתך של המדגם עלה לחשב'2]. האזור עלה חתך מקביל מנצח על פי משוואה 13, כאשר A מנצח הוא האזור בו הולכה מתרחשת, לייזר r הוא רדיוס של המקום לייזר ו- s d הוא עובי עלה.
    משוואה 13: משוואה
  6. לחשב rad ו- A המרה על פי משוואה 14, כאשר A לייזר הוא האזור של המקום לייזר.
    משוואה 14: משוואה
  7. משוואות תחליף 9, 12 ו -13 לתוך משוואת 11 ולפתור האחרון עבור λ, מניב משוואת 15 שבו ליזר t הוא tהוא משך הדופק לייזר [s].
    משוואה 15:
    משוואה
  8. נניח שווי של 0.94 עבור ε ולחשב λ עבור כל מרווח 0.1-הזמן מעל 20 שנות ה הראשונה של פרופיל הטמפרטורה. ממוצע 200 ערכים עבור λ שהושגו בדרך זו ולחשב את סטיית התקן (איור 3F - H).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

מדידה ליף מאפיינים

בשיטה המיקרוסקופית לעיל, עובי עלה של 0.22-0.29 × 10 - 3 מ 'נקבע לשני tabacum נ (0.25 ± 0.04 × 10 - 3 מ', n = 33) ו נ benthamiana (0.26 ± 0.02 × 10 - 3 מ ', n = 24), שהוא גם בתוך 0.20-0.33 × 10 - מגוון מ 3 שדווח בעבר עבור העלים של מיני צמחים שונים 3. קביעת העובי עם מד-בחיוג ניב ערכי ~ 0.28 × 10 - 3 מ '(n = 10), אשר היה בתוך סטיית תקן אחת של תוצאות מהמדידה המיקרוסקופית. לפיכך, המדידה-מד חיוג עשויה להיות מועדפת על פני השיטה המיקרוסקופית לקביעת עובי ביישומים שגרתית כפי שהייתה קל יותר ליישםאת התוצאות עבור ג p, s ו- ʎ סטו פחות מ -10% מן טכניקת עבודה אינטנסיבית יותר. צפיפות tabacum נ ועלים נ benthamiana היה 750 ± 10 ק"ג מ '- 3 (n = 20), אשר תואם את מ 631-918 ק"ג - 3 טווח שדווח בעבר עבור עלים במינים אחרים 3.

חישוב קיבולת החום הסגולי

פרופילי טמפרטורה שנאספו עבור מיני ניקוטיאנה הראו עלייה מהירה לאורך הזמן של דופק הליזר עד (מקסימום T) טמפרטורה המקסימלית הושג בתוך פחות מ 1 s. אחרי הדופק, הטמפרטורה ירידה אקספוננציאלית עד שהגיע טמפרטורת הסביבה (T 0) (איור 3 א - ה). קיבולת החום הסגולית p, s -1 K -1 עבור tabacum נ ו 2,252 ± 285 J ק"ג -1 K -1 עבור נ benthamiana. שתי הגדרות טיפוח משכים שמשו עבור כל מינים (ראה סעיף 1.2) אבל זה לא השפיע ג p, s (איור 4). עם זאת, ג עמ ', ערכים של ירד באופן ליניארי מן הישן (למטה) כדי צעיר (למעלה) עלים (R 2 = 0.85) במקרה של tabacum נ (איור 4 א), אשר מתואמים לתוכן מים [GG -1 ביומסה] אשר אותו קבע כהפרש של ביומסה רטוב בעת הקציר ואת המסה לאחר דגירה 72 שעות ב 60 ° C 11. המתאם הזה בין תוכן מי קיבולת חום סגולי היה בהסכמה עם תצפיות קודמות על ידי 13 סופרים אחרים. מתאם הפוך נצפה benthamia ננה (R 2 = 0.79), כאשר הפער בין יכולות חום הסגוליות של עלים של דרגות שונות של בשלות (למטה = ישנות; עליונה = הצעיר) היו רק 13% לעומת 21% עבור tabacum נ. הבדל זה עשוי לנבוע מהעובדה התכולה מי עלים של נ benthamiana הוא כמעט קבוע על הדרגות השונות של התבגרות עלה 11. ניתוח רגישות גילה כי הבדלי p c, s היו יחסים לתנודות פרמטרי המידות במשוואה 8. השפעת כוח ליזר משתקף ומשודר היה תת-מידתי, כי הפרמטרים הללו לא היו גורמים בודדים במשוואה 7. לפיכך, השפעת שגיאות בשני הפרמטרים האלה היה קטן יותר מאשר אלה בגלל תנודות בשערי כוח לייזר או טמפרטורת הסביבה. באופן כללי, נחשבת המדידה להיות חזק כי כל הפרמטרים מעורבים בחישוב ג עמ ', היה של קדםוריאציה של פחות מ -10% (איור 4C ו- D).

איור 4
איור 4: קיבולת חום סגולית וערכי מוליכות תרמית שנקבעו tabacum נ ו נ benthamiana. א. קיבולת חום סגולית מוליכות תרמית של tabacum נ משאיר על פי העמדה עלה על הצמח (למטה = עלים ישנים; באמצע = עלים בוגרים; עליון = עלים צעירים). כוכבים ומשולשים מצביעים צמחים שהיו 49 ו -56 ימים ההם, בהתאמה. B. קיבולת חום סגולית מוליכות תרמית של נ benthamiana עלים על פי העמדה עלה על הצמח. כוכבים ומשולשים מצביעים צמחים שעובדו בתוך phytotron או חממה, בהתאמה. ג. רגישות של ערכי קיבולת חום סגוליים לשינויים בפרמטרי הקלט. Triangles להראות ערכי קיבולת חום סגוליים הנובעים עלייה של 10% (אדומה, כלפי מעלה) או ירידה (כחולה, כלפי מטה) בפרמטרי מודל יחידים. D. רגישות של ערכי מוליכות תרמית לשינויים בפרמטרי הקלט. משולש לסמן ערכי מוליכות תרמית נעל הנובע עלייה של 10% (אדומה, כלפי מעלה) או ירידה (כחול, כלפי מטה) בפרמטרי מודל יחידים. ברים שגיאה ב A ו- B מציינים את סטיית התקן (n≥3), ואילו ב- C ו- D הם מייצגים את מגוון שלם של הערכים שהתקבלו במהלך ניתוח רגישות וריאציה 10%. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.

חישוב מוליכות תרמית

מוליכות התרמית (ʎ) חושבו ומפרופילי הטמפרטורה על ידי מעריכיםהולם (איור 3) בשילוב עם משוואות עבור העברת חום מוליך הסעה וכן קרינה תרמית. משוואה 15 הניבה ערכים ממוצעים של 0.49 ± 0.13 J מ - 1 s - 1 K - 1 (n = 19) עבור tabacum נ ו 0.41 ± 0.20 J מ - 1 s - 1 K - 1 (n = 25) עבור נ benthamiana. לא היה מתאם בין ʎ וגיל צמח או הגדרת טיפוח, למרות קורלציה בין הגיל עלה ʎ נצפתה עבור נ benthamiana (איור 4B), מסכימה עם שדווחו בעבר הבדלים תלוי גיל מיני צמחים אחרים 14. כפי שציינו קודם לכן, תכולת המים הייתה סיבה סביר להבדל זה משום שהוא נמצא להיות הומוגנית על פני העלים של משתנים לפדיון של נ benthamiana. במקום זאת, אנו משערים כי שינויים lרקמת EAF, למשל, רכב דופן תא, היו אחראי תצפית זו על ידי שינוי תכונות העברת חום של העלה ובכך להשפיע על הערך של ʎ. קביעת ʎ הייתה רגישה לשינויים בטמפרטורת הסביבה. ניתוח רגישות גילה כי תנודות של ± 2.3 K שינו את הערך של ʎ ידי 64-125%. יש פי משוואה 15, טמפרטורת הסביבה השפעה על ידי כוח של ארבעה על קרינה תרמית ובכך משפיע באופן ישיר על שווי ʎ.

הערכת מנגנון המדידה

אפשר היה להגדיר את מכלול המדידה בתוך 3 שעות. ברגע זה יהיה מלא, הסטארט-אפ הזמן של המערכת הייתה כ 15 דקות לכל סדרת מדידה. מדידות יחידות נדרשו פחות מ -3 דקות, כולל הכנת מדגם מחזור המדידה כולו. ניתוח של זמן החשיפה לייזר חשף כיזמן חימום של 0.5 s הביאה לעלייה בטמפרטורה של 19.9 ± 4.3 ° C (n = 55) היה את הפשרה הטובה ביותר בין ΔT גבוהה (מושגת על ידי פעימות לייזר ארוך) נדרש עבור יחס אות לרעש טוב (SNR) ו ΔT נמוך (מושגת על ידי פעימות לייזר קצר) נדרש כדי למנוע נזק לרקמות. משכי דופק עוד מ -0.5 s הביא לאובדן של המוני מן המדגם, כנראה המשקף את התאדות של מים ו / או נזק לרקמה עלה ככל שהטמפרטורה מדגם הגיע עד 70 מעלות צלזיוס, ואילו 42.9 רק ± 4.2 ° C (n = 55) נצפו פעימות לייזר של 0.5. משכים של פחות מ -0.5 שניות, רעש הטמפרטורה של ± 0.31 K (סטיית תקן, n = 25) היווה יותר מ -5% של ΔT ועל כן חלק ניכר ΔT. לעומת זאת, ברמה של 0.5 s הרעש היוו רק 2.5% של האות ובכך נחשב זניח. בנוסף, הדגימות לא לחמם יותר מ ~ 45 ° C, שהואטמפרטורה שצמחי הטבק יכולים להיחשף גם ב טרופי טבעיות גידול תת-טרופי שהוא מזיק רק למינים צמחיים הנמצאים בבתי גידול הטונדרה 15. צפיפות הכוח של הלייזר היה 170 כ"ס מ -2, ואילו קרינת השמש הטבעית היא בדרך כלל בטווח של 1.0-1.4 כ"ס מ -2 16,17. עם זאת, בשל הזמן הקצר מאוד של הדופק, מנה אנרגיה גבוהה יותר זה היה כנראה לא לגרום נזק לרקמות עלה כפי שצוין על ידי ניתוח מיקרוסקופי שפורסם לאחרונה 11. נתוני הטמפרטורה המשמשים לחישוב ʎ הוגבלו ל -20 s הראשונית לאחר דופק הליזר כי רק בתקופה זו עשה את הרעש (± 0.31 K) מהווה פחות מ -5% של אות הטמפרטורה של המדגם ובכך נחשב זניח. כאשר נתוני הטמפרטורה מעבר למסגרת 20 הזמן שימשו, הערכים שחושב ʎ ירד (איור 3F). הסבר אפשרי היה כי חלק מההנחותעשה לחישוב ʎ לא הגישו בקשות ערכים נמוכים של ΔT. במיוחד, המונח המתאר קרינת תרמית ב -15 משוואה אולי הושפע כמו שהוא מושפע הכח הרביעי של טמפרטורה. כמו כן, באזור עלה סביב נקודת המדגם חשופה הליזר שאולי התחמם מעט ובכך אולי לא היה את גוף הקירור האידיאלי הניח במודל צמצום x ΔT היעיל ובסופו של דבר ʎ מחושב.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

המגע ללא, שיטת מדידה בלתי הרסניות שתוארו לעיל ניתן להשתמש כדי לקבוע ג p, s ו- ʎ באופן סימולטני לשחזור. חישוב ʎ בפרט תלוי כמה פרמטרים רגישים שגיאים. אף על פי כן, ההשפעה של שגיאות אלה הייתה גם ליניארי או תת-מידתי, ואת המקדם שונה עבור כל הפרמטרים נמצאו פחות מ -10%. למרות השיטה יכולה אפוא להיחשב חזק, כמה שיפורים טכניים יכולים להתבצע כדי להפחית את המקורות הנותרים של שגיאה.

הרכבה מדגם לתוך המכלול הייתה מאתגרת מבחינה טכנית בגלל משטח עלה שטוח עדיף למדידה אבל המדגם טבעי יש משטח גלי. בעיה זו ניתן להתגבר באמצעות תכנון בעל מדגם ייעודי בגיאומטריות מותאמות בדיוק המדגם עלה, למשל, עובי עלה ורוחב, מהדק את המדגם מעדיףאורינטציה מסוגלת. גישה זו היה לבצע את המדידות יותר לשחזור, אך תפגע הטבע מגע ללא המדידה בגלל הקשר ההדוק בין המדגם בעל יידרשו למשוך את הדירה עלה לפני השטח. היתרונות של שימוש בסוג זה של בעל ולכן יהיו תלויים בהקשר של המדידה, כלומר, אם אופי הדיוק או מגע ללא המדידה הוא חשוב ביותר. לעומת זאת, שיקולים אלה לא ייתכן שיהיה צורך בכלל עבור עלים עם משטח שטוח מטבעו, למשל, אורז מינים קרובים.

מעבר חום בהסעה עקב תנועת האוויר בסביבה של המדגם צריך להישמר עד למינימום במהלך המדידות כי זה מאוד משפיע על חישוב של שני ג p, s ו- ʎ 18. המנגנון ולכן צריך להיות ממוקם הרחק זרמי אוויר שנוצרו על ידי מערכות מיזוג אוויר, רדיאטורים או ציוד אחר, כגון מחשב עםמאווררים נפרדים. זה חשוב גם בגלל שינויים בתוכן מי ביחס של העלים 19 שעשויים להתרחש לפני או במהלך המדידה עקב התאדות, אשר יכול להיות מוגבר על ידי תנועות באוויר 20, לא היוו במודל. לכן, מדידות, במיוחד עם דפים מנותקים, צריכות להתבצע במהירות כמתואר בסעיף בפרוטוקול כדי למנוע שגיאות במהלך רכישת נתונים. בעתיד, את ההשפעות של אידוי על המדידה עשויות להיות מופחתות או להימנע אם המדידה מתבצעת בתא מדידה מצורף חלקית לפחות עם בקרת לחות מיושמת.

הדיוק של ג p, s וערכי ʎ ניתן להגדיל על ידי מדידת הפרמטרים המשמשים במשוואות המקבילות ליתר דיוק. במקרה של ג p, s פרמטרים אלה הם כוח לייזר, מדגם טמפרטורה מקסימלית הסביבה נפח, כלומר, המוצר של lasאה נקודה באזור ועובי, וצפיפות מדגם (משוואה 8). הפרמטרים שני האחרונים צריכים להיקבע ניסויים המלווים את המדידה בפועל ואמינותן יכולה להשתפר אם מספר משכפל ביולוגי נציג נבדק. עם זאת, גם כאשר מדידת חיוג מד פשוט שמשה, הבדל עובי עלה לעומת ניתוח מיקרוסקופי היה רק 11%, אשר השפיעו על הערכים מחושבים עבור ג p, s ו- ʎ ידי באותה המידה. לעומת זאת, הטמפרטורות וכוח לייזר יכול להיות במעקב לאורך המדידה. הדיוק של ג p, s יכול להשתפר אם נתונים אלה באינטרנט משמשים במקום ערכים קבועים עבור כוח ליזר טמפרטורת הסביבה, ואת הנתונים נאספים באמצעות חיישנים מכוילים היטב. שיקולים אלה חלים גם על ʎ, אבל הסביבה וטמפרטורות מדגם הם הפרמטרים החשובים ביותר, כי הן ישפיעו על השווי המחושב על ידי כוח של ארבעה.

החישוב הנוכחי של ʎ התבסס על מספר הנחות לגבי העברת הסעה חומה קרינת תרמית. לדוגמה, emissivity (ε) מקדם מעבר חום בהסעה (ח) לא נמדדו או מחושב במפורש השיטה המוצגת לעיל, אך הופקו מפרסומים קודמים 18,21. הדיוק של ʎ יכול אפוא להיות משופרת על ידי קביעת פרמטרים שני אלה תחת תנאי המדידה בפועל. עם זאת, תוך שימוש בנתוני ספרות לחישובים זאת הניב ערכים ʎ שהיו בטווח נקבע באופן ניסיוני עבור מיני צמחים אחרים שעבורם תכונות דומות ניתן לצפות בשל הגזע שלהם למיני ניקוטיאנה והפיסיולוגיה שלהם, כלומר, צמחים עשבוניים 3. גם אם את הערכים עבור ε ו- h היו מגוונים על המכלול שדווח בעבר עבור ערכים אלה צמחים, למשל, 0.93-0.98 עבור ε 21, והשפיעו על הערך הסופי של ʎ היו <10% ובכך בתוך השונות הטבעיות שנצפו כאן.

השיטה המוצגת לעיל הייתה לא רק מסוגלת לקבוע את תכונות תרמיות של עלים שלמים ללא פגע ודפים מנותקים, אבל זה גם זיהה סוגים שונים של ניזק חמור יותר הציג במכוון לפני המדידה. לכן, סוגים שונים של דגימות עלים ניתן להבחין בקלות, מתן כלי להסיר, לפני הניתוח, דגימות עניות כל שיניב נתונים באיכות נמוכה. תכונה זו יכולה לשמש עבור בקרת איכות כאשר ניטור חומרים ביולוגיים, למשל, דגימות אי עמידה מפרטת במונחים של ג p, s ו- ʎ יכול להיות שלילי מעיבוד נוסף. זה יהיה נכס בהקשר של תהליכי פיקוח הדוק כגון חקלאות מולקולרית 4.

יתרונותיה של שיטה חדשה זו בהשוואה לאחריםבספרות נמנתה טיפול מדגם המהיר, הכנה מינימאלית, מדידה בו זמנית מגע ללא ולא הרסני של ג p, s ו- ʎ, והשימוש בציוד משותף שניתן למצוא במעבדות אופטיות רבות. זה יקל יישומים רחבים יותר של השיטה בהשוואה לאלו הדורשים התקנים מיוחדים ויקרים כגון calorimeters סריקת הפרש. יתר על כן, calorimetry דורש קשר ישיר עם מדגם 22 כך קיים סיכון של נזק, ואת השיטה הוא מוגבל בדרך כלל למדידת קיבולת חום סגולי 22. בניגוד לכך, בעוד הדמית תרמית יכול לזהות נימק או שינויים פיסיים עלים או צמחים כולו באופן מגע ללא 23, זה גם דורש ניתוח תמונה מורכב התקנים מיוחדים מוקדשים 24 עלולים להיות להתגבר בעתיד על ידי מצלמות IR זולות וחזקות יותר אשר נלווה התקנים היקפיים. ניתוח ספקטרלי עוד קשר-frשיטת EE לניתוח תוכן מים ורמות כלורופיל 25, אבל זה עדיין לא נעשה שימוש כדי לקבוע את קיבולת חום סגולית ו / או מוליכות תרמית.

גישת המדידה דיווחה בזאת היא שיטה חזקה כדי לקבוע את תכונות תרמיות של עלי צמח עם עלויות השקעה נמוכות פי מדידה קצרה. הוא שימש בהצלחה לקבוע ג p, s ו- ʎ ב tabacum נ ו נ benthamiana, שני מינים שרלוונטיות בתחום חקלאות מולקולרית 4. הערכים חושב עבור שני הפרמטרים בהתבסס על פרופילי טמפרטורת עלה היו בהסכם טוב עם אלו שדווחו בעבר עבור מיני צמחים אחרים 3. השיטה היא בלתי הרסני, קשר ללא, ואינו דורשת הכנת מדגם מורכבת, מתן יתרונות על פני כל השיטות החלופיות הנוכחיות לניתוח תכונות תרמיות. העיצוב הפשוט יכול גם להקל על הפיתוח של הל ידמכשירי ד כדי להגביר את הגמישות.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1" tube Thorlabs SM1L10E Tube for fiber holder
Agarose Sigma Aldrich A0701 Agarose
Bi-Convex lense f=25.4 Thorlabs LB1761 Lense
Digital Handheld Optical Power and Energy Meter Console Thorlabs PM100D Console for thermal surface absorber sensor
Digital Phosphor Oscilloscope  Tektronix DPO7104 Oscilloscope
DMR light microscope Leica n.a. Light microscope
Falcon 50 mL Conical Centrifuge Tubes Fisher Scientific 14-432-2 Pycnometer
Ferty 2 Mega Kammlott 5.220072 Fertilizer
Fiber holder Thorlabs Fiber holder
Forma -86 °C ULT freezer ThermoFisher 88400 Freezer
Greenhouse n.a. n.a. For plant cultivation
Grodan Rockwool Cubes 10 x 10 cm Grodan 102446 Rockwool block
Infrared Detector Optris CT Optris OPTCTLT15 Infrared detector
Infrared Detector Software Compact Connect Optris n.a. Control software for infrared detector
Lambda 1050 UV/Vis spectrophotometer PerkinElmer L1050 UV/VIS Spectrophotometer
Laser 400 μm, 1,550 nm Conduction Cooled Single Bar Fiber Coupled Module DILAS M1F-SS2.1 Laser
Laser cover Amtron LM200 Laser Cover
Laser Driver  Amtron CS 408 Laser Driver
Osram cool white 36 W Osram 4930440 Light source
Photodiode sensor  Thorlabs PDA20H-EC Power sensor for transmission measurements
Precision weight Ohaus Analytical Plus Ohaus 80251552 Precision weight
Sample frame Fraunhofer ILT n.a. Fixation of the leaf sample
Software Pyro Control Amtron n.a. Laser Power Control Software
Stainless-steel-holder n.a. n.a. Holder for measurement set-up
Teflon plates 2 cm Fraunhofer ILT n.a. Teflon attenuation
Thermal surface absorber Power sensor Thorlabs S314C Sensor for laser power measurements
Vibratome Leica 1491200S001 Vibratome
Zoc/Pro 6.51  EmTec Innovative Software n.a. Laser Control Software 

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Wilhelm, E. Heat Capacities: Liquids, Solutions and Vapours. Royal Society of Chemistry. 516 (2010).
  2. Costa, J. M., Grant, O. M., Chaves, M. M. Thermography to explore plant-environment interactions. J. Exp. Bot. 64, 3937-3949 (2013).
  3. Jayalakshmy, M. S., Philip, J. Thermophysical Properties of Plant Leaves and Their Influence on the Environment Temperature. International Journal of Thermophysics. 31, 2295-2304 (2010).
  4. Buyel, J. F. Process development strategies in plant molecular farming. Curr. Pharm. Biotechnol. 16, 966-982 (2015).
  5. Schuster, A. C., et al. Effectiveness of cuticular transpiration barriers in a desert plant at controlling water loss at high temperatures. AoB PLANTS. 8, (2016).
  6. Parker, W. J., Jenkins, R. J., Abbott, G. L., Butler, C. P. Flash Method of Determining Thermal Diffusivity, Heat Capacity, and Thermal Conductivity. J Appl Phys. 32, 1679-1684 (1961).
  7. Hays, R. L. The thermal conductivity of leaves. Planta. 125, 281-287 (1975).
  8. Menzel, S., et al. Optimized blanching reduces the host cell protein content and substantially enhances the recovery and stability of two plant derived malaria vaccine candidates. Front. Plant Sci. (2015).
  9. Buyel, J. F., Hubbuch, J., Fischer, R. Blanching intact leaves or heat precipitation in an agitated vessel or heat exchanger removes host cell proteins from tobacco extracts. J. Vis. Exp. Under review (2015).
  10. Beiss, V., et al. Heat-precipitation allows the efficient purification of a functional plant-derived malaria transmission-blocking vaccine candidate fusion protein. Biotechnol. Bioeng. 112, 1297-1305 (2015).
  11. Buyel, J. F., Gruchow, H. M., Tödter, N., Wehner, M. Determination of the thermal properties of leaves by non-invasive contact free laser probing. J. Biotechnol. 217, 100-108 (2016).
  12. Buyel, J. F. Numeric simulation can be used to predict heat transfer during the blanching of leaves and intact. Biochem. Eng. J. (2015).
  13. Hedlund, H., Johansson, P. Heat capacity of birch determined by calorimetry: implications for the state of water in plants. Thermochim Acta. 349, 79-88 (2000).
  14. Chandrakanthi, M., Mehrotra, A. K., Hettiaratchi, J. P. A. Thermal conductivity of leaf compost used in biofilters: An experimental and theoretical investigation. Environ. Pollut. 136, 167-174 (2005).
  15. Larcher, W. Physiological Plant Ecology: Ecophysiology and Stress Physiology of Functional Groups. Springer Science & Business Media. (2003).
  16. Cowen, R. A gamma-ray burst's enduring fireball. Science News. 152, 197 (1997).
  17. Jones, H. G., et al. Thermal infrared imaging of crop canopies for the remote diagnosis and quantification of plant responses to water stress in the field. Funct. Plant Biol. 36, 978-989 (2009).
  18. Defraeye, T., Verboven, P., Ho, Q. T., Nicolai, B. Convective heat and mass exchange predictions at leaf surfaces: Applications, methods and perspectives. Comput. Electron. Agric. 96, 180-201 (2013).
  19. Arndt, S. K., Irawan, A., Sanders, G. J. Apoplastic water fraction and rehydration techniques introduce significant errors in measurements of relative water content and osmotic potential in plant leaves. Physiol. Plant. 155, 355-368 (2015).
  20. Jones, H. G., Schofield, P. Thermal and other remote sensing of plant stress. General and Applied Plant Physiology. 34, 19-32 (2008).
  21. Jones, H. G., Archer, N., Rotenberg, E., Casa, R. Radiation measurement for plant ecophysiology. J. Exp. Bot. 54, 879-889 (2003).
  22. Dupont, C., Chiriac, R., Gauthier, G., Toche, F. Heat capacity measurements of various biomass types and pyrolysis residues. Fuel. 115, 644-651 (2014).
  23. Chaerle, L., et al. Multi-sensor plant imaging: Towards the development of a stress-catalogue. Biotechnol. J. 4, 1152-1167 (2009).
  24. Hackl, H., Baresel, J. P., Mistele, B., Hu, Y., Schmidhalter, U. A Comparison of Plant Temperatures as Measured by Thermal Imaging and Infrared Thermometry. J. Agron. Crop. Sci. 415-429 (2012).
  25. Yuan, L., et al. Spectral analysis of winter wheat leaves for detection and differentiation of diseases and insects. Field Crops Res. 156, 199-207 (2014).

Comments

0 Comments


    Post a Question / Comment / Request

    You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

    Usage Statistics