Diese Arbeit wurde durch die USDA hauseigene Finanzierung unterstützt.

1. Vorbereitung
<ol><li>Ausrüstung, Materialien und Software zu erfassen und verarbeiten das Video Anlage Einfrieren zu sammeln.<ol>
<li>Starten Sie einen programmierbare Gefrierschrank zu, indem Sie den Ein-/Ausschalter auf auf, und stellen Sie die Temperatur um 0 ° C. Programmieren Sie den Gefrierschrank bis-8 ° C bei 1 ° C/h zu erreichen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Legen Sie einen 6 Wochen alten Erdbeere Pflanze mit 2-5 Blüten, die in einem 1 L Behälter in den Gefrierschrank gewachsen war.</li>
	<li>2 IR-Kameras (z.B. FLIR T620 Kameras) mit Befestigung Riemen und einem kleinen Holzblock, um dem richtigen konvergenzwinkel der Linsen zu produzieren. Hinweis: Die optimale Entfernung zum Zentrum der Objektive der 2 Kameras Raum in der Regel gilt das gleiche wie der Abstand zwischen den Augen1 oder ca. 7 cm.</li>
	<li>Befestigen Sie beide Kameras auf einem 10 x 10 cm Labor Jack und die Position die Buchse im Gefrierschrank nahe genug, um die Pflanze das Bild fokussiert werden kann. Passen Sie die Kameras, vertikal und horizontal so dass der gleichen Teil des Werks von beiden Kameras sichtbar ist. Verwenden Sie die Buchse beide Kameras vertikal in so positionieren, dass die 2 Bilder die ganze Pflanze und ein Teil des Bodens enthalten.</li>
	<li>2 Kameras mit USB-Anschluss an die USB-Anschlüsse auf dem Computer zu verbinden.</li>
	<li>Beide Kameras erlauben eine kontinuierliche Überwachung der Anlagen stecken Sie 2 a/c-Steckdosen.</li>
</ol>(2) Computer und Software-Setup für die Aufnahme
<ol><li>2 Fenster (1 Fenster für jede Kamera) der Software zu öffnen, durch Doppelklicken auf das Symbol für die IR-Kamera-Software 2 X. Folgen Sie den Anweisungen im Hilfe-Menü auf der linken Kamera im linken Fenster und die richtige Kamera im rechten Fenster verbinden. Hinweis: Die Details zur Nutzung der Software können über das Menü "Hilfe" zugegriffen werden. Eine einfarbige Palette eignet sich am besten für dieses Beispiel aufgrund der Notwendigkeit der Verwendung von rot-blaue Tönung für das 3D Rendering.</li>
	<li>Öffnen Sie die Screen-Capture-Software durch Doppelklicken auf das Symbol für das Programm. Passen Sie den Aufnahme-Rahmen durch Klicken und ziehen den Rahmen, so dass es beide Kameras enthält um einen Screenshot der beiden Kameras gleichzeitig zu ermöglichen. Anmerkung: Screen-capturing-video-Streams von beiden Kameras gleichzeitig ist wichtig, weil es eine einwandfreie Synchronisation der linken und rechten Ansicht erlaubt.</li>
	<li>Das Video in 3-h-Schritten für eine einfachere Verarbeitung in der video-Processing-Software aufnehmen. Hinweis: Es ist unmöglich, weiß genau, wann die Pflanze Einfrieren, deshalb es wichtig zu Datensatz eine Zeitlang vor dem Einfrieren-Event ist. Die Option zum Aufzeichnen in Segmenten ist ein Merkmal dieser Software, so ist es empfehlenswert, dass dies für 3 h aufnehmen soll. Die Software wird automatisch speichern Sie die 3-h-Aufnahme und eine neue Aufnahme beginnen. Die Datei für jede 3-h-Aufnahme wird automatisch eine Ziffernfolge nach dem Namen gegeben werden. Jede Videodatei werden von 10 bis 20 GB, also sicherstellen, dass ausreichend Speicherplatz auf einer Festplatte für mehrere Dateien dieser Größe verfügbar ist.</li>
	<li>Starten Sie das Gefrierschrank-Programm zu, wählen Sie Ausführen im Menü "Steuerung" und beginnen Sie die Bildschirmaufnahme. Drücken Sie die Rec -Taste auf das Fenster. Sicherstellen Sie, dass der Umriss zeigt den Bereich des Bildschirms gefangen rot färbt.</li>
	<li>Zeichnen Sie die Erdbeere Pflanze Einfrieren bis-8 ° C und halten Sie die Temperatur im Gefrierschrank für 1 h.</li>
	<li>Erhöhen Sie die Temperatur im Gefrierschrank bei 2 ° C/h bis der Freezer bei + 2 ° C ist. Beenden Sie die Aufnahme. Hinweis: Die gesamte Zeit einfrieren ist 14 h.</li>
	<li>.Mov mit einem Datei-Konvertierungs-Software umwandeln Sie die Dateien von Interesse von MP4-Format. Hinweis: In diesem Fall wird eine einzelne 3 h-Datei mit 1 oder mehr Einfrieren Veranstaltungen verwendet werden.</li>
</ol>3. Verarbeitung Videos mit einem Video Imaging-Software
Hinweis: Video-imaging-Software wird in diesem Beispiel verwendet werden. Anleitungen zur Verwendung der Software sind online verfügbar. In diesem Beispiel wird eine grundlegende Kenntnisse der Software übernehmen. Das Verständnis von Begriffen wie "Komposition", "Schicht", und "render-Warteschlange", sowie der verschiedenen Gremien und wie man manipulieren, wird vorausgesetzt.
<ol><li>Doppelklicken Sie im Bedienfeld "Projekt" der MOV-Datei von Interesse in der imaging-Software importieren und ziehen die Datei in der Zusammensetzung -Symbol am unteren Rand des Projektfensters. Speichern Sie das Projekt dann im gleichen Ordner enthält die original-Videos. Hinweis: Das Video aufgezeichnet wird im Vorschaufenster sichtbar.</li>
	<li>Klicken Sie auf die Region of Interest -Symbol am unteren Rand des Vorschaufensters und mit dem Cursor nur die Aufnahme von der linken Kamera zu skizzieren.</li>
	<li>Ziehen Sie das gleiche MOV-Video in der Zusammensetzung -Symbol, um eine zweite Komposition des gleichen Videos zu erstellen. Wiederholen Sie Schritt 3.3, aber dieses Mal verwenden Sie den Cursor, um nur die richtige Kamera auszuwählen.</li>
	<li>Wählen Sie Komposition > Ernte Comp, Region of Interest für die Ansicht von Links. Wiederholen Sie dies für den richtigen Durchblick. Benennen Sie jede Komposition um anzugeben, welche Links und rechts.</li>
	<li>Markieren Sie die linke Zusammensetzung durch Klicken auf es und im Hauptmenü oben Zusammensetzung auswählen > zur Renderliste hinzufügen.</li>
	<li>Klicken Sie in der Renderliste auf Ausgabe-Modul und stellen Sie sicher, dass das Video als Video (z. B.ein QuickTime video) gerendert werden soll. Klicken Sie auf die Render-Einstellungen die Auflösung ermöglichen eine schnellere Render verringern. Klicken Sie auf Ausgabe, Name video Erdbeere Links, und in demselben Ordner wie die original-Aufnahme und das Projekt speichern. Klicken Sie auf Speichern, und klicken Sie dann auf die Schaltfläche " Rendern " an der oberen rechten Seite des Fensters rendern.</li>
	<li>Wiederholen Sie Schritt 3.6 für die Erdbeere Recht Zusammensetzung.</li>
	<li>Doppelklicken Sie auf das Bedienfeld "Projekt" und importieren Sie die Erdbeere Links und Rechts der Erdbeere Videos, die nur gerendert wurden.</li>
	<li>Markieren Sie beide Videos und ziehen Sie sie in die Komposition-Symbol am unteren Rand des Projektfensters. Geben Sie in das Popup-Fenster Noch Dauerfordern 3 mit 5 Nullen für eine Dauer von 3 h. Hinweis: Beide Videos genau synchronisiert, werden im Bedienfeld "Projekt", sondern nur das oberste Video im Kompositionsfenster sichtbar sein wird.</li>
	<li>Um das andere Bild anzuzeigen, klicken Sie auf den kleinen Augapfel zu den Layer deaktivieren. Drücken Sie Steuerung/W eine Rotations Kontrolle der Bilder im Vorschaufenster mit dem Cursor zu ermöglichen. Mit Hilfe der Cursor und klicken Sie auf die oberste Schicht, ein- und ausschalten, anpassen den rotatorischen Aspekt von der oberen oder der Unteransicht, um sicherzustellen, dass beide Bilder sind in den gleichen Drehkreis. Passen Sie dann die X - und Y-Ebene direkt innerhalb des Unterprogramms 3D-Brille.</li>
	<li>Markieren Sie die oberste Schicht des Kompositionsfensters und wählen Sie Effekt > Perspektive > 3D Brille aus dem Menü oben. Hinweis: Die Parameter für den 3D Effekt "3D-Brille" in der Systemsteuerung öffnet sich.</li>
	<li>In der Systemsteuerung, klicken Sie auf das Feld rechts neben der "Ansicht von Links" – Wenn das Control Panel nicht aus dem Projektfenster getrennt ist, klicken Sie auf die Control Panel-Registerkarte am oberen Rand des Projektfensters. Die 2 Videos im Kompositionsfenster in einem Dropdown-Menü-Liste, markieren Sie das Video in der Liste für "Ansicht Links". Wiederholen Sie diesen Schritt für den "richtigen Blick".</li>
	<li>Wählen Sie im Feld rechts neben der 3D-Ansicht Rot-Blau-LR.</li>
	<li>Mit rot-blaue Brille, überprüfen Sie die Ansicht im Bedienfeld "Projekt". Wenn die 3D Ansicht scheint nicht korrekt zu sein, versuchen Sie, Tauschen Sie links-rechts. Stellen Sie Szene Konvergenz und vertikale Ausrichtung Geisterbilder und Auge Belastung zu beseitigen.</li>
	<li>Wenn der 3D Aspekt des Videos akzeptabel ist, die Zusammensetzung durch Anklicken markieren und wählen Sie Komposition > Add to Queue zu machen wie in Schritt 3.7 der Fall war. Rendern Sie das Video in den gleichen Ordner wie die anderen Dateien im Projekt. Hinweis: Diese Datei wird ziemlich groß sein. Sobald die Datei gerendert wurde, kann es auf eine kleinere Dateigröße mit der video-Processing-Software neu gerendert.</li>
</ol>

<ol>
	<li>Geng, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+display+technologies.">Three-dimensional display technologies.</a> Advances in Optics and Photonics. 5, 456-535 (2013).</li><li>Ceccardi, T. L., Heath, R. L., Ting, I. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-temperature+exotherm+measurement+using+infrared+thermography.">Low-temperature exotherm measurement using infrared thermography.</a> HortScience. 30, 140-142 (1995).</li><li>Wimmer, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> History of thermal imaging, Security Sales and Integration. , (2011).</li><li>Wisniewski, M., Lindow, S. E., Ashworth, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observations+of+ice+nucleation+and+propagation+in+plants+using+infrared+video+thermography.">Observations of ice nucleation and propagation in plants using infrared video thermography.</a> Plant Physiology. 113, 327-334 (1997).</li><li>Kuprian, E., Tuong, T., Pfaller, K., Livingston, D. P., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Persistent+supercooling+of+reproductive+shoots+is+enabled+by+structural+ice+barriers+being+active+despite+an+intact+xylem+connection.">Persistent supercooling of reproductive shoots is enabled by structural ice barriers being active despite an intact xylem connection.</a> Public Library of Science ONE. 11, e0163160 (2016).</li><li>Livingston, D. P., Tuong, T. D., Murphy, J. P., Gusta, L., Wisniewski, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-definition+infrared+thermography+of+ice+nucleation+and+propagation+in+wheat+under+natural+frost+conditions+and+controlled+freezing.">High-definition infrared thermography of ice nucleation and propagation in wheat under natural frost conditions and controlled freezing.</a> Planta. 247, 791-806 (2017).</li><li>Boyles, R. P., Raman, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+climate+patterns+and+trends+in+North+Carolina+(1949-1998).">Analysis of climate patterns and trends in North Carolina (1949-1998).</a> Environment International. 29 (2-3), 263-275 (2003).</li><li>Poling, E. B., Poling, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Managing+Cold+Events.">Managing Cold Events.</a> A Growers' Guide to Production, Economics and Marketing. , 75-97 (2015).</li><li>Hacker, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+porpagaion+in+plants+visualized+at+the+tissue+level+by+infrared+differential+thermal+analysis+(IDTA).">Ice porpagaion in plants visualized at the tissue level by infrared differential thermal analysis (IDTA).</a> Tree Physiology. 27, 1661-1670 (2007).</li><li>He, J. Q., Harrison, R. J., Li, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+3D+imaging+system+for+strawberry+phenotyping.">A novel 3D imaging system for strawberry phenotyping.</a> Plant Methods. 13, 93-101 (2017).</li></ol>

Die Autoren haben nichts preisgeben.

Zwei IR-Kameras für dieses Protokoll notwendig sind, und sie müssen auf das Thema aus unterschiedlichen Winkeln1ausgerichtet. Dies erfordert die Linsen von 5-8 cm voneinander entfernt sein, aber beide an der gleichen Stelle zum Thema gefilmt werden ausgerichtet sein müssen. Denken Sie an die 2 Kameralinsen als eine Art Ersatz für das Auge des Betrachters. Die linke Kamera entspricht dem das linke Auge und die richtige Kamera für das rechte Auge. Die Post-processing-Software wird das linke Bil...

Trotz Leben in einer Welt der drei Abmessungen, sind Forscher oft auf visuelle Beobachtungen in 2D Berichterstattung beschränkt. Obwohl 2D-Bilder in der Regel ausreichend, um wichtige Informationen zu vermitteln sind, schränkt dieser Mangel an Informationen über Tiefe unsere Fähigkeit zur Wahrnehmung und verstehen die Komplexität der Objekte der realen Welt. 1
Dieser Mangel an Informationen über die Tiefe zur Verfügung gestellt eines Anreiz, 3D-Videos hauptsächlich in der kommerziellen Filmindustrie seit den frühen 1900er Jahren1zu produzieren. Allerdings ist klar 3D-Informationen in Standbilder und Videos erzeugen durch die Komplexität in der Herstellung dieser Bilder behindert. Die einfachste Methode zur Erzeugung von 3D Film basiert auf Prinzipien, die in der stereoskopischen Fotografie verwendet. Stereoskopische Fotografie nutzt zwei Bilder desselben Objekts aus leicht unterschiedlichen Blickwinkeln, die ein 3D-Bild im Gehirn vermittelt. Um dies zu ermöglichen, muss jedes Auge nur das jeweilige Image (d. h., das linke Auge das linke Bild und das rechte Auge auf dem rechten Bild) ansehen. Da die Augen nicht natürlich tut, stereoskopische Kopfbedeckung soll diese möglich1machen. Mehrere stereoskopische haben anzeigen-Techniken, sowie Polarisation-interlaced, Zeit-Multiplexing und Kopf-Mount Display-Techniken, bei der Entwicklung von 3D Filmen, aber die Farbe-interlacing oder Anaglyph Methode mit rot und grün (oder Cyan) verwendet worden Brille ist eines der einfachsten und kostengünstigsten Verfahren. Für eine umfassende Überprüfung der 3D-Bildgebung und die verschiedenen Techniken beteiligt siehe den Beitrag von Geng1.
Monitoring, Einfrieren in Pflanzen mittels IR-Thermografie beruht auf dem Prinzip, dass wenn Wasser gefriert, es innere Energie2aufgeben muss. Diese Energie ist in Form von Wärme, die im IR-Bereich des elektromagnetischen Spektrums nachweisbar ist. Kameras in der Lage, die IR-Energie seit 19293im Einsatz. Die ersten veröffentlichte Bericht mit IR-Technologie zum Film Einfrieren in Pflanzen ist von Cecardi Et al. 2, aber die Auflösung der Kamera macht es schwierig, genau festzustellen, wo das Einfrieren initiiert wird, das Gewebe. Wisniewski Et al. 4 bestimmt genauere Standorte der eisnukleation in mehreren Pflanzenarten mit einer höheren Auflösung Kamera. Als IR-Thermographie verbessert die Technik Bilder mit höherer Auflösung zu Entdeckungen wie Barrieren zum Einfrieren5 und die genauen zellulären Lokalisation von Eis Bildung6geführt.
Eine Schwierigkeit bei Dreharbeiten Themen in IR verursacht durch kleine Unterschiede in der Temperatur. Dadurch werden die meisten Objekte in das Blickfeld zu einer ähnlichen Farbe, so dass es schwierig zu bestimmen, genau welche Objekte sind einfrieren. Dies kann wichtig sein, bei der Festlegung der Reihenfolge des Einfrierens in bestimmten Geweben, wie Blätter oder Wurzeln im Weizen6. Wenn die IR-Video von Pflanzen Einfrieren in 3D abgebildet werden könnte, könnte die Genauigkeit bestimmen, welcher Teil der Pflanze an einem bestimmten Punkt in der Zeit einfrieren ist verbessert werden.
Erdbeere ist eine Ernte in bestimmten Bereichen der Vereinigten Staaten, in denen Temperaturen von große Besorgnis für die Erzeuger sind. Unter einigen Bedingungen ist es üblich für Erdbeere Blumen erscheinen, dass 2 bis 3 Wochen vor dem Durchschnitt im vergangenen Frühjahr einzufrieren. Ein Freeze-Ereignis kann erst im Juni in einigen Bereichen der Appalachen7 und in der Regel Ergebnisse in den Tod der Blume auftreten. Frostschutz ist daher entscheidend für Erdbeeranbauer in Bereichen unterliegen diesen Veranstaltungen einfrieren. Erdbeeranbauer in North Carolina, beispielsweise müssen Frost schützen, im Durchschnitt zwischen 4 bis 6 Frost Ereignisse vor Blüte und 1-2 harte Fröste während der frühen Periode8blühen. Damit Erdbeere Genotypen zu entwickeln, die mehr Einfrieren tolerant sind, ist es wichtig zu verstehen, verschiedene Aspekte des Einfrierens, wie z. B. die Websites eisnukleation und Ausbreitung in andere Teile der Pflanze. IR-Thermografie bietet ein wirksames Mittel zur Behebung dieser Probleme.
Hier verwenden wir Erdbeere, um eine Technik zur Erfassung Einfrieren Veranstaltungen in 3D Anaglyph Methode zu veranschaulichen. Erdbeere eignet sich gut für dieses Beispiel, weil die Blätter und Blüten weit im 3D-Raum verbreitet sind und schwierig sein können zu unterscheiden, wenn in 2D Infrarot-Videos angesehen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="811">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">T620 Infrared Camera and software</td>
			<td style="width:71px;">FLIR</td>
			<td style="width:119px;">55903-5122</td>
			<td style="width:323px;">2 cameras are needed. Software works only on a Windows-based computer</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:299px;">After Effects</td>
			<td style="width:71px;">Adobe</td>
			<td style="width:119px;">15.0.1.73</td>
			<td style="width:323px;">Post-Production Video Editing Software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">Bandicam</td>
			<td style="width:71px;">Bandisoft</td>
			<td style="width:119px;">4.1.2.1385</td>
			<td>Screen Capture Software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">Laboratory Scissor Jack&#160;&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Eisco</td>
			<td style="width:119px;">CH0642A</td>
			<td>Steel Platform 13X15 cm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">Fastening Strap</td>
			<td style="width:71px;">Velcro</td>
			<td style="width:119px;">90441</td>
			<td>To hold camera on jack.&#160; Should be at least 60cm long by 2cm wide</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">Media Converter</td>
			<td style="width:71px;">iSkysoft</td>
			<td style="width:119px;">10.0.6</td>
			<td>Software to convert mp4 files to .mov&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

protocol for producing three-dimensional infrared video of freezing in plants

Einfrieren in Pflanzen kann überwacht werden mit Infrarot (IR) Thermografie, denn wenn Wasser gefriert, es gibt Wärme ab. Allerdings machen Probleme mit Farbkontrast 2-Dimensionen (2D) Infrarot-Bilder etwas schwierig zu interpretieren. Anzeigen ein IR-Bild oder das Video von Pflanzen in 3 Dimensionen (3D) Einfrieren würde eine genauere Identifizierung von Websites für eisnukleation sowie das Fortschreiten des Einfrierens ermöglichen. In diesem Beitrag zeigen wir Ihnen einen relativ einfachen Mitteln, eine 3D Infrarot-Video von einer Erdbeere Pflanze Einfrieren zu produzieren. Erdbeere ist eine wirtschaftlich wichtige Pflanze, die unerwartete Frühjahr ausgesetzt ist Einfrieren Veranstaltungen in vielen Bereichen der Welt. Ein genaues Verständnis des Einfrierens in Erdbeeren bieten Züchter und Züchter mit wirtschaftlicher Möglichkeiten, um Schäden an Pflanzen zu vermeiden, bei eisigen Bedingungen.
Bei dieser Technik wird eine Positionierung der zwei IR-Kameras in unterschiedlichen Winkeln, die Erdbeeren Einfrieren zu Filmen. Die beiden video-Streams werden genau mit ein Screen-Capture-Software, die beide Kameras gleichzeitig Datensätze synchronisiert werden. Die Aufnahmen werden dann in der imaging-Software importiert und mit einer Anaglyphen-Technik verarbeitet. Rot-blaue Brille verwenden, wird das 3D Video bestimmen die genaue Website der eisnukleation auf Blattoberflächen erleichtert.

Überraschend, zufolge das IR-Video von der Erdbeere Pflanze Einfrieren (Supplemental Video 1) nicht alle Blätter/Blüten zur gleichen Zeit erstarrte. Die Blätter und Blüten fror individuell bei unterschiedlichen Temperaturen, aber die Blätter erfroren früher als die Blumen und bei einer höheren Temperatur. Darüber hinaus begann das Einfrieren in den Blättern, aber nicht unbedingt an der gleichen Stelle auf jedem Blatt. Während diese Ergebnisse in Erdbeeren nicht...

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Protocol for Producing Three-Dimensional Infrared Video of Freezing in Plants

Hier präsentieren wir ein Protokoll, um eine Erdbeere Pflanze Einfrieren in 3 Dimensionen Bild. Zwei Infrarot-Kameras, die in unterschiedlichen Winkeln positioniert werden verwendet, um eine rot-blaue Anaglyphen-Video um das Einfrieren der Anlage in 3 Dimensionen zu beobachten zu produzieren.

Protokoll zur Herstellung von dreidimensionalen Infrarot-Video des Einfrierens in Pflanzen

Freezing in plants can be monitored using infrared (IR) thermography, because when water freezes, it gives off heat. However, problems with color contrast ...

protocol-for-producing-three-dimensional-infrared-video-freezing

Research

JoVE Journal

Environment

6.1K Aufrufe.  United States Department of Agriculture and North Carolina State University. Hier präsentieren wir ein Protokoll, um eine Erdbeere Pflanze Einfrieren in 3 Dimensionen Bild. Zwei Infrarot-Kameras, die in unterschiedlichen Winkeln positioniert werden verwendet, um eine rot-blaue Anaglyphen-Video um das Einfrieren der Anlage in 3 Dimensionen zu beobachten zu produzieren.

Serie: Protocol for Producing Three-Dimensional Infrared Video of Freezing in Plants

Experimental Protocol for Manipulating Plant-induced Soil Heterogeneity

Coexistence theory has often treated environmental heterogeneity as being independent of the community composition; however biotic feedbacks such as plant-soil feedbacks (PSF) have large effects on plant performance, and create environmental heterogeneity that depends on the community composition. Understanding the importance of PSF for plant community assembly necessitates understanding of the role of heterogeneity in PSF, in addition to mean PSF effects. Here, we describe a protocol for manipulating plant-induced soil heterogeneity. Two example experiments are presented: (1) a field experiment with a 6-patch grid of soils to measure plant population responses and (2) a greenhouse experiment with 2-patch soils to measure individual plant responses. Soils can be collected from the zone of root influence (soils from the rhizosphere and directly adjacent to the rhizosphere) of plants in the field from conspecific and heterospecific plant species. Replicate collections are used to avoid pseudoreplicating soil samples. These soils are then placed into separate patches for heterogeneous treatments or mixed for a homogenized treatment. Care should be taken to ensure that heterogeneous and homogenized treatments experience the same degree of soil disturbance. Plants can then be placed in these soil treatments to determine the effect of plant-induced soil heterogeneity on plant performance. We demonstrate that plant-induced heterogeneity results in different outcomes than predicted by traditional coexistence models, perhaps because of the dynamic nature of these feedbacks. Theory that incorporates environmental heterogeneity influenced by the assembling community and additional empirical work is needed to determine when heterogeneity intrinsic to the assembling community will result in different assembly outcomes compared with heterogeneity extrinsic to the community composition.

Understanding the role of environmental heterogeneity in species coexistence has typically focused on types of heterogeneity that are extrinsic to the community&#8217;s species composition. We provide novel detailed methods for creating soil heterogeneity treatments using soils subject to plant-soil feedback conditioning, or heterogeneity intrinsic to the community composition.

Versuchsprotokoll für die Manipulation von Plant-induzierte Bodenheterogenität

Coexistence theory has often treated environmental heterogeneity as being independent of the community composition; however biotic feedbacks such as ...

Forschung

Umwelt

Expression of Recombinant Cellulase Cel5A from Trichoderma reesei in Tobacco Plants

Cellulose degrading enzymes, cellulases, are targets of both research and industrial interests. The preponderance of these enzymes in difficult-to-culture organisms, such as hyphae-building fungi and anaerobic bacteria, has hastened the use of recombinant technologies in this field. Plant expression methods are a desirable system for large-scale production of enzymes and other industrially useful proteins. Herein, methods for the transient expression of a fungal endoglucanase, Trichoderma reesei Cel5A, in Nicotiana tabacum are demonstrated. Successful protein expression is shown, monitored by fluorescence using an mCherry-enzyme fusion protein. Additionally, a set of basic tests are used to examine the activity of transiently expressed T. reesei Cel5A, including SDS-PAGE, Western blotting, zymography, as well as&#160;fluorescence and dye-based substrate degradation assays. The system described here can be used to produce an active cellulase in a short time period, so as to assess the potential for further production in plants through constitutive or inducible expression systems.

Expression of Recombinant Cellulase Cel5A from Trichoderma reesei in Tobacco Plants

Tobacco plants were used to produce a fungal cellulase, TrCel5A, via a transient expression system. The expression could be monitored using a fluorescent fusion protein, and the protein activity was characterized post-expression.

Expression von rekombinanten Cellulase aus Cel5A<em&gt; Trichoderma reesei</em&gt; In Tabakpflanzen

Cellulose degrading enzymes, cellulases, are targets of both research and industrial interests. The preponderance of these enzymes in difficult-to-culture ...

Measuring Fluxes of Mineral Nutrients and Toxicants in Plants with Radioactive Tracers

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. Radioisotope tracing is a major technique used to measure such fluxes, both within plants, and between plants and their environments. Flux data obtained with radiotracer protocols can help elucidate the capacity, mechanism, regulation, and energetics of transport systems for specific mineral nutrients or toxicants, and can provide insight into compartmentation and turnover rates of subcellular mineral and metabolite pools. Here, we describe two major radioisotope protocols used in plant biology: direct influx (DI) and compartmental analysis by tracer efflux (CATE). We focus on flux measurement of potassium (K+) as a nutrient, and ammonia/ammonium (NH3/NH4+) as a toxicant, in intact seedlings of the model species barley (Hordeum vulgare L.). These protocols can be readily adapted to other experimental systems (e.g., different species, excised plant material, and other nutrients/toxicants). Advantages and limitations of these protocols are discussed.

In planta measurement of nutrient and toxicant fluxes is essential to the study of plant nutrition and toxicity. Here, we cover radiotracer protocols for influx and efflux determination in intact plant roots, using potassium (K+) and ammonia/ammonium (NH3/NH4+) fluxes as examples. Advantages and limitations of such techniques are discussed.

Mess Flüsse von Mineralstoffen und Giftstoffe in Pflanzen, die mit radioaktiver Tracer

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. ...

The Use of High-resolution Infrared Thermography (HRIT) for the Study of Ice Nucleation and Ice Propagation in Plants

Freezing events that occur when plants are actively growing can be a lethal event, particularly if the plant has no freezing tolerance. Such frost events often have devastating effects on agricultural production and can also play an important role in shaping community structure in natural populations of plants, especially in alpine, sub-arctic, and arctic ecosystems. Therefore, a better understanding of the freezing process in plants can play an important role in the development of methods of frost protection and understanding mechanisms of freeze avoidance. Here, we describe a protocol to visualize the freezing process in plants using high-resolution infrared thermography (HRIT). The use of this technology allows one to determine the primary sites of ice formation in plants, how ice propagates, and the presence of ice barriers. Furthermore, it allows one to examine the role of extrinsic and intrinsic nucleators in determining the temperature at which plants freeze and evaluate the ability of various compounds to either affect the freezing process or increase freezing tolerance. The use of HRIT allows one to visualize the many adaptations that have evolved in plants, which directly or indirectly impact the freezing process and ultimately enables plants to survive frost events.

The Use of High-resolution Infrared Thermography HRIT for the Study of Ice Nucleation and Ice Propagation in Plants

Here we present a protocol that allows one to visualize sites of ice formation and avenues of ice propagation in plants utilizing high resolution infrared thermography (HRIT).

Die Verwendung von hochauflösenden Infrarot-Thermografie (HRIT) für das Studium der Ice Ice Keimbildung und Ausbreitung in Pflanzen

Freezing events that occur when plants are actively growing can be a lethal event, particularly if the plant has no freezing tolerance. Such frost events ...

Extracting Metrics for Three-dimensional Root Systems: Volume and Surface Analysis from In-soil X-ray Computed Tomography Data

Plant roots play a critical role in plant-soil-microbe interactions that occur in the rhizosphere, as well as processes with important implications to climate change and crop management. Quantitative size information on roots in their native environment is invaluable for studying root growth and environmental processes involving plants. X-ray computed tomography (XCT) has been demonstrated to be an effective tool for in situ root scanning and analysis. We aimed to develop a costless and efficient tool that approximates the surface and volume of the root regardless of its shape from three-dimensional (3D) tomography data. The root structure of a Prairie dropseed (Sporobolus heterolepis) specimen was imaged using XCT. The root was reconstructed, and the primary root structure was extracted from the data using a combination of licensed and open-source software. An isosurface polygonal mesh was then created for ease of analysis. We have developed the standalone application imeshJ, generated in MATLAB1, to calculate root volume and surface area from the mesh. The outputs of imeshJ are surface area (in mm2) and the volume (in mm3). The process, utilizing a unique combination of tools from imaging to quantitative root analysis, is described. A combination of XCT and open-source software proved to be a powerful combination to noninvasively image plant root samples, segment root data, and extract quantitative information from the 3D data. This methodology of processing 3D data should be applicable to other material/sample systems where there is connectivity between components of similar X-ray attenuation and difficulties arise with segmentation.

A methodology for obtaining visual and quantitative root structure information from X-ray computed tomography data acquired in-soil is presented.

Extrahieren von Metriken für die dreidimensionale Wurzelsysteme: Volumen und Oberflächenanalyse von In-Boden Röntgen Computertomographie Daten

Plant roots play a critical role in plant-soil-microbe interactions that occur in the rhizosphere, as well as processes with important implications to ...

Video Tracking Protocol to Screen Deterrent Chemistries for Honey Bees

The European honey bee, Apis mellifera L., is an economically and agriculturally important pollinator that generates billions of dollars annually. Honey bee colony numbers have been declining in the United States and many European countries since 1947. A number of factors play a role in this decline, including the unintentional exposure of honey bees to pesticides. The development of new methods and regulations are warranted to reduce pesticide exposures to these pollinators. One approach is the use of repellent chemistries that deter honey bees from a recently pesticide-treated crop. Here, we describe a protocol to discern the deterrence of honey bees exposed to select repellent chemistries. Honey bee foragers are collected and starved overnight in an incubator 15 h prior to testing. Individual honey bees are placed into Petri dishes that have either a sugar-agarose cube (control treatment) or sugar-agarose-compound cube (repellent treatment) placed into the middle of the dish. The Petri dish serves as the arena that is placed under a camera in a light box to record the honey bee locomotor activities using video tracking software. A total of 8 control and 8 repellent treatments were analyzed for a 10 min period with each treatment was duplicated with new honey bees. Here, we demonstrate that honey bees are deterred from the sugar-agarose cubes with a compound treatment whereas honey bees are attracted to the sugar-agarose cubes without an added compound.

The loss of honey bee colonies presents a challenge to crop pollination services. Current pollinator protection practices warrant an alternative approach to minimize the contact of honey bees to harmful pesticides using repellent chemistries. Here, we provide detailed methods for a visual tracking protocol to screen deterrents for bees.

Video-Tracking-Protokoll auf Bildschirm abschreckende Chemie für Honigbienen

The European honey bee, Apis mellifera L., is an economically and agriculturally important pollinator that generates billions of dollars annually. Honey ...

Dispersion of Nanomaterials in Aqueous Media: Towards Protocol Optimization

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and stability of the suspension. In this study, a systematic step-wise approach is carried out to identify optimal sonication conditions in order to achieve a stable dispersion. This approach has been adopted and shown to be suitable for several nanomaterials (cerium oxide, zinc oxide, and carbon nanotubes) dispersed in deionized (DI) water. However, with any change in either the nanomaterial type or dispersing medium, there needs to be optimization of the basic protocol by adjusting various factors such as sonication time, power, and sonicator type as well as temperature rise during the process. The approach records the dispersion process in detail. This is necessary to identify the time points as well as other above-mentioned conditions during the sonication process in which there may be undesirable changes, such as damage to the particle surface thus affecting surface properties. Our goal is to offer a harmonized approach that can control the quality of the final, produced dispersion. Such a guideline is instrumental in ensuring dispersion quality repeatability in the nanoscience community, particularly in the field of nanotoxicology.

Here, we present a step-wise protocol for the dispersion of nanomaterials in aqueous media with real-time characterization to identify the optimal sonication conditions, intensity, and duration for improved stability and uniformity of nanoparticle dispersions without impacting the sample integrity.

Dispersion von Nanomaterialien in wässrigen Medien: zur Protokoll-Optimierung

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and ...

Development of New Methods for Quantifying Fish Density Using Underwater Stereo-video Tools

The use of video camera systems in ecological studies of fish continues to gain traction as a viable, non-extractive method of measuring fish lengths and estimating fish abundance. We developed and implemented a rotating stereo-video camera tool that covers a full 360 degrees of sampling, which maximizes sampling effort compared to stationary camera tools. A variety of studies have detailed the ability of static, stereo-camera systems to obtain highly accurate and precise measurements of fish; the focus here was on the development of methodological approaches to quantify fish density using rotating camera systems. The first approach was to develop a modification of the metric MaxN, which typically is a conservative count of the minimum number of fish observed on a given camera survey. We redefine MaxN to be the maximum number of fish observed in any given rotation of the camera system. When precautions are taken to avoid double counting, this method for MaxN may more accurately reflect true abundance than that obtained from a fixed camera. Secondly, because stereo-video allows fish to be mapped in three-dimensional space, precise estimates of the distance-from-camera can be obtained for each fish. By using the 95% percentile of the observed distance from camera to establish species-specific areas surveyed, we account for differences in detectability among species while avoiding diluting density estimates by using the maximum distance a species was observed. Accounting for this range of detectability is critical to accurately estimate fish abundances. This methodology will facilitate the integration of rotating stereo-video tools in both applied science and management contexts.

We describe a new method for counting fishes, and estimating relative abundance (MaxN) and fish density using rotating stereo-video camera systems. We also demonstrate how to use distance from camera (Z distance) to estimate species-specific detectability.

Entwicklung neuer Methoden zur Quantifizierung der Fisch-Dichte mit Unterwasser-Stereo-Video-Tools

The use of video camera systems in ecological studies of fish continues to gain traction as a viable, non-extractive method of measuring fish lengths and ...

Experimental Protocol for Detecting Mitochondrial Function in Hepatocytes Exposed to Organochlorine Pesticides

This paper presents detailed methods on detecting hepatic mitochondrial function for a better understanding the cause of metabolic disorders caused by environmental organochlorine pesticides (OCPs) in hepatocytes. HepG2 cells were exposed to &#946;-hexachlorocyclohexane (&#946;-HCH) for 24 h at an equivalent dose of internal exposure in general population. Ultrastructure in hepatocytes was examined by transmission electron microscopy (TEM) to show the damage of mitochondria. Mitochondrial function was further evaluated by mitochondrial fluorescence intensity, adenosine 5'-triphosphate (ATP) levels, oxygen consumption rate (OCR) and mitochondrial membrane potential (MMP) in HepG2 cells incubated with &#946;-HCH. The mitochondria fluorescence intensity after stained by mitochondrial green fluorescent probe was observed with a fluorescence microscopy. The luciferin-luciferase reaction was used to determine ATP levels. The MMP was detected by the cationic dye JC-1 and analyzed under flow cytometry. OCR was measured with an extracellular flux analyzer. In summary, these protocols were used in detecting mitochondrial function in hepatocytes with to investigate mitochondria damages.

Understanding the influence of environmental organochlorine pesticides (OCPs) on mitochondrial function in hepatocytes is important in exploring the mechanism of OCPs causing metabolic disorders. This paper presents detailed methods on detecting hepatic mitochondrial function.

Experimentelles Protokoll zum Nachweis der mitochondrialen Funktion in Hepatozyten, die Organochlor-Pestiziden ausgesetzt sind

This paper presents detailed methods on detecting hepatic mitochondrial function for a better understanding the cause of metabolic disorders caused by ...

Combining Eye-tracking Data with an Analysis of Video Content from Free-viewing a Video of a Walk in an Urban Park Environment

As individuals increasingly live in cities, methods to study their everyday movements and the data that can be collected becomes important and valuable. Eye-tracking informatics are known to connect to a range of feelings, health conditions, mental states and actions. But because vision is the result of constant eye-movements, teasing out what is important from what is noise is complex and data intensive. Furthermore, a significant challenge is controlling for what people look at compared to what is presented to them.
The following presents a methodology for combining and analyzing eye-tracking on a video of a natural and complex scene with a machine learning technique for analyzing the content of the video. In the protocol we focus on analyzing data from filmed videos, how a video can be best used to record participants&#39; eye-tracking data, and importantly how the content of the video can be analyzed and combined with the eye-tracking data. We present a brief summary of the results and a discussion of the potential of the method for further studies in complex environments.

The objective of the protocol is to detail how to collect video data for use in the laboratory; how to record eye-tracking data of participants looking at the data and how to efficiently analyze the content of the videos that they were looking at using a machine learning technique.

Die Kombination von Eye-Tracking-Daten mit einer Analyse von Video-Inhalten aus dem Free-Viewing eines Videos von einem Walk in einer urbanen Park-Umgebung

As individuals increasingly live in cities, methods to study their everyday movements and the data that can be collected becomes important and valuable. ...