מחקר זה מומן על ידי קרן המדע האוסטרית (FWF): P23681-B16.

1. הכנת צמח חומרים <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש באחת עלים או צמחים שלמים של חומר צמחי נושא (SPP Hosta. או vulgaris Phaseolus). </li></ol> 2. הכנת פתרונות מים המכילים חיידקים הקרח נוקלאציה פעילים (INA) <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> תרבות חיידק INA, Pseudomonas syringae (הזנים Cit-7) בצלחות פטרי של 25 מעלות צלזיוס בPseudomonas אגר F מוכן עם L / 10 גרם של 100% לגליצרול הכיוון של היצרן. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לאחר התרבויות גדלו מספיק, מקום על 4 מעלות צלזיוס עד צורך אבל לשמור על 4 מעלות צלזיוס במשך יומיים לפני להבטיח רמה גבוהה של פעילות נוקלאציה קרח. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לגרד חיידקים מצלחת אחת מפני שטח של אגר עם פלסטיק, חד פעמי או לשימוש חוזר מרית מתכת בעת השימוש ומקום ב10-15 מיליליטר של מים ללא יונים בקובט חד פעמי 25 מיליליטר. הריכוז צריך להיות בטווח של 1 x 07-01 אוקטובר x 10 9 · </sup&gt; מיליליטר -1. הפתרון יופיע מעונן. אין צורך לאשר את הריכוז באמצעות hemocytometer או ספקטרופוטומטר, כריכוז צריך רק להיות מקורב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מערבולת קובט למינימום של 10 שניות כדי לפזר את החיידקים. הערה: הריכוז המסוים של תערובת INA וכתוצאה מכך הוא לא חשוב והפרוטוקול המתואר יספק יותר מ רמה נאותה של פעילות נוקלאציה קרח. תערובת זו של חיידקים ומים INA תשמש מאוחר יותר בניסויי ההתגרענות. </li></ol> 3. הגדרת ניסוי הקפאה <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את המצלמה ברזולוציה הגבוהה אינפרא אדום (SC-660) בתוך קופסא אקריליק מגן, כך שהפרויקטים העדשה דרך הפתח בחלק הקדמי של התיבה וחוטי חיבור המצלמה ליציאת מכשיר נייד או הקלטה דרך הפתח האחורי של התיבה . אבטח את מכסה הקופסה ולמקם את התיבה בתוך החדר או במקפיא הסביבתי במיקום שכל רצוןow להיראות החומר צמחי נושא. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לספק רקע כהה סביב החומר הצמחי על ידי המצפה את הקירות של החדר עם נייר הבנייה שחור כדי למנוע הפרעות מאנרגיה אינפרא אדומה משתקפת. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתאים את החדר עם תאורת LED כדי למזער חימום ממקור האור כאשר תמונות הקלטה באורכי גל נראים לעין נדרש. רק מינימום של תאורה, כגון אור ארון הפועל על סוללות או מכשיר LED קטן אחר, נדרש לצמחים להיות גלויים על ידי המצלמה. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ברגע שתמונות גלויות של החומר צמחי נושא נלקחות, לכבות את תאורת LED. להפיץ כל חיבורים החיצוניים קווית (חיבור FireWire למחשב, כבל חשמל, וכו &#39;) למצלמה דרך יציאה או פתיחה אחרת בתא. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מלא כל שטח נוסף בנמל או הפתיחה עם חומר בידוד קצף כדי למנוע או להפחית הדרגתיים טמפרטורה בתוך התא. הגדר את הטמפרטורה ההתחלתית של קאמרי ב 1 מעלות צלזיוס. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> יישר צמחים או חלקי צמח, כך שהחומר הצמחי הוא בשדה הראייה של-של המצלמה והחומר הצמחי הוא גלוי על מסך הצפייה מרחוק או בתוכנה שבחר. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מאפשר לצמחים לאזן ל 1 מעלות צלזיוס למשך 30 דקות לשעה 1, תלוי בגודל של החומר הצמחי, לפני ייזום ניסוי הקפאה מבוקר. זה מבטיח שהטמפרטורה של הצמח לא לפגר טמפרטורת אוויר על ידי מעלות רבות לאחר שניסוי ההקפאה הוא יזמה. איזון יושג כאשר הטמפרטורה של החומר הצמחי היא בתוך 0.5 מעלות צלזיוס בטמפרטורת אוויר. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים שכבת בידוד קלקר על גבי האדמה של עציצים אם עציצים משמשים. ברגע שהצמחים equilibrated, להתחיל קירור של החדר. הערה: שכבת הבידוד על פני הקרקע של הסיר מפחיתה את כמות איבוד חום המשיך מהסיר לאוויר המקיף את המפעל, ומונעת מהשורשים freezing, כמו זה לא מתרחש בדרך כלל במהלך אירוע כפור בטבע בשל המאגר העצום של הווה חום השיורי בקרקע. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את הפרמטרים הרצויים מצלמה (לוח צבעים, טווח טמפרטורות, אזורים ספציפיים של עניין, וכו &#39;), כפי שנדון ב3.4.1-3.4.4. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את הצבעים הקשת כדי להציג את השינויים בטמפרטורה בזמן הצפייה בתמונה בשידור חי. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את טווח הטמפרטורה עד 5 מעלות צלזיוס על ידי התאמת סרגל הטמפרטורה ממוקם בדיוק מתחת לתמונה בתוכנה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> בחר את קנה המידה ליניארי (אלגוריתם) להמרת נתונים אינפרא אדומים לתמונת צבע השווא כהגדרתו בפלטה שנבחרה (קשת) ולהגדיר את טווח הטמפרטורה עד 5 מעלות צלזיוס ולעקוב אחר אופן אוטומטי בהתבסס על התמונה. לחלופין, להתאים מגוון להגדיר באופן ידני בעת ביצוע הניסוי. <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> השתמש בטמפרטורה של נקודה ספציפית או טמפרטורה ממוצעת באזור המוגדר של עניין הניתן על ידי softwהם. לאחזר את נתוני הטמפרטורה של כל הפיקסלים מרצף וידאו המוקלט או מהמידע הגלום בקובץ התמונה. איור 3 מראה מסך טיפוסי מתוך תוכנת ResearchIR. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מניחים את סמן על מיקום על רקמות הצמח שמייצגת נקודת העניין ספציפית. הגדר את תחומי עניין של נקודות (1 -3 פיקסלים בגודל), תיבות, קווים, אליפסות, או חוגים. שילובים רבים של נקודות או צורות יכולים להיות ממוקמים מעל התמונה. </li></ol></li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הקלטת רצף וידאו <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> הגדר את המצלמה כדי להקליט בתדר 60 הרץ ולהקלטה ללהיפסק באופן ידני. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> לציין את המיקום במחשב או בכונן חיצוני שבה קובץ וידאו המוקלט יוצב. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> להתחיל הקלטה. הערה: הקלטה לכונן קשיח חיצוני מומלצת ביותר מאז קבצי וידאו גדולים יופקו. קבצי וידאו מוקלטים ניתן מאוחר יותר עריכה ומכילים רק את החלק המכיל את neמידע cessary. זה מאוד יקטין את גודל הקובץ. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> מנמיכים את הטמפרטורה של החדר בהדרגה ב -0.5 -1.0 מעלות צלזיוס. חכה עד שטמפרטורת הצמח equilibrates עם טמפרטורת אוויר ולאחר מכן להוריד את הטמפרטורה שוב על ידי 0.5-1.0 מעלות צלזיוס. בהתאם למסה של רקמת הצמח שנצפה והמורפולוגיה שלה, איזון יכול לקחת 10 עד 15 דקות. לפיכך, נותן קצב קירור של כ -4 מעלות צלזיוס / שעה. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> המשך בדרך זו עד הצמח קופא ותצפיות הושלמו. לסיים את ההקלטה כאשר הושלם תהליך ההקפאה. הערה: רקמת צמח equilibrated עם טמפרטורת אוויר כאשר החומר הצמחי והרקע הוא באותו צבע שכן הם באותה הטמפרטורה. מאז טמפרטורת הרקע ואת הטמפרטורה של רקמת הצמח זהה, זה עלול להיות קשה לדמיין את החומר הצמחי עד ששוב מוריד את הטמפרטורה ויש ההפרש טמפרטורה בין רקמות הצמח וטמפרטורת IR. </li></ol></li></ol>

<ol>
	<li>Taschler, D., Beikircher, B., 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=Frost+resistance+and+ice+nucleation+in+leaves+of+five+woody+timberline+species+measured+in+situ+during+shoot+expansion.">Frost resistance and ice nucleation in leaves of five woody timberline species measured in situ during shoot expansion.</a> Tree Physiol. 24, 331-337 (2004).</li><li>Neuner, G., Hacker, J., L&#252;tz, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+formation+and+propagation+in+alpine+plants.">Ice formation and propagation in alpine plants.</a> Plants in alpine regions: Cell Physiology of adaptation and survival strategies. , 163-174 (2012).</li><li>Ladinig, U., Hacker, J., Neuner, G., Wagner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+endangered+is+sexual+reproduction+of+high-mountain+plants+by+summer+frosts?+-+Frost+resistance,+frequency+of+frost+events+and+risk+assessment.">How endangered is sexual reproduction of high-mountain plants by summer frosts? - Frost resistance, frequency of frost events and risk assessment.</a> Oecologia. 171, 743-760 (2013).</li><li>Wisniewski, M. E., Gusta, L. V., Fuller, M. P., Karlson, D., Gusta, L. V., Wisniewski, M. E., Tanino, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+nucleation,+propagation+and+deep+supercooling:+the+lost+tribes+of+freezing+studies.">Ice nucleation, propagation and deep supercooling: the lost tribes of freezing studies.</a> Plant Cold Hardiness: from the laboratory to the field. , 1-11 (2009).</li><li>Bokhurst, S., Bjerke, J. W., Davey, M. P., Taulavuori, K., Taulavuori, E., Laine, K., Callaghan, T. V., Phoenix, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impacts+of+extreme+winter+warming+events+on+plant+physiology+in+a+sub-Arctic+heath+community.">Impacts of extreme winter warming events on plant physiology in a sub-Arctic heath community.</a> Physiol. Plant. 140, 128-140 (2010).</li><li>Taulavuori, K., Laine, K., Taulavuori, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+studies+on+Vaccinium+myrtillus.and+Vaccinium+vits-idea.in+relation+to+air+pollution+and+global+change+at+northern+high+latitudes:+A+review.">Experimental studies on Vaccinium myrtillus.and Vaccinium vits-idea.in relation to air pollution and global change at northern high latitudes: A review.</a> Env. Exp. Bot. 87, 191-196 (2013).</li><li>Wisniewski, M., Glenn, D. M., Gusta, L., Fuller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+infrared+thermography+to+study+freezing+in+plants.">Using infrared thermography to study freezing in plants.</a> HortScience. 43, 1648-1651 (2008).</li><li>Gu, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+2007+eastern+US+spring+freeze:+increased+cold+damage+in+a+warming+world.">The 2007 eastern US spring freeze: increased cold damage in a warming world.</a> BioScience. 58, 253-262 (2008).</li><li>Augspurger, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spring+warmth+and+frost:+phenology,+damage,+and+refoliation+in+a+temperate+deciduous+forest.">Spring warmth and frost: phenology, damage, and refoliation in a temperate deciduous forest.</a> Func. Ecol. 23, 1031-1039 (2007).</li><li>Neuner, G., Erler, A., Hacker, J., Ladinig, U., Wagner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frost+resistance+of+reproductive+tissues+in+various+reproductive+stages+of+high+alpine+plant+species.">Frost resistance of reproductive tissues in various reproductive stages of high alpine plant species.</a> Physiol. Plant. 147, 88-100 (2013).</li><li>Skre, O., Taulavuori, K., Taulavuori, E., Nilsne, J., Igeland, B., Laine, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+importance+of+hardening+and+winter+temperature+for+growth+in+mountain+birch+populations.">The importance of hardening and winter temperature for growth in mountain birch populations.</a> Env. Exp. Bot. 62, 254-266 (2008).</li><li>H&#228;nninen, H., Tanino, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tree+seasonality+in+a+warming+climate.">Tree seasonality in a warming climate.</a> Trends in Plant Science. 16, 412-416 (2011).</li><li>Katz, R. W., Brown, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extreme+events+in+a+changing+climate:+variability+is+more+important+than+averages.">Extreme events in a changing climate: variability is more important than averages.</a> Climate Change. 21, 289-302 (1992).</li><li>Wisniewski, M., Gusta, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+plant+cold+hardiness:+an+opinion.">Understanding plant cold hardiness: an opinion.</a> Physiol. Plant. 147, 4-14 (2013).</li><li>Wisniewski, M., Gusta, L., 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=Adaptive+mechanisms+of+freeze+avoidance+in+plants.+A+brief+update.">Adaptive mechanisms of freeze avoidance in plants. A brief update.</a> Env. Exp. Bot. 99, 133-140 (2014).</li><li>Burke, M. J., Gusta, L. V., Quamme, H. A., Weiser, C. J., Li, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Freezing+and+injury+in+plants.">Freezing and injury in plants.</a> Annu. Rev. Plant Physiol. 27, 507-528 (1976).</li><li>Ishikawa, M., Price, W. S., Ide, H., Arata, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+freezing+behaviors+in+leaf+and+flower+buds+of+full-moon+maple+by+nuclear+magnetic+resonance+microscopy.">Visualization of freezing behaviors in leaf and flower buds of full-moon maple by nuclear magnetic resonance microscopy.</a> Plant Physiol. 115 (4), 1515-1524 (1997).</li><li>Ishikawa, M., Sakai, A., Li, P. H., Sakai, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+of+freezing+avoidance+in+comparison+with+freezing+tolerance:+a+demonstration+of+extra-organ+freezing.">Characteristics of freezing avoidance in comparison with freezing tolerance: a demonstration of extra-organ freezing.</a> Plant cold hardiness and freezing stress. , 325-340 (1982).</li><li>Buchner, O., 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=Freezing+cytorrhysis+and+critical+temperature+thresholds+for+photosystem+II+in+the+peat+moss+Sphagnum+capillifolium.">Freezing cytorrhysis and critical temperature thresholds for photosystem II in the peat moss Sphagnum capillifolium.</a> Protoplasma. 243 (1), 63-71 (2010).</li><li>Pearce, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+ice+and+cell+shape+in+frost-stressed+cereal+leaves:+A+low+temperature+scanning+electron+microscopy+study.">Extracellular ice and cell shape in frost-stressed cereal leaves: A low temperature scanning electron microscopy study.</a> Planta. 175, 313-324 (1988).</li><li>Ashworth, E. N., Anderson, J. A., Davis, G. A., Lightner, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+formation+in+Prunus+persica.+under+field+conditions.">Ice formation in Prunus persica. under field conditions.</a> J. Am. Soc. Hort. Sci. 110 (3), 322-324 (1985).</li><li>Ashworth, E. N., Davis, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+formation+in+woody+plants+under+field+conditions.">Ice formation in woody plants under field conditions.</a> HortSci. 21, 1233-1234 (1986).</li><li>Pramsohler, M., 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=Freezing+pattern+and+frost+killing+temperature+of+apple+(Malus+domestica.)+wood+under+controlled+conditions+and+in+nature.">Freezing pattern and frost killing temperature of apple (Malus domestica.) wood under controlled conditions and in nature.</a> Tree Physiol. 32 (7), 819-828 (2012).</li><li>Wisniewski, M., Lindow, S. E., Ashworth, E. N. <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 Physiol. 113 (2), 327-334 (1997).</li><li>Lutze, J. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Elevated+atmospheric+[CO2]+promotes+frost+damage+in+evergreen+tree+seedlings.">Elevated atmospheric [CO2] promotes frost damage in evergreen tree seedlings.</a> Plant Cell Environ. (6), 631-635 (1998).</li><li>Ball, M. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Space+and+time+dependence+of+temperature+and+freezing+in+evergreen+leaves).">Space and time dependence of temperature and freezing in evergreen leaves).</a> Func. Plant Biol. 29 (11), 1259-1272 (2002).</li><li>Sekozawa, Y., Sugaya, S., Gemma, H. <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+flowers+of+Japanese+Pear+(Pyrus+Pyrifolia).">Observations of ice nucleation and propagation in flowers of Japanese Pear (Pyrus Pyrifolia).</a> Nakai) using infrared video. 73 (1), 1-6 (2004).</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+propagation+in+plants+visualized+at+the+tissue+level+by+IDTA+(infrared+differential+thermal+analysis).">Ice propagation in plants visualized at the tissue level by IDTA (infrared differential thermal analysis).</a> Tree Physiol. 27, 1661-1670 (2007).</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+propagation+in+dehardened+alpine+plant+species+studied+by+infrared+differential+thermal+analysis+(IDTA).">Ice propagation in dehardened alpine plant species studied by infrared differential thermal analysis (IDTA).</a> Arc. Antarc. Alp. Res. 40 (4), 660-670 (2008).</li><li>Hacker, J., Spindelb&#246;ck, 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=Mesophyll+freezing+and+effects+of+freeze+dehydration+visualized+by+simultaneous+measurement+of+IDTA+and+differential+imaging+chlorophyll+fluorescence.">Mesophyll freezing and effects of freeze dehydration visualized by simultaneous measurement of IDTA and differential imaging chlorophyll fluorescence.</a> Plant Cell Environ. 31, 1725-1733 (2008).</li><li>Neuner, G., XU, B., Hacker, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Velocity+and+pattern+of+ice+propagation+and+deep+supercooling+in+woody+stems+of+Castanea+sativa.,+Morus+nigra.+and+Quercus+robur.+measured+by+IDTA.">Velocity and pattern of ice propagation and deep supercooling in woody stems of Castanea sativa., Morus nigra. and Quercus robur. measured by IDTA.</a> Tree Physiol. 30, 1037-1045 (2010).</li><li>Hacker, J., Ladinig, U., Wagner, 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=Inflorescences+of+alpine+cushion+plants+freeze+autonomously+and+may+survive+subzero+temperatures+by+supercooling.">Inflorescences of alpine cushion plants freeze autonomously and may survive subzero temperatures by supercooling.</a> Plant Sci. 180, 149-156 (2011).</li><li>Kuprian, E., Briceno, V., Wagner, 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+barriers+promote+supercooling+and+prevent+frost+injury+in+reproductive+buds,+flowers+and+fruits+of+alpine+dwarf+shrubs+throughout+the+summer.">Ice barriers promote supercooling and prevent frost injury in reproductive buds, flowers and fruits of alpine dwarf shrubs throughout the summer.</a> Env. Exp. Bot. 106, 4-12 (2014).</li><li>Wisniewski, M., Glenn, D. M., Fuller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+a+hydrophobic+particle+film+as+a+barrier+to+extrinsic+ice+nucleation+in+tomato+plants.">Use of a hydrophobic particle film as a barrier to extrinsic ice nucleation in tomato plants.</a> HortScience. 127, 358-364 (2002).</li><li>Aryal, B., &amp;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=Leaf+wettability+decreases+along+an+extreme+altitudinal+gradient.">Leaf wettability decreases along an extreme altitudinal gradient.</a> Oecologia. 162, 1-9 (2010).</li><li>Wisniewski, M., Fuller, M. P., Margesin, R., Schinner, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ice nucleation and deep supercooling in plants: new insights using infrared thermography. In: Cold adapted organisms. Ecology, physiology, enzymologyandmolecularbiology. , 105-118 (1999).</li><li>Franks, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biophysics and biochemistry at low temperatures. , (1985).</li><li>Neuner, G., Kuprian, E., Hincha, D., Zuther, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+thermal+analysis+of+plant+freezing+processes.">Infrared thermal analysis of plant freezing processes.</a> Methods in Molecular Biology: Plant Cold Acclimation. , 91-98 (2014).</li></ol>

יש הסופרים לא אינטרסים כלכליים מתחרים או ניגוד עניינים.

יש מים היכולת מדליקה לטמפרטורות נמוכות 0 מעלות צלזיוס והטמפרטורה בה מים יקפאו יכולים להיות משתנים לגמרי. 36 מגבלת הטמפרטורה לקירור של מים טהורים היא על -40 מעלות צלזיוס ומוגדרת כנקודת נוקלאציה הומוגנית. כאשר מים קופאים בטמפרטורות חמה יותר מאשר -40 ° C זה הוא הביא על ידי הנוכחות של הטרוגניים nucleators המאפשרים עוברי קרח קטנים כדי ליצור שלאחר מכן ישמש כזרז להיווצרות קרח וצמיחה. 37 יש שפע של מולקולות בטבע ש לפעול סוכני nucleating הקרח כיעילים מאוד, ולכן רוב ההקפאה של מים בטבע מתרחש בטמפרטורות מתחת 0 ° C. היכולת לווסת או להשפיע על הפעילות של סוכני nucleating הטרוגניים יש פוטנציאל משמעותי כגישה חדשנית למתן הגנת כפור לצמחים. ההבנה כיצד צורות קרח ומתפשט בהקפאת צמחים רגישים והקפאה סובלנית חיונית לAChieving מטרה זו. כפי שצוין במבוא, שיטות שונות שימשו ללמוד את תהליך ההקפאה בצמחים בתנאי מעבדה, לעומת זאת, הקפאה של צמחים בטבע בעיקר במעקב עם השימוש של צמדים תרמיים. תרמוגרפיה ברזולוציה גבוהה אינפרא אדום (HRIT) 24-28,34, מציעה מספר יתרונות בולטים כמו שיטה ללימוד תהליך ההקפאה בצמחים. HRIT מאפשר לצפות באתר הראשוני של היווצרות קרח, מספר אירועי הקפאת צורך להקפיא כל צמח, למעשה לבחון כיצד קרח מופץ במפעל ואם כל מחסומים להתפשטות קרח נמצאים, ולקבוע אם כל חלקים של המפעל יישאר קרח בחינם. והכי חשוב, הוא מאפשר לאדם להתבונן בתהליך ההקפאה בכל מפעלים ולא מנות קטנות, מבודדות של צמח שהוסרו ממפעל ההורה. הדו&quot;ח הנוכחי מתאר את היישום של HRIT לחקר FreeZing בצמחים שלמים או חלקי צמח, ומספק כמה דוגמאות כיצד טכנולוגיה זו יכולה לשמש כדי לבחון מספר פרמטרים שיכולים להשפיע על איך ומתי צורות קרח בצמחים, ואיך קרח מופץ. היבטים קריטיים של ביצוע מחקרים אלה כרוכים ברגישות ודיוק של מצלמת אינפרא אדום, הפרמטרים המשמשים בהתקנה של המצלמה וההקלטה של ​​רצפי וידאו, קצב הקירור, המורכבות המבניות / מורפולוגיים של הנושא להיות שנצפו, וידע על מדע אינפרא אדום. פריטים אלה יטופלו בנפרד. רגישות ודיוק של מצלמת אינפרא אדום (רדיומטר) האירועים אקסותרמית במהלך ההקפאה של רקמות צמח כי הם דמיינו הם קטנים מאוד, הנעים בין &lt;0.1 לכ -0.5 מעלות צלזיוס. לכן מצלמת אינפרא אדום חייבת להיות רגישה מספיק כדי להבחין בשינויים קטנים בטמפרטורה בקלות. דיוק טמפרטורה הוא גם היבט חשוב ודורש שהמצלמה מכוילת על בסיס קבוע (לפחות פעם בשנה). אמנם זה יכול להיעשות על ידי המשתמש, הוא דורש שימוש במספר גופים שחורים המכסים מגוון רחב של טמפרטורות. לכן, זה הכי טוב שיש מצלמה מכויל במפעל. אם רמה גבוהה של דיוק טמפרטורה היא חיונית, מומלץ מאוד שתרמי לשמש בשילוב עם קביעת מצלמת אינפרא אדום. זה יכול להיות מותקן בקרבת האובייקט נחקר לתת הערכה מדויקת של טמפרטורת אוויר. פרמטרים מצלמה שורה של פרמטרים יכולה להיות מותאמת על מצלמות אינפרא אדום מתקדמות, high-end. בשימוש במצלמה כדי להציג ו / או להקליט הקפאת אירועים, חשוב שמיצוע התמונה לשמש כדי להפחית תמונה רועשת, וכך קל יותר לדמיין חלקי צמח ואירועי הקפאה. מיצוע תמונה מתרחש כאשר תמונה באיכות גבוהה נבחרה בהגדרות המצלמה. מאז exotherm הקפאת הקטיןים צפוי, חשוב גם בעת הצפייה בתהליך ההקפאה כדי להגדיר את טווח הטמפרטורות של המצלמה כדי לכסות טווח טמפרטורה קטן (2-5 מעלות צלזיוס). זה נחוץ משום שהתוכנה תפיץ את pallette הצבע שנבחר על תוחלת המלאה שנקבעה למצלמה. לכן, אם יש 10 צבעים בpallette ויש אחד תוחלת נקבעה על 100 מעלות צלזיוס, יהיה רק ​​שינוי בצבע, אם חל שינוי C ° 10 בטמפרטורה. שיעור לכידה גבוה (עשרה פריימים לשניה) יש להשתמש בכך שאירועים אקסותרמית קטנים, שיתפוגגו במהירות, לא החמיצו. ניתן לבחור תבניות צבע שונות וסולמות אפורים מתפריט הנפתח. בחירה של הצבעים המתאימים ביותר צריכה להיות מבוססת על האם או לא זה מספק את האפשרות הטובה ביותר עבור לדמיין את האירועים התרמיים של עניין. מצלמות מתקדמות גם מציעות מספר אפשרויות להקלטת וידאו רצף ו / או לכידת תמונות בודדות. מספר מסוים של מסגרות על משך זמן מוגדר יכול להיות שנבחר.זה הוא הטוב ביותר עבור רצפי הקלטה של ​​זמן קצר (דקות) ולא שעות. לחלופין, מספר הפריימים לשניה יכול להיות מצויינים והמצלמה מוגדרת לעצור את ההקלטה באופן ידני או לאחר מספר מסוים של מסגרות. מצלמות מתקדמות מציעות גם האפשרות להקלטות להתחיל או סוף מבוססים על גורמים מוגדרים מראש (טמפרטורה או זמן). קצב קירור חשובה שהטמפרטורה של חומר צמחי שנצפתה אינה שונה באופן דרמטי מטמפרטורת האוויר במהלך קירור. אם הטמפרטורה יורדת מהר מדי, צמחים מדליקים ולהקפיא בטמפרטורת אוויר נמוכה יותר ממה שהם הייתם תחת שיעורי קירור טבעיים. רוב המחקרים ממליצים קצב קירור של שעה C ° 1-2 -1, במיוחד בטמפרטורות מעל -5 ° C, המספק מספיק זמן לצמחים להגיע לשיווי משקל עם טמפרטורת האוויר. למעשה, החומר הצמחי עלול לבוא בשיווי המשקל הרבה יותר מהר. זהניתן לקבוע על ידי השוואת הטמפרטורה של החומר הצמחי עם הטמפרטורה של הרקע סביב המפעל. אם הצמח נמצא בשיווי משקל, זה יהיה קשה להבחין בצמח מהרקע שלה בתמונה אינפרא אדום כפי שיהיה באותה הטמפרטורה כרקע והתמונה תופיע להיות כמעט הומוגנית בצבע. שנצפו מורכבות המורפולוגית מבניים של האובייקט מאז התמונות שנצפו מייצגות תמונות של טמפרטורה, אובייקטים חופפים יופיעו כאובייקטים רציפים ולא בדידים אובייקטים. זה יכול להפוך את ההבחנה שבו אירועי הקפאה הם מתרחשים קשים מאוד וגם להגביר את הקושי בקביעה כיצד קרח הוא למופץ במפעל. הדרך הטובה ביותר להתמודד עם בעיה זו היא עבודה ראשונה עם חפצים פשוטים (עלים בודדים, נובע, וכו &#39;) ולאחר מכן לבנות עד אובייקטים מורכבים יותר. ניסיון בעבודה עם אמא ספציפיתיש terial ערך רב בהתמודדות עם בעיה זו. בנוסף, יכולת כיסוי תמונת אינפרא-אדומה בחלק העליון של תמונה דיגיטלית, גלויה-אור יכולה גם לסייע באופן משמעותי בניתוח והבנת נתונים אינפרא אדומים. ידע של מדע אינפרא אדום למרות שזה יהיה יתרון לאוכל פשוט כוון את המצלמה לאובייקט ויודע כי נתוני הטמפרטורה קיבלו הוא 100% מדויקים, הבנה כיצד אינפרא אדום אנרגיית אינטראקציה עם הסביבה שלו יכולה להגביר את ההבנה של הדרך הטובה ביותר להשתמש בדרגת המחקר אלה מאוד מצלמות אינפרא אדום ולפרש את הנתונים. אחד צריכה להיות קצת מכיר את פליטת מונחים, ההחזרה, וספיג. על פי רוב, ניתן להשתמש במצלמה מבלי לדאוג פרמטרים אלה, עם זאת, הם יכולים לעזור להסביר את טבעו של התמונה מוצגת והאיכות הכוללת שלה ודיוק. בקצרה, כאשר אנרגיית אינפרא אדום פוגעת אובייקט זה יכול להיות גם reflected או נספג ולאחר מכן נפלט. טבעו של האובייקט נחקר, ולכן, יכול להשפיע על הדיוק של הנתונים שמתקבל. אם אובייקט יש החזרה גבוהה, אחד יקבל תמונה יותר נציג של האובייקטים סביב הפולטים אנרגיה אינפרא אדומה מאשר האובייקט עצמו. הספיגה של אנרגיה אינפרא אדומה ללא פולט אנרגיית אינפרא אדום יכול גם להוביל לקבלת נתוני טמפרטורת שווא מהאובייקט נחקרת. חיישני המצלמה לזהות נפלטים אנרגיית אינפרא אדום, ולכן, הטמפרטורות מדויקות ביותר מתקבלות מאובייקטים שיש להם רמה גבוהה של פליטה. למרבה המזל, יש לי צמחי רמה גבוהה של פליטה המאפשרת מדידות טמפרטורה מדויקות. רמות נמוכות יותר של פליטה יכולות להיות מתוגמלות על ידי התאמת פרמטר זה בהגדרות המצלמה אז שתשתמשנה באלגוריתם להתאמה נאותה בקריאת נתוני הטמפרטורה. היכולת לקבוע איך ומתי צמחים להקפיא באופן מדויקהוא חיוני להבנת האבולוציה של מנגנון הקפאה-הימנעות והתפקיד של מבנה מפעל בתהליך ההקפאה. הקפאה, למרות הפשטות לכאורה שלה, הוא תהליך מורכב וצמחים התפתחו שורה של התאמות מבניות כדי למנוע הקפאה, למדר היווצרות קרח, ולמנוע את ההתפשטות של קרח. תרמוגרפיה אינפרא אדום ברזולוציה גבוהה היא רומן וכלי רב עוצמה שיכול לשמש כדי לחקור את המורכבות של תהליך ההקפאה בצמחים ולהוביל לפיתוח שיטות חדשות יעילות של הגנת כפור. הבנה טובה יותר של הקפאה-הימנעות יכולה גם לעזור לנו להבין כיצד מנגנוני הסתגלות אלה התפתחו, והתפקיד שהם ממלאים בביולוגיה וההישרדות של מיני צמחים שונים.

טמפרטורות מקפיאות המתרחשות כאשר צמחים גדלים באופן פעיל יכול להיות קטלני, במיוחד אם המפעל יש סובלנות הקפאה קטנה או לא. יש אירועים כאלה לעתים קרובות כפור השפעות הרסניות על ייצור חקלאי וגם יכולים לשחק תפקיד חשוב בעיצוב מבנה קהילה באוכלוסיות טבעיות של צמחים, במיוחד באלפיני, מערכות אקולוגיות תת-ארקטי והארקטי 1-6. פרקים של כפור האביב החמור היו השפעות עיקריות על ייצור פירות בארה&quot;ב ובדרום אמריקה בשנים האחרונות 7-9 והוחמרו על ידי ההתפרצות המוקדמת של מזג אוויר חם ואחרי טמפרטורות נמוכות ממוצעים אופייניות יותר. מזג האוויר החם גורם לתחילת ניצנים לשבור, הפעלת הצמיחה של יורה, עלים, פרחים וחדשים שכולן יש מעט מאוד לא סובלנות כפור 1,3,10-12. דפוסי מזג אוויר בלתי יציבים כגון דווחו להיות השתקפות ישירה של שינויי האקלים מתמשכים וצפויים להיות דפוס מזג אוויר משותף לforesעתיד eeable 13. מאמצים כדי לספק טכניקות חסכוניות, יעילות, וידידותיות לסביבה ניהול או להגנת הצומח שיכול לספק סובלנות כפור מוגברת היו הצלחה מוגבלת לשורה של סיבות, אבל זה יכול להיות מיוחס בחלקה לאופי המורכב של הקפאת סובלנות והקפאת מנגנוני הימנעות בצמחים. 14 מנגנוני ההסתגלות הקשורים להישרדות כפור בצמחים באופן מסורתי מתחלקים לשתי קטגוריות, הקפאת סובלנות והימנעות ההקפאה. הקטגוריה לשעבר מזוהה עם מנגנונים ביוכימיים מוסדרים על ידי קבוצה מסוימת של גנים המאפשרים לצמחים לעמוד בעקות קשורות בנוכחות והשפעת dehydrative של קרח ברקמות שלו. בעוד הקטגוריה השנייה היא בדרך כלל, אך לא רק, הקשורים להיבטים מבניים של צמח שקובעים אם, מתי והיכן צורות קרח במפעל 14. למרות השכיחות של הימנעות הקפאה כמודעהמנגנון aptive, מחקר קטן הוקדש בתקופה האחרונה להבנת מנגנוני ויסות של הימנעות הקפאת הבסיס. הקורא מופנה לסקירה האחרונה 15 לפרטים רבים יותר בנושא זה. בעוד היווצרות הקרח בטמפרטורות נמוכות אולי נראית כמו תהליך פשוט, גורמים רבים תורמים לקביעת הטמפרטורה שבה הקרח nucleates ברקמות צמח וכיצד הוא מתפשט בתוך המפעל. פרמטרים כגון הנוכחות של חיצוני ופנימי קרח nucleators, אירועי נוקלאציה הטרוגנית לעומת הומוגנית, תרמית-hysteresis (נוזל לרדיאטור) חלבונים, נוכחות של סוכרים ספציפיים וosmolytes האחר, וכן שורה של היבטים מבניים של הצמח יכול לשחק כל משמעותי תפקיד בתהליך ההקפאה בצמחים. באופן קולקטיבי, פרמטרים אלה משפיעים על הטמפרטורה שבה צמח קופא, שבו קרח הוא יזם ואיך הוא גדל. הם יכולים גם להשפיע על המורפולוגיה של גבישי קרח שנוצרו.שיטות שונות שימשו ללמוד את תהליך ההקפאה בצמחים בתנאי מעבדה, כוללים ספקטרוסקופית תהודה מגנטית גרעינית (NMR) 16, הדמיה בתהודה מגנטית (MRI) 17, cryo-מיקרוסקופיה 18-19, ומיקרוסקופ אלקטרונים סורק בטמפרטורה נמוכה (LTSEM ). 20 הקפאה של צמחים שלמים בהגדרות מעבדה ושדה, לעומת זאת, בעיקר במעקב עם צמדים תרמיים. השימוש בצמדים ללמוד הקפאה מבוסס על השחרור של חום (אנתלפיה של היתוך) כאשר מים עוברים שלב מעבר מנוזל למוצק. הקפאה אז נרשמה כאירוע אקסותרמית. 21-23 למרות צמדים הם השיטה האופיינית לבחירה בלימוד הקפאה בצמחים, יש שימושם מגבלות רבות המגבילות את כמות המידע שהושג במהלך אירוע הקפאה. לדוגמא, עם צמדים קשה כמעט בלתי אפשרי לקבוע היכן קרח הוא יזם בצמחים, איך זה מתפשט,אם זה מתפשט באפילו שיעור, ואם כמה רקמות להישאר חופשיות של קרח. התקדמות בתרמוגרפיה ברזולוציה גבוהה אינפרא אדום (HRIT) 24-27, לעומת זאת, הגדילה באופן משמעותי את היכולת לקבל מידע על תהליך ההקפאה בכל צמחים, במיוחד בעת שימוש במצב הדמיה ההפרש. 28-33 בדו&quot;ח הנוכחי, אנחנו מתאר את השימוש בטכנולוגיה זו כדי ללמוד היבטים שונים של תהליך ההקפאה ופרמטרים שונים המשפיעים בו ובאיזה טמפרטורת קרח הוא יזם בצמחים. פרוטוקול יוצג שידגים את היכולת של חיידק קרח התגרענות-אקטיבי (INA), Pseudomonas syringae (CIT-7) לפעול כnucleator חיצוני ייזום הקפאה בצמח עשבוני בטמפרטורה גבוהה, שמתחת לאפס. מצלמה אינפרא אדום ברזולוציה גבוהה הפרוטוקול ודוגמאות מתועדות בדו&quot;ח זה לנצל רזולוציה גבוהה אינפרא אדומותרדיומטר וידאו. מד הקרינה (איור 1) מספקת שילוב של תמונות ספקטרום אינפרא אדום ונראה לעין ונתוני טמפרטורה. תגובת הרפאים של המצלמה היא בטווח של 7.5-13.5 מיקרומטר ומספקת 640 x 480 פיקסלים ברזולוציה. תמונות ספקטרום הנראה נוצרו על ידי מצלמה ניתן התמזגה עם IR-תמונות בזמן אמת, המאפשר הפרשנות של תמונות מורכבות, תרמית-בנבנה. מגוון של עדשות למצלמה יכול לשמש להכנה מקרוב ותצפיות מיקרוסקופיות. המצלמה יכולה לשמש במצב עצמאי, או ממשק ובשליטה עם מחשב נייד באמצעות תוכנת propietary. התוכנה יכולה לשמש כדי להשיג מגוון רחב של נתונים תרמיים המשובצים בקטעי הווידאו המוקלטים. חשוב לציין כי מגוון רחב של radiometers אינפרא אדום זמין מסחרי. לכן, זה הכרחי כי החוקר לדון היישום המיועד שלהם עם מהנדס מוצר וידע שחוקר לבדוק את יכולתו של כל ספציפיתרדיומטר ג לספק את המידע הדרוש. רדיומטר ההדמיה משמש בפרוטוקול המתואר ממוקם בתיבת אקריליק (איור 2) מבודד עם קלקר אני n כדי להרתיע חשיפה לעיבוי בפרוטוקולי ההתחממות והתקררות. הגנה זו אינה נחוצה לכל המצלמות או יישומים.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Infrared Camera</td>
			<td>FLIR</td>
			<td>SC-660</td>
			<td>Many models available depending on application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared Analytical Software</td>
			<td>FLIR</td>
			<td>ResearchIR 4.10.2.5</td>
			<td align="right">$3,500</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="2">Pseudomonas syringae (strain Cit-7)</td>
			<td rowspan="2"></td>
			<td rowspan="2"></td>
			<td rowspan="2"><a href="mailto:icelab@berkeley.edu">Kindly provided by Dr. Steven Lindow, University of California&#160; Berkeley icelab@berkeley.edu</a></td>
		</tr>
		<tr>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pseudomonas Agar F</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>DF0448-17-1</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

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.

פעילות הקרח nucleating של הקרח + חיידק, Pseudomonas syringae (זן Cit-7) ירידה של 10 μl של מים ו -10 μl של מים המכיל פ syringae (CIT-7) הונחו על פני השטח abaxial של עלה Hosta (Hosta spp.) (איור 4). כפי שמודגם, הירידה של מים המכילים חיידקי INA קפאה ראשונה והייתה אחראי לגרימת העלה להקפיא בעוד טיפת מים על פני השטח העלה נשארה יצאה מן ההקפאה. הקפאה ורביית קרח בצמח וודי איור 5 ממחיש שני ייזום הקרח והתפשטות קרח בגזע של עץ האלון (Quercus Robur). היווצרות קרח ביוזמת באזור השיפה cambium כלי הדם של הגזע ומופצת circumferentially סביב הגזע. שיעור התפשטות קרח במפעל וודי נובע הוא הרבה יותר גדול בכיוון אורך יותר מאשר ברוחב וcircumfeכיוון rential. 31 מחירים של קרח רביה וחסמים לרביית קרח קרח החל בגזע של צמח שעועית (vulgaris פ) באתר שבו חיידקי INA הונחו (איור 6 א, חץ). בעקבות אירוע ההקפאה הראשוני, קרח מופץ למעלה ולמטה הגזע (איור 6-ג). שימוש ברצף הווידאו, שבו יש חותמת זמן, ומדידת מרחק על הגזע, מאפשר אחד כדי לחשב את שיעור התפשטות קרח על פני מרחק נתון. הגרף באיור 6 מציג את שיעור התפשטות קרח עד הגזע של צמח השעועית מנקודת הקיפאון ראשוני ומדגים שיעור ירידה של התפשטות קרח כמו הקרח עובר דרך אזור קטרי של הצמח. שימוש בתרמוגרפיה אינפרא אדום מאפשרת גם אחד כדי לקבוע את הנוכחות של כל מחסומים פיזיים המונעים ההתפשטות של קרח לרקמות ספציפיות. איור 7 &lt;/ Strong&gt; ממחיש הקפאה במיני אלפיני, procumbens Loiseleuria, שבו החלק וגטטיבי (גזע ועלים) של הצמח הקפיא אבל ניצני פרחי המסוף יישארו יצאה מן ההקפאה. היווצרות קרח לא עלתה עד 126-164 דק &#39;לאחר ההקפאה של הגבעול ועלים שהתרחשו והתגובה אקסותרמית וכתוצאה מכך התפוגגה. כיורה רבייה של מינים עציים אלפיני מקפיא רגיש 3,33, הקפאת הימנעות היא מכריע חשובה להצלחת רבייה. יכולת של מחסומי הידרופובי להקפאת הבלוק הסביבתי על קרח נוקלאציה מושרה צמח עגבנייה (Solanum lycopersicum) היה מצופה בחומר מבוסס קאולין הידרופובי (איור 8 א) על מנת לקבוע אם המכשול הידרופובי יכול לחסום הקפאת נוקלאציה קרח חיצונית מושרה. מידת הקשר של טיפות של נוזל עם משטח העלה הייתה הרבה יותר גדולה בעלים ללא ציפוי ( <strong&gt; איור 8 ב) בהשוואה לעלים מצופים (איור 8C). כפי שמודגם באיור 8D, צמחים ללא ציפוי (מימין) הציגו אירוע אקסותרמית טיפוסי של אירוע הקפאה, ואילו צמחים מצופים (משמאל) נשארו יצאה מן ההקפאה והקירור לכ -6.0 מעלות צלזיוס. ניתן למצוא את פרטים של ניסויים אלה ובישנייבסקי et al. 34 מגמה של הידרופוביות גדולה יותר במבנה העלה של מיני צמחים מקומיים לאורך שיפוע גובה כבר צוינה על ידי Aryal ונוינר. 35 <img alt="איור 1" src="/files/ftp_upload/52703/52703fig1.jpg" /> איור 1. ברזולוציה גבוהה אינפרא אדום מדי קרינה. המודל המאויר היא מצלמה FLIR SC-660 אינפרא אדום וידאו. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/52703/52703fig2.jpg" /> איור 2. </strאונג&gt; מארז מגן עבור מצלמת אינפרא אדום. תיבת אקריליק משמשת לבית המצלמה ולמנוע עיבוי מלהרכיב על מצלמת אינפרא אדום במהלך הקפאה והפשרת ניסויים. () תיבה עם מצלמה העליונה הוסר. (ב) הוכנס לתיבת אקריליק ומכסה סגור. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/52703/52703fig3.jpg" /> איור 3. צפייה וניתוח תמונות אינפרא אדום ומרוחק מצלמה בקרה. צילום מסך מהתוכנה ResearchIR. התוכנה משמשת כדי להציג את התמונה בשידור חי, לשנות את הגדרות מצלמה, תמונות בודדות שיא, לבצע הקלטות וידאו, ולנתח את נתוני טמפרטורה בתמונות. הכנס על ימין מראה אפשרויות לשינוי הגדרות מצלמה בעת הוספה על שמאלי תחתון מציגה היסטוגרמה טמפרטורה של התמונה בשידור חי. <img alt="איור 4"src = &quot;/ קבצים / ftp_upload / 52,703 / 52703fig4.jpg&quot; /&gt; הקפאת איור 4. התגרענות סביבתית על מושרה של עלה Hosta (Hosta spp.). טיפות מוקפאות של מים וחיידקים INA, Pseudomonas syringae (זן Cit-7), נמצאים על פני השטח abaxial של העלה (). אגל INA מקפיא ראשון (B) ויוזם הקפאה של העלה (C). קרח מתפשט בכל העלה (D) ולמרות ההקפאה של העלה, טיפת המים נשארת יצאה מן ההקפאה (E). טיפה של מים על פני השטח של עלים קופאת אחרי כל העלה הקפיא ומתחיל להתקרר בקצותיה (F). <img alt="איור 5" src="/files/ftp_upload/52703/52703fig5.jpg" /> איור 5. ייזום קרח והתפשטות בגזע של צמח וודי (Robur Quercus) שמאל פנל:. חתך של גזע עצי של עץ אלון. (AH) ייזום של הקפאת אירוע באזור של השיפה וcambium כלי דם () והתקדמות של קרח היווצרות סביב הגזע (B - H). Kuprian ונוינר, לא פורסם. <img alt="איור 6" src="/files/ftp_upload/52703/52703fig6.jpg" /> איור 6. ערי התפשטות קרח במפעל שעועית (vulgaris Phaseolus) מחושבת באמצעות תרמוגרפיה אינפרא אדום ברזולוציה גבוהה. () קרח יזם בגזע (חץ). (ב - ג) התפשטות קרח למעלה ולמטה הגזע. גרף בחלק העליון של דמות מציג את שיעור התפשטות קרח מוצג כקרח המרחק נסע לאורך זמן כפי שהוא עבר את הגזע מהאתר המקורי של הקפאה. עיכוב באניחלה התפשטות לסה&quot;נ כקרח עבר דרך חלק קטרי של גזע הצמח. נתון זה היה שונה ומישנייבסקי et al. 24 <img alt="איור 7" src="/files/ftp_upload/52703/52703fig7.jpg" /> איור 7. מכשול להיווצרות קרח במפעל וודי אלפיני, procumbens Loiseleuria (אזליה אלפיני). תמונת אור גלויה של הגזע של אזליה אלפיני מראה גזע מרכזי, עלים מצורפים, וניצני מסוף (). הקפאת - (B C) היא יזם בגזע והקרח מתפשט החוצה אל עלים. ניצני מסוף יישארו יצאה מן ההקפאה. (D - E) ניצני מסוף להקפיא באופן עצמאי 126-164 דקות לאחר הקפאה ראשונית של גבעול ועלים. במהלך תקופה זו את החום של אנתלפיה מיוצרת על ידי ההקפאה של הגבעול ועלים כבר התפוגג. Kuprian ונוינר, unpublished. <img alt="איור 8" src="/files/ftp_upload/52703/52703fig8.jpg" /> 8. מחסומי הידרופובי איור לחסום הקפאת התגרענות המושרית חיצונית של עגבניות (Lycopersicon Solanum). () חומר מבוסס קאולין הידרופובי להחיל צמחי עגבניות. (ב - ג). רמה מופחתת של קשר בין משטח העלה וטיפות של נוזל המכיל חיידקי INA על מצופה (ב &#39;) מול ללא ציפוי עלים (C). (ד) מפעל ללא ציפוי (מימין) עובר תגובה אקסותרמית קשורה עם הקפאה של הצמח ואילו מפעל מצופה נשאר בקירור, ויצא מן ההקפאה בכ -6 מעלות צלזיוס. נתון זה שונה ומישנייבסקי et al. 34

Watch this Scientific Journal Video about The Use of High-resolution Infrared Thermography HRIT for the Study of Ice Nucleation and Ice Propagation in Plants at JoVE.com

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).

השימוש ברזולוציה גבוהה אינפרא אדום תרמוגרפיה (HRIT) לחקר הקרח נוקלאציה וקרח רביה בצמחים

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 ...

the-use-high-resolution-infrared-thermography-hrit-for-study-ice

Google

Research

JoVE Journal

Environment

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

9.5K Views.  Agricultural Research Service (USDA-ARS), Kearneysville, WV. 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).

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

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.

ביטוי של רקומביננטי Cellulase Cel5A מ<em&gt; Reesei Trichoderma</em&gt; בצמחים טבק

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

Enhancement of the Initial Growth Rate of Agricultural Plants by Using Static Magnetic Fields

Electronic devices and high-voltage wires induce magnetic fields. A magnetic field of 1,300-2,500 Gauss (0.2 Tesla) was applied to Petri dishes containing seeds of Garden Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. perviridis), and Mescluns (Lepidium sativum). We applied magnets under the culture dish. During the 4 days of application, we observed that the stem and root length increased. The group subjected to magnetic field treatment (n = 10) showed a 1.4 times faster rate of growth compared with the control group (n = 11) in a total of 8 days (p &#60;0.0005). This rate is 20% higher than that reported in previous studies. The tubulin complex lines did not have connecting points, but connecting points occur upon the application of magnets. This shows complete difference from the control, which means abnormal arrangements. However, the exact cause remains unclear. These results of growth enhancement of applying magnets suggest that it is possible to enhance the growth rate, increase productivity, or control the speed of germination of plants by applying static magnetic fields. Also, magnetic fields can cause physiological changes in plant cells and can induce growth. Therefore, stimulation with a magnetic field can have possible effects that are similar to those of chemical fertilizers, which means that the use of fertilizers can be avoided.

The goal of this protocol is to demonstrate the acceleration of the initial growth rate of plants by applying static magnetic fields with no external energy.

שיפור של שיעור הצמיחה הראשוני של צמחים חקלאיים באמצעות שדות מגנטיים סטטיים

Electronic devices and high-voltage wires induce magnetic fields. A magnetic field of 1,300-2,500 Gauss (0.2 Tesla) was applied to Petri dishes containing ...

Use of a Battery of Chemical and Ecotoxicological Methods for the Assessment of the Efficacy of Wastewater Treatment Processes to Remove Estrogenic Potency

Endocrine Disrupting Compounds pose a substantial risk to the aquatic environment. Ethinylestradiol (EE2) and estrone (E1) have recently been included in a watch list of environmental pollutants under the European Water Framework Directive. Municipal wastewater treatment plants are major contributors to the estrogenic potency of surface waters. Much of the estrogenic potency of wastewater treatment plant (WWTP) effluents can be attributed to the discharge of steroid estrogens including estradiol (E2), EE2 and E1 due to incomplete removal of these substances at the treatment plant. An evaluation of the efficacy of wastewater treatment processes requires the quantitative determination of individual substances most often undertaken using chemical analysis methods. Most frequently used methods include Gas Chromatography-Mass Spectrometry (GCMS/MS) or Liquid Chromatography-Mass Spectrometry (LCMS/MS) using multiple reaction monitoring (MRM). Although very useful for regulatory purposes, targeted chemical analysis can only provide data on the compounds (and specific metabolites) monitored. Ecotoxicology methods additionally ensure that any by-products produced or unknown estrogenic compounds present are also assessed via measurement of their biological activity. A number of in vitro bioassays including the Yeast Estrogen Screen (YES) are available to measure the estrogenic activity of wastewater samples. Chemical analysis in conjunction with in vivo and in vitro bioassays provides a useful toolbox for assessment of the efficacy and suitability of wastewater treatment processes with respect to estrogenic endocrine disrupting compounds. This paper utilizes a battery of chemical and ecotoxicology tests to assess conventional, advanced and emerging wastewater treatment processes in laboratory and field studies.

Endocrine Disrupting Compounds (EDC) pose a substantial risk to the aquatic environment. Municipal wastewater treatment plants are major contributors to the estrogenic potency of surface waters. The methodology provided in this paper allows for an assessment of the efficacy and suitability of wastewater treatment processes with respect to EDC removal.

שימוש בסוללה של שיטות כימיות Ecotoxicological עבור הערכת היעילות של תהליכי טיפול בשפכים להסיר אסטרוגניים און

Endocrine Disrupting Compounds pose a substantial risk to the aquatic environment. Ethinylestradiol (EE2) and estrone (E1) have recently been included in ...

Empirical, Metagenomic, and Computational Techniques Illuminate the Mechanisms by which Fungicides Compromise Bee Health

Growers often use fungicide sprays during bloom to protect crops against disease, which exposes bees to fungicide residues. Although considered &#34;bee-safe,&#34; there is mounting evidence that fungicide residues in pollen are associated with bee declines (for both honey and bumble bee species). While the mechanisms remain relatively unknown, researchers have speculated that bee-microbe symbioses are involved. Microbes play a pivotal role in the preservation and/or processing of pollen, which serves as nutrition for larval bees. By altering the microbial community, it is likely that fungicides disrupt these microbe-mediated services, and thereby compromise bee health. This manuscript describes the protocols used to investigate the indirect mechanism(s) by which fungicides may be causing colony decline. Cage experiments exposing bees to fungicide-treated flowers have already provided the first evidence that fungicides cause profound colony losses in a native bumble bee (Bombus impatiens). Using field-relevant doses of fungicides, a series of experiments have been developed to provide a finer description of microbial community dynamics of fungicide-exposed pollen. Shifts in the structural composition of fungal and bacterial assemblages within the pollen microbiome are investigated by next-generation sequencing and metagenomic analysis. Experiments developed herein have been designed to provide a mechanistic understanding of how fungicides affect the microbiome of pollen-provisions. Ultimately, these findings should shed light on the indirect pathway through which fungicides may be causing colony declines.

Microbial consortia within bumble bee hives enrich and preserve pollen for bee larvae. Using next generation sequencing, along with laboratory and field-based experiments, this manuscript describes protocols used to test the hypothesis that fungicide residues alter the pollen microbiome, and colony demographics, ultimately leading to colony loss.

אמפירית, Metagenomic, שיטות חישוביות להאיר את מנגנוני הבריאות דבורה איזה פשרה קוטלי פטריות

Growers often use fungicide sprays during bloom to protect crops against disease, which exposes bees to fungicide residues. Although considered ...

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

Nitrogen oxides (NOx = NO + NO2) are a family of atmospheric trace gases that have great impact on the environment. NOx concentrations directly influence the oxidizing capacity of the atmosphere through interactions with ozone and hydroxyl radicals. The main sink of NOx is the formation and deposition of nitric acid, a component of acid rain and a bioavailable nutrient. NOx is emitted from a mixture of natural and anthropogenic sources, which vary in space and time. The collocation of multiple sources and the short lifetime of NOx make it challenging to quantitatively constrain the influence of different emission sources and their impacts on the environment. Nitrogen isotopes of NOx have been suggested to vary amongst different sources, representing a potentially powerful tool to understand the sources and transport of NOx. However, previous methods of collecting atmospheric NOx integrate over long (week to month) time spans and are not validated for the efficient collection of NOx in relevant, diverse field conditions. We report on a new, highly efficient field-based system that collects atmospheric NOx for isotope analysis at a time resolution between 30 min and 2 hr. This method collects gaseous NOx in solution as nitrate with 100% efficiency under a variety of conditions. Protocols are presented for collecting air in urban settings under both stationary and mobile conditions. We detail the advantages and limitations of the method and demonstrate its application in the field. Data from several deployments are shown to 1) evaluate field-based collection efficiency by comparisons with in situ NOx concentration measurements, 2) test the stability of stored solutions before processing, 3) quantify in situ reproducibility in a variety of urban settings, and 4) demonstrate the range of N isotopes of NOx detected in ambient urban air and on heavily traveled roadways.

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

Previous work suggests that the nitrogen isotopic composition of atmospheric nitrogen oxides might distinguish the influence of different sources in the environment. We report on an automated, mobile, field-based method for the high collection efficiency of atmospheric NOx for N isotopic analysis at an hourly time resolution.

אוטומטיות, מערכת איסוף ניידת ברזולוציה גבוהה עבור ניתוח איזוטופי החנקן של NO<sub&gt; x</sub

Nitrogen oxides (NOx = NO + NO2) are a family of atmospheric trace gases that have great impact on the environment. NOx concentrations directly influence ...

The Calibration and Use of Capacitance Sensors to Monitor Stem Water Content in Trees

Water transport and storage through the soil-plant-atmosphere continuum is critical to the terrestrial water cycle, and has become a major research focus area. Biomass capacitance plays an integral role in the avoidance of hydraulic impairment to transpiration. However, high temporal resolution measurements of dynamic changes in the hydraulic capacitance of large trees are rare. Here, we present procedures for the calibration and use of capacitance sensors, typically used to monitor soil water content, to measure the volumetric water content in trees in the field. Frequency domain reflectometry-style observations are sensitive to the density of the media being studied. Therefore, it is necessary to perform species-specific calibrations to convert from the sensor-reported values of dielectric permittivity to volumetric water content. Calibration is performed on a harvested branch or stem cut into segments that are dried or re-hydrated to produce a full range of water contents used to generate a best-fit regression with sensor observations. Sensors are inserted into calibration segments or installed in trees after pre-drilling holes to a tolerance fit using a fabricated template to ensure proper drill alignment. Special care is taken to ensure that sensor tines make good contact with the surrounding media, while allowing them to be inserted without excessive force. Volumetric water content dynamics observed via the presented methodology align with sap flow measurements recorded using thermal dissipation techniques and environmental forcing data. Biomass water content data can be used to observe the onset of water stress, drought response and recovery, and has the potential to be applied to the calibration and evaluation of new plant-level hydrodynamics models, as well as to the partitioning of remotely sensed moisture products into above- and belowground components.

The hydraulic capacitance of biomass is a key component of the vegetation water budget, which serves as a buffer against short and long-term drought stresses. Here, we present a protocol for the calibration and use of soil moisture capacitance sensors to monitor water content in the stems of large trees.

כיול ושימוש קיבוליות חיישנים לעקוב אחר גזע תכולת המים עצים

Water transport and storage through the soil-plant-atmosphere continuum is critical to the terrestrial water cycle, and has become a major research focus ...

Stress Distribution During Cold Compression of Rocks and Mineral Aggregates Using Synchrotron-based X-Ray Diffraction

We report detailed procedures for performing compression experiments on rocks and mineral aggregates within a multi-anvil deformation apparatus (D-DIA) coupled with synchrotron X-radiation. A cube-shaped sample assembly is prepared and compressed, at room temperature, by a set of four X-ray transparent sintered diamond anvils and two tungsten carbide anvils, in the lateral and the vertical planes, respectively. All six anvils are housed within a 250-ton hydraulic press and driven inward simultaneously by two wedged guide blocks. A horizontal energy dispersive X-ray beam is projected through and diffracted by the sample assembly. The beam is commonly in the mode of either white or monochromatic X-ray. In the case of white X-ray, the diffracted X-rays are detected by a solid-state detector array that collects the resulting energy dispersive diffraction pattern. In the case of monochromatic X-ray, the diffracted pattern is recorded using a two-dimensional (2-D) detector, such as an imaging plate or a charge-coupled device (CCD) detector. The 2-D diffraction patterns are analyzed to derive lattice spacings. The elastic strains of the sample are derived from the atomic lattice spacing within grains. The stress is then calculated using the predetermined elastic modulus and the elastic strain. Furthermore, the stress distribution in two-dimensions allow for understanding how stress is distributed in different orientations. In addition, a scintillator in the X-ray path yields a visible light image of the sample environment, which allows for the precise measurement of sample length changes during the experiment, yielding a direct measurement of volume strain on the sample. This type of experiment can quantify the stress distribution within geomaterials, which can ultimately shed light on the mechanism responsible for compaction. Such knowledge has the potential to significantly improve our understanding of key processes in rock mechanics, geotechnical engineering, mineral physics, and material science applications where compactive processes are important.

We report detailed procedures for compression experiments on rocks and mineral aggregates within a multi-anvil deformation apparatus coupled with synchrotron X-radiation. Such experiments allow quantification of the stress distribution within samples, that ultimately sheds light on compaction processes in geomaterials.

התפלגות הלחץ בזמן הדחיסה קר של סלעים אגרגטים מינרלים באמצעות עקיפה רנטגן מבוססות סינכרוטרון

We report detailed procedures for performing compression experiments on rocks and mineral aggregates within a multi-anvil deformation apparatus (D-DIA) ...

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

Freezing in plants can be monitored using infrared (IR) thermography, because when water freezes, it gives off heat. However, problems with color contrast make 2-dimensions (2D) infrared images somewhat difficult to interpret. Viewing an IR image or the video of plants freezing in 3 dimensions (3D) would allow a more accurate identification of sites for ice nucleation as well as the progression of freezing. In this paper, we demonstrate a relatively simple means to produce a 3D infrared video of a strawberry plant freezing. Strawberry is an economically important crop that is subjected to unexpected spring freeze events in many areas of the world. An accurate understanding of the freezing in strawberry will provide both breeders and growers with more economical ways to prevent any damage to plants during freezing conditions.
The technique involves a positioning of two IR cameras at slightly different angles to film the strawberry freezing. The two video streams will be precisely synchronized using a screen capture software that records both cameras simultaneously. The recordings will then be imported into the imaging software and processed using an anaglyph technique. Using red-blue glasses, the 3D video will make it easier to determine the precise site of ice nucleation on leaf surfaces.

Here, we present a protocol to image a strawberry plant freezing in 3 dimensions. Two infrared cameras positioned at slightly different angles are used to produce a red-blue anaglyph video to observe the freezing of the plant in 3 dimensions.

פרוטוקול להפקת וידאו תלת ממדי אינפרא-אדום להקפאת בצמחים

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

Long-term Video Tracking of Cohoused Aquatic Animals: A Case Study of the Daily Locomotor Activity of the Norway Lobster (Nephrops norvegicus)

We present a protocol related to a video-tracking technique based on the background subtraction and image thresholding that makes it possible to individually track cohoused animals. We tested the tracking routine with four cohoused Norway lobsters (Nephrops norvegicus) under light-darkness conditions for 5 days. The lobsters had been individually tagged. The experimental setup and the tracking techniques used are entirely based on the open source software. The comparison of the tracking output with a manual detection indicates that the lobsters were correctly detected 69% of the times. Among the correctly detected lobsters, their individual tags were correctly identified 89.5% of the times. Considering the frame rate used in the protocol and the movement rate of lobsters, the performance of the video tracking has a good quality, and the representative results support the validity of the protocol in producing valuable data for research needs (individual space occupancy or locomotor activity patterns). The protocol presented here can be easily customized and is, hence, transferable to other species where the individual tracking of specimens in a group can be valuable for answering research questions.

Long-term Video Tracking of Cohoused Aquatic Animals: A Case Study of the Daily Locomotor Activity of the Norway Lobster Nephrops norvegicus

Here we present a protocol to individually track animals over a long period of time. It uses computer vision methods to identify a set of manually constructed tags by using a group of lobsters as case study, simultaneously providing information on how to house, manipulate, and mark the lobsters.

מעקב וידאו לטווח ארוך של בעלי חיים ימיים Cohoused: חקר מקרה של הפעילות גינקולוגיות יומי של הלובסטר של נורבגיה (Nephrops norvegicus)

We present a protocol related to a video-tracking technique based on the background subtraction and image thresholding that makes it possible to ...

Single-throughput Complementary High-resolution Analytical Techniques for Characterizing Complex Natural Organic Matter Mixtures

Natural organic matter (NOM) is composed of a highly complex mixture of thousands of organic compounds which, historically, proved difficult to characterize. However, to understand the thermodynamic and kinetic controls on greenhouse gas (carbon dioxide [CO2] and methane [CH4]) production resulting from the decomposition of NOM, a molecular-level characterization coupled with microbial proteome analyses is necessary. Further, climate and environmental changes are expected to perturb natural ecosystems, potentially upsetting complex interactions that influence both the supply of organic matter substrates and the microorganisms performing the transformations. A detailed molecular characterization of the organic matter, microbial proteomics, and the pathways and transformations by which organic matter is decomposed will be necessary to predict the direction and magnitude of the effects of environmental changes. This article describes a methodological throughput for comprehensive metabolite characterization in a single sample by direct injection Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry (FTICR-MS), gas chromatography mass spectrometry (GC-MS), nuclear magnetic resonance (NMR) spectroscopy, liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS), and proteomics analysis. This approach results in a fully-paired dataset which improves statistical confidence for inferring pathways of organic matter decomposition, the resulting CO2 and CH4 production rates, and their responses to environmental perturbation. Herein we present results of applying this method to NOM samples collected from peatlands; however, the protocol is applicable to any NOM sample (e.g., peat, forested soils, marine sediments, etc.).

This protocol describes a single throughput for complementary analytical and omics techniques culminating in a fully-paired characterization of natural organic matter and microbial proteomics in different ecosystems. This approach permits robust comparisons for identifying metabolic pathways and transformations important for describing greenhouse gas production and predicting responses to environmental change.