この作品は、米国農務省の自社資金によって支えられました。

1. 準備
<ol><li>機器、材料、および記録および植物の凍結のビデオを処理するソフトウェアを収集します。<ol>
<li>で、電源スイッチを設定することによってプログラム可能な冷凍庫を起動し、0 ° C に温度を設定プログラムは、冷凍庫には 1 ° C/時間-8 ° C に達する。</li>
	</ol>
</li>
	<li>1 つ 6 週古いイチゴの植物 2-5 花と冷凍庫に 1 リットル容器で栽培されていたを配置します。</li>
	<li>2 IR カメラ (例えば、FLIR T620 カメラ) を設置固定ストラップと木製の小さなブロックを使用して、レンズの正しい収束角度を生成します。 メモ: 2 台のカメラのレンズの中心のスペースに最適な距離は、一般的に目1または 7 cm 間の距離と同じにすると見なされます。</li>
	<li>10 × 10 cm 研究室ジャックと冷凍庫の中でジャックが集中するイメージを許可する植物に十分に近い位置に両方のカメラをマウントします。垂直方向と水平方向にカメラを調整して植物の同じ部分が両方のカメラから表示されます。ジャックを使用して、垂直方向に全体の植物や土の部分に 2 のイメージが含まれているような方法で両方のカメラを配置します。</li>
	<li>コンピューターの USB コンセントに USB コネクタを使用して 2 台のカメラを接続します。</li>
	<li>植物の継続的な監視を許可する両方のカメラ 2 の A/C コンセントに差し込みます。</li>
</ol>2. コンピューターおよび録音のためのソフトウェアのセットアップ
<ol><li>IR カメラ ソフトウェア 2 のアイコンをダブルクリックしてソフトウェアの 2 つのウィンドウ (カメラごとに 1 ウィンドウ) を開く x。[ヘルプ] メニューの左側のウィンドウで左のカメラと右側のウィンドウで右のカメラを接続する指示に従います。 注: ソフトウェアを使用しての詳細は、[ヘルプ] メニューからアクセスできます。単色パレットは、この例では赤青の 3 D レンダリングの着色を使用しての必要性のために最適です。</li>
	<li>画面キャプチャ ソフトウェアを開くには、プログラムのアイコンをダブルクリックします。クリックし同時に両方のカメラのスクリーン キャプチャを許可する両方のカメラが含まれていますので、フレームをドラッグして取り込み枠を調整します。 注: 両方のカメラからのビデオ ストリームを同時にキャプチャ画面は、それは左と右のビューの完璧な同期を可能にするため重要です。</li>
	<li>ビデオ処理ソフトウェアで簡単に処理 3 h 単位でビデオを記録します。 注: フリーズ イベントの前にいくつかの時間記録することが重要ですので、植物がフリーズを正確を知ることは不可能はないです。セグメントに記録するオプション、このソフトウェアの機能なので、これが 3 時間を記録する設定がお勧め。ソフトウェアは自動的に 3 h の記録を保存し、新しい録音を開始します。3 h 記録用ファイルが自動的に名前の後数値のシーケンスが与えられます。各動画ファイルになります 20 gb 10 からこのサイズの複数のファイルのハード ドライブ上に十分な領域があることがように。</li>
	<li>コント ローラー メニューの実行を選択することにより冷凍庫プログラムを起動し、画面キャプチャを開始します。ウィンドウのRecボタンを押します。キャプチャする画面の領域を示すアウトラインが赤色を確認します。</li>
	<li>イチゴの植物の-8 ° C まで凍結を記録し、1 時間冷凍庫の温度を保持します。</li>
	<li>冷凍庫が +2 ° c. になるまで 2 ° C/h で冷凍庫の温度を上げる録音を停止します。 注: 凍結時間合計は 14 h です。</li>
	<li>目的のファイルを .mp4 フォーマットから .mov ファイル変換ソフトウェアを使用してに変換します。 注: この場合、1 つ以上の凍結イベントを含む単一の 3 h ファイル使用されます。</li>
</ol>3. ビデオ イメージング ソフトウェアを使用してビデオの処理
注: ビデオ イメージング ソフトウェアは、この例で使用されます。ソフトウェアを使用する方法についてのチュートリアルがオンラインあります。この例はソフトウェアの基本的な知識を仮定します。「組成物」、「層」と「レンダー キュー」、と同様、様々 なパネルと、それらの操作方法など用語の理解前提すると。
<ol><li>イメージング ソフトウェアに興味の .mov ファイルをインポートし、プロジェクト パネルの下部にコンポジションアイコンにファイルをドラッグするには、[プロジェクト] パネル内には、任意の場所をダブルクリックします。元動画と同じフォルダーにプロジェクトを保存します。 注: 録画されたビデオはプレビュー ウィンドウに表示されます。</li>
	<li>プレビュー ウィンドウの下部にある関心領域のアイコンをクリックし、カーソルを使用して、左のカメラから記録だけを説明します。</li>
	<li>同じ .mov ビデオを同じビデオの 2 番目のコンポジションを作成するコンポジションアイコンにドラッグします。3.3、手順を繰り返しますが、今回は、右のカメラのみを選択するのにカーソルを使用します。</li>
	<li>コンポジションを選択 > 左側のビューの作物は、関心のある領域にコンプをします。右側のビューに、この手順を繰り返します。左と右であるを示す各構成の名前を変更します。</li>
	<li>それと、組成を選択上部メイン メニューをクリックして左の組成をハイライト表示 >レンダー キューに追加します。</li>
	<li>レンダー キューで出力モジュールをクリックし、ビデオはビデオ (例えば、QuickTime ビデオ) としてレンダリングされるかどうかを確認します。高速レンダリングできるように解像度を下げるレンダリング設定をクリックします。への出力イチゴ左ビデオの名前をクリックし、元の録音や、プロジェクトと同じフォルダーに保存します。保存をクリックし、[レンダリング] パネルの右上で [レンダリング] ボタンをクリックします。</li>
	<li>イチゴ右組成の 3.6 のステップを繰り返します。</li>
	<li>プロジェクト パネルをダブルクリックし、レンダリングされたちょうどイチゴ左とイチゴ右のビデオをインポートします。</li>
	<li>両方のビデオを選択し、プロジェクト パネルの下部にコンポジション アイコンにドラッグします。まだ期間を求めるポップアップ画面、3 h の持続期間のための 5 0 3 を入力します。 注: 両方のビデオは、正確に同期はプロジェクト パネルになるが、コンポジション パネルの最上位のビデオのみが表示されます。</li>
	<li>他のイメージを表示するには、画層をオフに少し眼球をクリックします。カーソルを使用してプレビュー パネルでの画像の回転制御を許可するようにコントロール/Wを押します。カーソルを使用して、オンとオフを最上位のレイヤーをクリックして、上部または両方のイメージは、同じ回転面を確認する底面の回転面を調整します。3 D メガネ サブルーチン内で直接の X および Y 平面を調整します。</li>
	<li>コンポジション パネルの最上位のレイヤーを強調表示および効果を選択 >視点> 上部メニューから3 D メガネ。 注: 3 D のパラメーター メガネ効果ポップアップ表示されますコントロール パネル内。</li>
	<li>コントロール パネルで「左表示」の右側のボックスをクリックして、コントロール パネルは、プロジェクト パネルから分離されていません、プロジェクト パネルの上部にコントロール パネル」タブをクリックします。ドロップ ダウン メニューでコンポジション パネルで 2 の動画を一覧表示、「左ビュー」のリストにビデオをハイライトします。「右側面図」に対してこの手順をを繰り返します。</li>
	<li>、 3 D ビューの右側のボックスで赤青 LRを選択します。</li>
	<li>赤青のメガネを使用すると、プロジェクト パネルの表示を確認します。3 D ビューは、正しいと思われる場合、は、左右を入れ替えをクリックしてみてください。任意のゴーストと目のひずみを除去するためにシーンの収束と垂直方向の配置を調整します。</li>
	<li>ビデオの 3 D の側面が許容される、それをクリックして構成を強調表示し、コンポジションを選択 >レンダー キューに追加手順 3.7 で行われていた。プロジェクト内の他のファイルと同じフォルダーにビデオをレンダリングします。 注: このファイルはかなり大きくなります。ファイルが表示されると、それは再レンダリングされたビデオ処理ソフトウェアを使用してファイル サイズを小さくできます。</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>

著者が明らかに何もありません。

2 つの赤外線カメラがこのプロトコルに必要な彼らは1わずかに異なった角度から被写体を目的とする必要があります。5-8 cm からするレンズが必要になりますが、両方は撮影される被写体の同じ場所を目的とする必要があります。2 カメラのレンズの視聴者の目のための代理の一種と考えます。左のカメラは、左目と右目に右のカメラに似ています。後処理ソフトウェアは赤?...

物理的な 3次元の世界に住んでいるにもかかわらず、研究者は 2次元の視覚的な観測をレポートに制限多い。2 D 画像が重要な情報を伝えるために一般に十分なの深さに関する情報のこの欠乏は感知し、現実世界のオブジェクトの複雑さを理解する当社の能力を制限します。1
深さに関する情報のこの欠乏は、1の初期の 1900 年代以来商業映画産業を中心に 3 D 映像を生成するインセンティブを提供しています。ただし、静止画像およびビデオでクリアな 3 D 情報を生成すると、それらのイメージの作成にかかわる複雑さが原因で妨げられています。3 D 映画を生成する最も簡単な方法は、立体写真で使用の原則に基づきます。立体写真は、脳内で 3 D イメージを伝えるわずかに異なる角度から同じオブジェクトの 2 つの画像を利用しています。これを可能にするために、それぞれの目は (すなわち、左目で左側の画像、右目で右側の画像)、それぞれのイメージでのみ調べる必要があります。目がない当然のことながらこれを行うので、立体の帽子はこの可能な1をように設計されています。いくつか立体 3 D 映画は、赤と緑 (またはシアン) を使用してカラー インター レースまたはアナグリフ メソッドがの開発中に使用されているテクニック、同様偏波インター レース、時間多重とヘッド マウント ・ ディスプレイ技術を表示します。ガラスは、最も簡単なと最も高価な手法の一つです。3 D イメージングと関連する様々 な技術の包括的な見直し、庚1レビューを参照してください。
原則に基づいて監視赤外線サーモグラフィを用いた植物の凍結水がフリーズしたときそれは内部エネルギー2を放棄する必要があります。このエネルギーは電磁スペクトルの赤外領域の検出には、熱の形で。赤外線エネルギーを記録することができるカメラは、1929年3以来使用されています。IR フィルムの植物の凍結技術を使用して最初のパブリッシュされたレポートは、Cecardiらから2、使用するカメラの解像度が、組織の凍結を開始する場所を正確に判断することは困難になります。ウィスニエフ スキーら4には、高解像度のカメラを使用していくつかの植物の氷核生成のより正確なサイトが決定されます。赤外線サーモグラフィの改善に使用される技術が、高い解像度の画像は5と6氷形成の正確な局在を凍結への障壁など発見をもたらした。
IR の被験者を撮影の 1 つの難しさは、温度のわずかな違いが原因です。ほとんどのオブジェクト フィールドのビューを正確にどのオブジェクトは、凍結を決定するが難しく、同じような色になります。これは、葉または小麦6の根など、ある特定の臓器凍結の順序を決定するときに重要です。植物の凍結の IR ビデオを 3 D で描出できた、植物のどの部分は時間の特定の時点で凍結を決定する精度が向上があります。
イチゴは、氷点下の気温が生産者のためかなりの懸念であるアメリカ合衆国の特定の領域での作物です。いくつかの成長の条件の下で、表示平均昨年春の前に 2 〜 3 週間を凍結するイチゴの花が一般的です。凍結イベントは、6 月の後半の花の死でアパラチア山脈7通常結果の一部の地域で発生します。したがって、霜保護です重要なは、これらの対象地域でのイチゴ栽培冷凍イベント。たとえば、ノース カロライナ州のイチゴ栽培する必要があります霜保護平均で 4-6 霜イベント前にブルームと前半 1-2 ハード フリーズ開花期間8の間。凍結耐性は、イチゴの品種を開発するのに役立つ、凍結、氷核形成と植物の他の部分へ伝播のサイトなどのさまざまな側面を理解することが重要です。赤外線サーモグラフィは、これらの問題に対処するための効果的な手段を提供します。
ここでは、イチゴを使用して 3 d アナグリフ法を用いた凍結イベントを記録するための手法を示します。イチゴは、葉と花 3 D 空間が広く分布し、2 D 赤外線映像で表示する場合を区別するために困難にすることができますのでこの例に適しています。

<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

植物の凍結監視できます赤外線 (IR) 水がフリーズしたとき熱を発するため。ただし、色のコントラストの問題難しく 2 次元 (2 D) 赤外線画像やや解釈します。IR イメージまたは 3 次元 (3 D) で凍結植物のビデオを表示すると、氷核生成のためのサイトのより正確な同定だけでなく、凍結の進行でしょう。本稿では、凍結いちごプラントの 3 D 赤外線ビデオを生成する比較的単純な手段を示しています。イチゴは、世界の多くの地域でイベントのフリーズ予期しない春を受ける経済的に重要な作物です。ブリーダーと凍結状態時に植物に損傷を防ぐためにより経済的な方法と栽培イチゴの凍結の正確な理解を提供します。
このテクニックは、冷凍イチゴを映画にわずかに異なる角度で 2 つの赤外線カメラの位置決めを伴います。同時に両方のカメラを記録する画面キャプチャ ソフトウェアを使用して、2 つのビデオ ストリームを正確に同期されます。録音が、イメージング ソフトウェアにインポートできなくなり、アナグリフ技術を使用して処理されます。赤青のメガネを使用すると、3 D 映像がやすく葉の表面に氷核生成の正確なサイトを判別します。

驚いたことに、すべて葉/花が同時に凍結したこと (補足ビデオ 1) 凍結いちごプラントの IR ビデオが示されます。葉と花の両方を個別に異なる温度で凍結したが、葉凍結以前花よりも、高い温度で。さらに、凍結は、葉ではなく、必ずしも各葉の同じ位置で始めた。一方、これらの結果は、イチゴのない以前に記載されている、同様の結果は他の植物種<su...

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

ここでは、イチゴ植物の 3 つの次元で凍結をイメージするためのプロトコルを提案する.わずかに異なる角度で配置されている 2 台の赤外線カメラを使用して、3 つの次元の植物の凍結を観察する赤青アナグリフ動画を生成します。

植物の凍結の三次元赤外線ビデオを制作するためのプロトコル

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 ビュー.  United States Department of Agriculture and North Carolina State University. ここでは、イチゴ植物の 3 つの次元で凍結をイメージするためのプロトコルを提案する.わずかに異なる角度で配置されている 2 台の赤外線カメラを使用して、3 つの次元の植物の凍結を観察する赤青アナグリフ動画を生成します。

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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.

の操作植物に誘導される土壌の不均一性のための実験プロトコール

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

環境学

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.

組換えセルラーゼCEL5Aの式から<em&gt;トリコデルマ·</em&gt;タバコ植物における

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.

放射性トレーサーで植物にミネラル栄養素や毒性物質のフラックスを測定する

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).

植物の氷核と氷伝播の研究のための高解像度赤外線サーモグラフィ（HRIT）の使用

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.

三次元根系のための抽出メトリック：イン土壌のX線コンピュータ断層撮影データからボリュームおよび表面分析

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.

ハチミツの抑止化学物質をスクリーニングするためのビデオトラッキングプロトコル

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.

水溶液中におけるナノ材料の分散: プロトコルの最適化に向けて

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.

水中ステレオ ビデオのツールを使用して魚の密度を定量化する新方式の開発

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.

有機塩素系農薬に曝露した肝細胞におけるミトコンドリア機能の検出実験プロトコル

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.

都市公園環境における歩行の映像を自由に視聴する映像コンテンツの分析とアイトラッキングデータを組み合わせる

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

植物の凍結の三次元赤外線ビデオを制作するためのプロトコル

要約

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この動画の章

の操作植物に誘導される土壌の不均一性のための実験プロトコール

組換えセルラーゼCEL5Aの式から

放射性トレーサーで植物にミネラル栄養素や毒性物質のフラックスを測定する

植物の氷核と氷伝播の研究のための高解像度赤外線サーモグラフィ（HRIT）の使用

三次元根系のための抽出メトリック：イン土壌のX線コンピュータ断層撮影データからボリュームおよび表面分析

ハチミツの抑止化学物質をスクリーニングするためのビデオトラッキングプロトコル

水溶液中におけるナノ材料の分散: プロトコルの最適化に向けて

水中ステレオビデオのツールを使用して魚の密度を定量化する新方式の開発

有機塩素系農薬に曝露した肝細胞におけるミトコンドリア機能の検出実験プロトコル

都市公園環境における歩行の映像を自由に視聴する映像コンテンツの分析とアイトラッキングデータを組み合わせる

植物の凍結の三次元赤外線ビデオを制作するためのプロトコル

要約

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この動画の章

の操作植物に誘導される土壌の不均一性のための実験プロトコール

組換えセルラーゼCEL5Aの式から

放射性トレーサーで植物にミネラル栄養素や毒性物質のフラックスを測定する

植物の氷核と氷伝播の研究のための高解像度赤外線サーモグラフィ（HRIT）の使用

三次元根系のための抽出メトリック：イン土壌のX線コンピュータ断層撮影データからボリュームおよび表面分析

ハチミツの抑止化学物質をスクリーニングするためのビデオトラッキングプロトコル

水溶液中におけるナノ材料の分散: プロトコルの最適化に向けて

水中ステレオ ビデオのツールを使用して魚の密度を定量化する新方式の開発

有機塩素系農薬に曝露した肝細胞におけるミトコンドリア機能の検出実験プロトコル

都市公園環境における歩行の映像を自由に視聴する映像コンテンツの分析とアイトラッキングデータを組み合わせる

水中ステレオビデオのツールを使用して魚の密度を定量化する新方式の開発