Method Article
Biz yaprak hidrolik iletkenlik eş zamanlı ölçümü için (nispeten hızlı (30 dakika) ve gerçekçi bir yöntem tarif K Yaprak) Ve stoma iletkenlik ( G S) Transpiring eksize yaprakları için. Yöntem ışık ve dehidrasyon tepkilerini ölçmek için modifiye edilebilir K Yaprak Ve G S.
Su önemli bir kaynaktır ve bitki su taşıma sistemi maksimum büyüme ve kuraklık toleransı ilgili limitleri belirler. Bitkilerin fotosentez için CO 2 yakalamak için yüksek stoma iletkenlik (g ler) ulaşmak için stomalarını açtığınızda, su terleme 1,2 kaybolur. Havasahalarında gelen buharlaşan su sapları ve kökleri ksilem sırayla çizim, yaprak damarları ksilem su çizim sırayla, hücre duvarlarından değiştirilir. Su sistemi yoluyla çekilir gibi, sistem boyunca gerilim ve düşük yaprak su potansiyeli (Ψ yaprak) oluşturarak, hidrolik direnci ile karşılaşır. Yaprak kendisi tesisi hidrolik direnç 3 ortalama olarak% 30 için muhasebe, tüm bitki sisteminde önemli bir darboğaz olduğunu. Yaprak hidrolik iletkenlik (K yaprak = 1 / yaprak hidrolik direnç) yaprak üzerinde su potansiyeli degrade su debisi oranı ve özetlerKarmaşık bir sistemin davranışı:. sapı yoluyla ve damarlar, paket kılıf içine çıkar ve hava sahası içinde buharlaşırken ve stoma gelen transpired önce mezofil hücreleri aracılığıyla veya çevresinde geçer birkaç emir yoluyla su hamle K kanadı gibi güçlü ilgi olduğunu türler karşılaştırılarak önemli fizyolojik özelliği, su taşıma ve yapısındaki değişim ile ilişkisi (örneğin, Yaprak damarlanma mimarisi) ve fotosentetik gaz değişimi üzerinde yarattığı etkiyi araştırmak için bir anahtar değişken için yaprak yapısı ve fizyolojisi etkinliğini ölçülmesidir. Ayrıca, K yaprak K yaprak Aquaporinlerin, membran ile 4 su taşıma dahil proteinlerin ekspresyonu ve aktivasyonu değişiklikler nedeniyle görünüşte ışınımı önemli ölçüde artırabilir. Iç ve dış yaprak çevreye 3 güçlü tepki, ve K yaprak boyunca güçlü azalır drkavitasyon ve / veya mezofil ve paket kılıf hücre büzülme veya aquaporin etkisizleştirme 5-10 bağlı olarak ekstra-ksilem dokularda ksilem borusu, ve / ya da geçirgenlik kaybı çökme nedeniyle gerek. K yaprak iyi sulanan koşullarda türler arasında ve kuraklık sırasında g s ve fotosentetik oranı sınırlamak ve böylece tüm fabrika performansını sınırlayabilir Çünkü kuraklık sıklığı ve şiddeti 11-14 artış özellikle onlar muhtemelen tür dağılımları belirleyebilir.
Biz eksize yapraklarında K yaprağı ve g s eş zamanlı tayini için basit bir yöntem sunar. Bir transpiring yaprak bir denge üzerine bir su kaynağına çalışan tüp onun sapı ile bağlıdır. Dengesi suyun kaybı yaprak aracılığıyla akış hızı hesaplamak için kaydedilir. kararlı durum terleme (E mmol • m -2 • s -1) ulaşıldığında, g K yaprak (K yaprak = E / - Δψ yaprak, MPa) 15.
Bu yöntem farklı Irradiances ve dehidratasyon 14,16,17 K yaprak açığı K yaprak yanıtları değerlendirmek için kullanılabilir.
1. Sönmüş Yapraklar için Ölçüm Yaprak Hidrolik iletkenlik (K max)
Not: debi (<8 mg s -1) çok düşük olduğunda, istikrar son beş 30 sn aralıklarla çalışan ortalama kullanılarak tespit edilebilir.
E buhar pressu eşdeğer yaprak hava-buhar basınç farkı ile bölünmüş olarak Stomatal iletkenlik (g ler) i tespit edilebiliryaprak bitişik bir sıcaklık ve bağıl nem sensörü kullanılarak belirlenen yeniden açığı (VPD). VPD, aşağıdaki denklem kullanılarak hesaplanır 21
(; Arden Buck Denklem 22'ye göre bir sıcaklık fonksiyonu olarak kPa) ve AP atmosferik basınç (kPa) RH bağıl nem olduğu, VP hava doymuş buhar basıncıdır.
2. Kurutulmuş Yapraklar için Yaprak Hidrolik İletkenlik Ölçüm
3. Temsilcisi Sonuçlar
Dehidrasyon ile yaprak hidrolik iletkenlik düşüş türler (Şekil 1) arasında kuvvetli bir şekilde değişmektedir. Yüksek ışınım altında ölçüldüğünde Kuraklık duyarlı türler, daha kuraklığa dayanıklı türler daha az negatif su potansiyellerine de güçlü bir düşüş yaşayabilir (PAR> 1.000 mmol • m -2 • s -1). Sumesic ot Helianthus annuus için hidrolik iletkenlik% 80 kaybı (P 80), potansiyel California chaparral yerli Heteromeles arbutifolia göre daha az olumsuz 3 MPa, oldu. Helianthus annuus olmayan gösterdi oysa Heteromeles arbutifolia, su potansiyelinin düşmesine doğrusal yanıtladı düşüş doğrusal.
Stoma iletkenlik (g ler) ve yaprak hidrolik iletkenlik (K yaprak) Her ikisi de (Şekil 2) parlama dramatik yanıt verebilirsiniz. Raphiolepis indica için, stoma iletkenliği yüksek ışınım altında ölçülen yaprakları için dehidrasyon ile ciddi şekilde düşmüştür (PAR> 1.000 mmol • m -2 • s -1) ve laboratuvar ışık altında (PAR <6 mmol • m -2 • s -1). Yüksek ışınım altında, iyi aydınlatılmış lea için tipik bir su potansiyeline susuz olmuştu EFM ölçülen yaprakgün ortası sağlam bitkilere ves bir porometer (Şekil yıldız. 2) ile sağlam bitkiler üzerinde ölçülen yaprakları gibi benzer g s gösterdi. Özellikle, yüksek hidrasyon de yaprakları için, K yaprak düşük ışınım (11 vs 2.8 mmol m -2 s -1 MPa -1) daha yüksek sıcaklıklara maruz yaprakları için dört kat daha yüksek olduğu ve bu nedenle K yaprak iyi bir güçlü ışık tepki gösterdi Aram daha sulu yaprakları. Ayrıca, yüksek ışınım altında, K yaprak dehidratasyon daha ciddi şekilde düşmüştür. P 80 düşük parlama daha yüksek basınçta 0.93 MPa daha az negatif idi.
Şekil 1. Duyarlı bir kuraklık (üstte) ve bir kuraklığa toleranslı (alt) türleri (14,24) olup olmadığını Yaprak hidrolik açığı eğrileri. Her nokta bir günah temsilevaporatif akı yöntemi (EFM) kullanarak müstakil bir yaprak üzerine yaprak hidrolik iletkenlik (K yaprak) ve gle ölçümü. Dikey çubuklar türün ilk yaprak hidrolik iletkenlik (P 80)% 80 kaybetti hangi su potansiyeli temsil etmektedir. Maksimum olabilirlik kullanarak En uygun fonksiyonlar hem türler için çizilir.
Şekil 2. Raphiolepis indica için düşen yaprak su potansiyeli stoma iletkenlik (g ler) ve yaprak hidrolik iletkenlik (K yaprak) ve tepkisi yüksek ve düşük parlama (16) altında ölçülür. (PAR> 1.000 ve <6 mmol • m -2 • s-1). Her nokta, sırasıyla yüksek ve düşük parlama altında ölçülen yaprakları temsil beyaz ve siyah noktalarla, evaporatif akı yöntemi (EFM) kullanarak müstakil bir yaprak tek bir ölçüm temsil eder. Yüksek ve düşük parlama içinde stoma iletkenlik eğrileri için denklemler: ve
. Yüksek vs Düşük parlama güvenlik açığı eğrileri için denklemler:
ve
. Üst panelinde gri yıldızı ortalama ± sta temsilAram ve porometer ile gün ortası sağlam bitkilerin yaprakları üzerinde ölçülen yaprak su potansiyeli için ndard hatası. Gri ve alt panel siyah dikey çubuklar türleri sırasıyla yüksek ve düşük parlama altında ilk yaprak hidrolik iletkenlik (P 80)% 80 kaybetti hangi su potansiyeli temsil etmektedir.
Burada sunulan evaporatif akı yöntemi stoma iletkenlik eşzamanlı ölçümleri ile laboratuvar yaprak hidrolik iletkenlik nispeten hızlı (30 dakika) belirlenmesini sağlar.
EFM göz önüne alındığında, şimdiye kadar en yakın yaprak su doğal bir yol takip eden yöntem ki stoma 15 yaprak havasahalarında ve tümör su buharlaşır. K yaprak tayini için diğer deneysel yöntemler bir dizi özellikle üç ortak olmak, 25 var. (1) yüksek basınç akış yöntemi (HPFM), su yüksek basınç altında 15,26 yaprak ile itilir. Ancak, güvenlik açığı eğrileri bu yöntemle elde edilemez uygulanan pozitif basınç dolum embolisi olabilir ve mezofil dokusunda rehidrate çünkü. (2) rehidrasyon kinetiği yöntemi (RKM), K yaprak kanal ile susuz Yaprakları ve rehidrasyon arasındaki benzerlik kullanılarak hesaplanırBir dirençleri 27,28 ile seri bir kondansatör arging. Bu yöntem, hızlı, ancak yaprak içinde doğal transpirational yollarının tüm sistemi üretmez ve kolay bir şekilde yüksek parlama acclimated yaprak ölçüm izin vermek için değiştirilmez. Değişik şiddetlerde vakumlar Yaprak 15,26 gelen yaprak sürüş su kaybı uygulanır iken (3) Vakum pompası yöntemi (VPM) ise yaprak odasına yerleştirilir, onun sapı, bir denge üzerine bir su kaynağına bağlı. Bu yöntem, zaman alıcı olabilir. Üç yöntem kullanılarak Ölçümler tutarlı sonuçlar 15,28,29 vermek için bulunmuştur, ve bu nedenle sık sık kendi EFM transpirational su hareketine dayalı olarak verilmiş kullanılmış, ve onun nispi hız, ve farklı koşullar altında K yaprak ölçülmesi için kendi değişiklik edilir.
K yaprak belirlemek için kullanılan tipik yöntemleri tüm acc rakamlarla belirsizlik düzeyi içerirtranspirasyon 25 karşılık urately itici güçtür. EFM yılında ΔΨ yaprak yaprak basınç bombayı dengelenmiş sonra bu toplu Ψ yaprak esas olarak K yaprak, gerçek itici güç daha düşük hesaplamak için kullanılır. Bu noktada, yaprak dökme Ψ zorunlu olarak hidrolik yolun, sonunda hücreler su potansiyelini temsil etmediği su buharlaşır değil, daha ziyade su, düşük su potansiyeline nispeten az hücreleri için bir hacim ağırlıklı ortalama hareketli ve buharlaştırılır, ve terleme akım izole edilebilir, yüksek su potansiyeli daha fazla sayıda hücre için. Ψ yaprak gerçek itici güç farkı ne kadar bu sayede su yaprak buharlaşan yere bağlıdır. Eğer yaprak boyunca su buharlaşır, toplu Ψ yaprak gerçek itici güç yakın olabilir ve su sadece çok az c buharlaşır eğerstoma yakın arşın, toplu Ψ yaprak ölçüde gerçek itici güç, yani, aslında çok daha düşük olabilir, bu hücrelerin su potansiyeli hafife olabilir, ve böylece gerçek K yaprak EFM ile belirlenen daha düşük olurdu. Böylece, EFM tarafından belirlenen K yaprak gerçek K yaprağı temsil ettiği ölçüde hala iyi anlaşılmış değildir su akış yolları, duyarlıdır. EFM K yaprağı (yukarıya bakınız) ölçmek için kullanılan diğer yöntemler ile eşleşmesi ve karşılaştırmalı kullanım için mükemmel veri, tür değişimi mezofil su akışı yollar daha ileri araştırmalara ihtiyaç olasılığı sağlar iken. Gerçekten de, hatta verilen türlerin yaprakları için, bu su yollarının farklı Irradiances ve ısı yükleri 4,30 altında veya farklı su durumu (doku küçülmesi verilen) 31, farklı koşullarda, örneğin altında değişebilir. Ayrıntılı bilgisu taşıma yollarının dolayısıyla EFM genel yaprak hidrolik taşıma değişen yollarının etkilerini gidermek için kullanılmasına izin istiyorum.
EFM içinde stoma iletkenlik ölçümü ışınım ve dehidratasyon yanıtların belirlenmesine olanak tanımaktadır ve K yaprak g s eşleşen yanıtları sağlama avantajı vardır. Ek olarak, tekrar nemlendirme üzerine g s, ardından önceki yaprak kurutma etkisi bu yöntem ile tespit edilebilir. Bununla birlikte, bu yöntem, iki olası sakıncaları vardır. İlk olarak, bu g s ölçme yerine sağlam bir bitki değil, bir eksize yaprak üzerinde yapılan ve ikincisi de stoma iletkenlik tayini iklim yaprak ölçümü bazı mesafe, yerine porometer odası gibi yaprak yakın dayanmaktadır , fan ile yaprak havalandırma hava çevreleyen yaprak yüzeyinde equilibrates olsa. Bazı türler için, eksizeyaprakları bozulmamış bir bitki 16,32 yaprakları için farklı stoma tepkiler gösterebilir. Bununla birlikte, birçok türün g s EFM kullanılarak gün ortası Ψ yaprak 16 (Şekil 2) yaprak için bir porometer ile dokunulmamış bitkileri üzerinde ölçülen değerlere benzer tahmin edilmektedir.
EFM K yaprak, yapısı ve anatomisi yılında temeli ve çevresel faktörlerle yanıtların dinamiklerin incelenmesi, fizyolojik içgörü, yani için uygulanabilir. Ayrıca, yöntem, farklı koşullar altında yetiştirilen belirli türdeki bitkiler karşılaştırmak ya da farklı yaşlardaki ya da farklı ortamlar için uyarlanmış farklı türdeki bitkiler ile karşılaştırmak için kullanılabilir.
Yaprak açığı eğrileri inşa ederek, bir kuraklık türlerin tolerans mekanizmaları içgörü kazanabilirler. Kuraklık sırasında, kavitasyon ve hücre çökme bazı yaprak ksilem oluştuğu görülmüştür türler, ve dehidratasyon sırasında mezofil hücre küçülmesi de (14 yorum) su hareketinin etkileyebilir. Gelecekteki çalışmalar K yaprak ve stoma kapanması düşüş sürüş bu süreçlerin her birinin göreli önemini belirlemek için gerekli olacaktır.
Işınım Ayrıca K yaprak ve EFM oldukça yüksek ışınım altında ölçümler için uygundur etkileyen güçlü bir faktördür. Işınım ve kuraklığa Aquaporinlerin kombine yanıt çok ilgi kazanmak gerekir. Azaltılmış ifade ve / veya Aquaporinlerin de-activatation dehidratasyon yol açar, K yaprağı azaltılması ise Yüksek Işınım, K yaprak artan artmış ekspresyonu ve / veya canlı hücreler aracılığıyla hızlı su akışına izin Aquaporinlerin aktivasyonuna yol açar. K yaprak üzerinde ışınım ve su temini kombine etkilerinin daha fazla araştırma 4,10,16,33 gerektirir.
çadır "> Ayrıca, türler arasında, K yaprak ve güvenlik açığı. hafif su ve diğer kaynakların 3,13,24 arzı ile ilgili türlerin dağılımı ile ilgili olmuştur Türlerin kuru bölgelerden gelen bakan, hidrolik düşüş büyük bir direnç gösterme eğilimindedir daha olumsuz toprak su potansiyeli ve daha negatif su potansiyellerine yüksek bir K yaprak koruyarak, yüksek g s korumak ve fotosentez 13,14 için CO 2 çekmeye devam. Böylece, yaprak hidrolik özelliklerinin çalışma düzeyinde anlayışlar sağlar edebilirsiniz hücresi, yaprak ve tüm bitki ve çevreye karşı tepkileri, ve tüm ölçeklerde çok sayıda önemli yeni keşifler vermesi muhtemeldir.Çıkar çatışması ilan etti.
Biz el yazması iyileştirilmesi için dört anonim değerlendirenler minnettarız ve Ulusal Bilim Vakfı (Hibe IOS-0546784) destek için.
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır