Name: measurement of leaf hydraulic conductance and stomatal conductance and their responses to irradiance and dehydration using the evaporative flux method (efm)
Uploaded: 2012-12-31T12:00:00
Duration: 12 min 11 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Measurement of Leaf Hydraulic Conductance and Stomatal Conductance and Their Responses to Irradiance and Dehydration Using the Evaporative Flux Method EFM at

We zijn dankbaar om vier anonieme reviewers voor het verbeteren van het manuscript, en de National Science Foundation (Grant IOS-0546784) voor ondersteuning.

1. Het meten van Leaf Hydraulische Conductance voor Gehydrateerd Bladeren (K max) <ol><li> Verzamel schiet voorkeur &#39;s avonds of&#39; s nachts, zodat xyleem spanningen laag zijn, snijd in de lucht en plaats in een donkere plastic zak gevuld met natte papieren handdoeken. In het lab, Recut ten minste twee knooppunten van het einde van elke shoot onder water. Laat schieten rehydrateren nacht in zuiver water, of andere oplossing worden gebruikt voor K leaf metingen. Ultrapuur water wordt aanbevolen als een stroom oplossing, tenzij de effecten van verschillende oplossingen moeten worden onderzocht als een factor. </li><li> Snijd het blad van de shoot met een vers scheermes onder gedeeltelijk ontgast stroom oplossing. Ultrapuur water wordt aanbevolen als een stroom oplossing, tenzij de effecten van verschillende oplossingen moeten worden onderzocht als een factor. We raden ontgassen van de oplossing overnacht in een kolf met een vacuümpomp, maar andere werkwijzen worden toegepast. </li><li> Wrap pre-gestrekte parafilm rondom de petiole om een ​​goede afdichting tussen bladsteel en slangen te garanderen. Deze stap is vooral nuttig voor niet-ronde bladstelen, zoals inpakken extra parafilm zal helpen rond de bladsteel te passen in de slang. Dental pasta kan worden toegepast op de bladsteel regelbreedte de parafilm om groeven in bladstelen vullen. </li><li> Sluit het blad te siliconenslang onder ultrapuur water naar lucht te voorkomen het invoeren van het systeem. Als het blad wordt opgetild boven de bron van water, het water in de buis onder atmosferische druk, en dus de afdichting goed als geen lucht wordt getrokken in de buis tijdens de meting. Als alternatief voor het afdichten van de bladsteel direct in silicone, kan een compressie armatuur met rubber afdichting worden gebruikt (bv, (Omnifit A2227 boring adapter; Omnifit, Cambridge, UK); deze aanpak is nuttig voor bladstelen met name complexe vormen, of voor grassprieten , dat kan worden gewikkeld rond een glazen staaf en verzegeld met de persfitting. Indien mogelijk, het afdichten van de bladsteel direct in silicone slang heeft het voordeel dat snelle en verlaten van een steel-tubing aansluiting die is transparant, zodat bellen gemakkelijker worden gezien. De buis verbindt het blad hard buis loopt naar een maatcilinder op evenwicht (± 10 ug resolutie), die gegevens registreert elke 30 sec naar een computer (bijv. met &quot;Balance Link&quot; Software, Mettler-Toledo GmbH, Greifensee, Zwitserland) voor de berekening van de stroomsnelheid door het blad. </li><li> Bladeren moeten worden gehouden adaxiale oppervlak naar boven in houten frame bespannen met vislijn boven een grote doos ventilator en onder een lichtbron (&gt; 1.000 mol • m 2 • s -1 fotosynthetisch actieve straling van hoge instraling metingen), iets boven het niveau van de de meniscus in de maatcilinder. Het blad moet boven het water in de maatcilinder opdat water verplaatsen naar het blad wordt aangedreven door transpiratie, en het niet blad onder druk door zwaartekracht, zoals zouhet geval wanneer het blad werden geplaatst onder de meniscus van het water in de cilinder. Kleine containers gevuld met natte papieren handdoek zijn geplaatst in de balans kamer om ervoor te zorgen de lucht in de balans is water-verzadigde en zo te voorkomen verdamping van het water bron om de sfeer in de balans. Deze mogelijkheid kan worden gecontroleerd door het stoppen stroom in het blad met een vier-wegkraan klep in de buis en het controleren dat de massa van het water cilinder op de balans niet afnemen. </li><li> Een duidelijk Pyrex gevuld met water boven het blad aan de warmte van de lamp nemen. </li><li> Handhaaf bladtemperatuur tussen 23 ° C en 28 ° C gedurende het experiment door meer koud water aan de Pyrex container zodat de warmtelamp niet de Pyrex container voldoende warmte aan de lucht onder verwarmen in het blad. </li><li> Toestaan ​​het blad te transpireren op de inrichting gedurende ten minste 30 min, waardoor voldoende tijd wennen aan hoge instraling en addititionaal totdat debiet gestabiliseerd, zonder opwaartse of neerwaartse trend en een variatiecoëfficiënt &lt;5% ten minste 5-10 metingen op 30 sec stroom intervallen. Het is essentieel voor het debiet naar een steady state te bereiken omdat deze methode wordt uitgegaan van een stabiele Ψ blad. Eerdere studies gevonden dat deze criteria voldoende stabilisatie van stroom (E), Ψ blad en K blad; proeven met langere meetperiodes na stabiele stroom werd geen relatie aantoonde van K blad naar meettijd voor elk van de zeven soorten van een brede scala van blad capaciteit 17,18. Stabilisatie duurt meestal 30 minuten of minder, maar bij sommige soorten kunnen meer dan een uur voor een aantal soorten. </li></ol> Opmerking: Wanneer debiet zeer laag (&lt;8 ug s -1), stabiliteit kan worden bepaald met het lopende gemiddelde van de laatste vijf 30 seconde. </p&gt; <ol start="9"><li> Gooi metingen als de stroom plotseling verandert, hetzij als gevolg van plotselinge stomatale sluiting, of schijnbare lekkage van de afdichting of blokkade in het systeem door deeltjes of luchtbellen. </li><li> Wanneer stroom stabiliseert, opnemen bladtemperatuur met een thermokoppel. </li><li> Verwijder snel het blad uit de slang, dep ze droog de bladsteel en plaats het blad in een afsluitbare zak, die was eerder uitgeademde in, om transpiratie tegen te gaan. </li><li> Laat het blad in de zak equilibreren gedurende ten minste 20 minuten. </li><li> Het gemiddelde van de laatste 10 debietmetingen. Dit zal uw e meting. </li><li> Wanneer het blad in evenwicht is, meet het laatste blad waterpotentiaal (Ψ final) met een drukkamer. </li><li> Meet bladoppervlak met een flatbed scanner en image processing software, of met een bladoppervlak meter. </li><li> K blad wordt berekend als E /-ΔΨ blad (waar ΔΨ blad = Ψ laatste </sub&gt; - 0 MPa) en verder genormaliseerd door bladoppervlak. Eenheden zijn in mmol m -2 s -1 MPa -1. Omdat het blad zich net boven het water in de cilinder, zal de zwaartekracht in het verminderen van de druk van water in het blad te verwaarlozen, vooral met betrekking tot de uiteindelijke Ψ, die altijd&gt; -0,1 MPa. </li><li> Om te corrigeren voor veranderingen in K blad geïnduceerd door temperatuurafhankelijkheid van water viscositeit 15,19,20, standaardiseren K blad waarden 25 ° C met behulp van de volgende vergelijking: </li></ol><img alt="Vergelijking 1" fo:content-width="3.863in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq1.jpg" /><ol start="18"><li> Stomatale geleidbaarheid (g s) kan worden bepaald als E gedeeld door het blad-lucht dampdrukverschil, gelijk aan de damp drukniveaure tekort (VPD), bepaald met behulp van een temperatuur en relatieve vochtigheid sensor naast het blad. VPD wordt berekend met de volgende vergelijking 21 </li></ol><img alt="Vergelijking 2" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq2.jpg" fo:content-width="1.67in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq2highres.jpg" /> waarin RH is relatieve vochtigheid, VP de verzadigde dampdruk van de lucht (in kPa, een functie van de temperatuur, volgens de vergelijking Arden Buck 22) en AP de atmosferische druk (in kPa). 2. Het meten van Leaf Hydraulische Conductance voor Gedehydrateerde Leaves <ol><li> Verzamel schiet voorkeur &#39;s avonds of&#39; s nachts, zodat xyleem spanningen laag zijn, snijd in de lucht en plaats in een donkere plastic zakken gevuld met natte papieren handdoeken. In het lab, Recut ten minste twee knooppunten van het einde van elke shoot onder water. Laten schieten rehydrateren overnachting in zuiver water, of een andere oplossing om te worden gebruikt voor K leaf metingen. Ultrapuur water wordt aanbevolen als een stroom oplossing, tenzij de effecten van verschillende oplossingen moeten worden onderzocht als een factor. </li><li> Snijd schiet in segmenten met ten minste drie bladeren onder ultrapuur water en uitdrogen schiet met een ventilator voor verschillende perioden tot een reeks Ψ blad waarden. </li><li> Zodra scheuten uitgedroogd zijn, plaatst afsluitbare zakken (Whirl-Pak, Nasco, Fort Atkinson, WI, USA), die van tevoren uitgeademde in) rond elk blad van de shoot, en vervolgens de hele shoot plaats in een grote afsluitbare zak met nat papier handdoek. </li><li> Laat de shoot equilibreren gedurende ten minste 30 min (voor sterk gedehydrateerde scheuten meer equilibratiebuffer kan soms nodig). </li><li> Na equilibratie accijns de bovenste en onderste blad en eerste maatregel Ψ blad (Ψ = o) met een drukkamer. </li><li> Gooi de spruit als het verschil in de Ψ blad van deze twee bladeren groter is dan 0,1 MPa (voor strongly gedehydrateerde bladeren, kan dit bereik uitgebreid tot 0,3 MPa). </li><li> De derde blad wordt dan gebruikt om K blad en g s bepalen de EFM, 1.2 -1.18 volgende stappen hierboven. Met name kunnen de steady state E zelfs worden verkregen voor bladeren die zijn ernstig uitgedroogd bladeren, zoals huidmondjes nog open en het genereren van g s waarden aanzienlijk hoger dan cuticulair geleiding 17. </li><li> Om hydraulische kwetsbaarheid curves te construeren, berekenen K blad met behulp van de Ψ laatste zoals in stap 1.16, en dan plot K blad waarden tegen welke het laagst is, Ψ o of Ψ laatste, dat wil zeggen, de sterkste uitdroging ervaren door het blad tijdens het experiment (= Ψ laagste). Evenzo kan de achteruitgang van g s in reactie op blad dehydratatie worden bepaald door het plotten tegen g s Ψ weer. Vorige werk sh<html> eigen dat uitdroging induceert op zijn minst gedeeltelijk onomkeerbare daling van de K blad en g s 14,16. </li><li> We raden verkrijgen van tenminste 6 K blad waarden per interval van 0,5 MPa Ψ laagste (dit interval kan worden gereduceerd tot 0,25 MPa als de species u met echt kwetsbaar voor uitdroging). </li><li> Voer Dixon uitschieter test op K blad waarden voor elke 0,5 MPa water potentieel interval van Ψ laagste tot de uitschieters te verwijderen van uw kwetsbaarheid curve 23. </li><li> Omdat soorten verschillen in hun antwoorden van K blad en g s om uitdroging 14,16, geschikt verschillende functies voor elke soort en selecteer de maximum likelihood (laagste AIC waarde; zie 14 voor details). We raden fitting tenminste vier functies eerder in de literatuur: lineair (pg &quot;fo: inhoud-width =&quot; 1.4in &quot;fo: src =&quot; / files/ftp_upload/4179/4179eq3highres.jpg &quot;/&gt;), sigmoïdale ( <img alt="Vergelijking 4" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq4.jpg" fo:content-width="1.483in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq4highres.jpg"/> ), Logistieke ( <img alt="Vergelijking 5" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq5.jpg" fo:content-width="1.7in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq5highres.jpg"/> ) En exponentiële ( <img alt="Vergelijking 6" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq6.jpg" fo:content-width="1.583in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq6highres.jpg"/> ). </li></ol> 3. Representatieve resultaten De daling van het blad hydraulische geleidbaarheid met uitdroging varieert sterk tussen soorten (Fig. 1). Droogte gevoelige soorten ervaren een sterkere daling bij minder negatief water potentials dan meer droogte tolerante soorten, gemeten overeenkomstig hoge instraling (PAR&gt; 1.000 mol • m -2 • s -1). Het waterpotentiële bij 80% verlies van hydraulische geleidbaarheid (P 80) voor mesic kruid Helianthus annuus was 3 MPa minder negatief dan die van Heteromeles arbutifolia, afkomstig uit Californië chaparral. Heteromeles arbutifolia gereageerd lineair aan de daling van het water potentieel, terwijl Helianthus annuus toonde een niet -lineaire daling. Beide stomatale geleidbaarheid (g s) en blad hydraulische geleiding (K blad) kan ook sterk reageren bestralingssterkte (Fig. 2). Voor Raphiolepis indica, de stomatale geleidbaarheid daalde sterk met uitdroging voor bladeren gemeten onder hoge instraling (PAR&gt; 1.000 mol • m -2 • s -1) en onder laboratorium licht (PAR &lt;6 pmol • m -2 • s -1). Onder hoge instraling, bladeren gemeten met de EFM dat was uitgedroogd aan het water potentieel dat typisch is voor goed verlichte leaves op intacte planten op midden op de dag toonde vergelijkbare g s als voor bladeren gemeten op intacte planten met een porometer (ster in Fig. 2). Met name voor bladeren bij maximale hydratatie, K blad was vier keer hoger voor bladeren blootgesteld aan hoge lichtintensiteit dan laag (11 vs 2,8 mmol m -2 s -1 MPa -1), dus K blad toonde een sterker licht in reactie goed gehydrateerd bladeren dan g s. Verder onder hoge instraling, K blad daalde sterker met uitdroging. De P 80 was 0,93 MPa minder negatief onder hoge dan lage instraling. <img alt="Figuur 1" src="/files/ftp_upload/4179/4179fig1.jpg" /> Figuur 1. Leaf hydraulische kwetsbaarheid curves een droogte gevoelige (boven) en een droogte tolerant (onder) soorten (van 14,24). Elk punt vertegenwoordigt een zondegle meting van blad hydraulische geleidbaarheid (K blad) op een vrijstaande blad met behulp van de verdampings-flux methode (EFM). De verticale balken geven het water potentiaal waarbij de soort verloren 80% van de initiële blad hydraulische geleidbaarheid (P 80). Best passende functies met maximum likelihood weergegeven voor beide soorten. <img alt="Vergelijking 7" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq7.jpg" fo:content-width="3.293in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq7highres.jpg"/><img alt="Figuur 2" src="/files/ftp_upload/4179/4179fig2.jpg" /> Figuur 2. De reactie van stomatale geleidbaarheid (g s) en van blad hydraulische geleidbaarheid (K blad) van dalende bladeren water potentieel voor Raphiolepis indica gemeten onder hoge versus lage instraling (vanaf 16). (PAR&gt; 1.000 en &lt;6 mmol • m -2 • s-1). Elk punt vertegenwoordigt een meting op een vrijstaande blad met behulp van de verdampings-flux methode (EFM), met witte en zwarte stippen die bladeren gemeten onder hoge en lage instraling respectievelijk. Vergelijkingen voor stomatale geleidbaarheid bochten bij hoge versus lage instraling: <img alt="Vergelijking 8" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq8.jpg" fo:content-width="4.727in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq8highres.jpg" /> en <img alt="Vergelijking 9" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq9.jpg" fo:content-width="2.26in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq9highres.jpg"/> . Vergelijkingen voor kwetsbaarheid bochten bij hoge versus lage instraling: <img alt="Vergelijking 10" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq10.jpg" fo:content-width="2.7in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq10highres.jpg"/> en <img alt="Vergelijking 11" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq11.jpg" fo:content-width="1.8in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq11highres.jpg"/> . De grijze ster in het bovenste paneel vertegenwoordigt het gemiddelde ± standard fout voor n en blad water potentiële gemeten op bladeren van intacte planten halverwege de dag met een porometer. Grijs en zwart verticale balken in het onderste paneel vertegenwoordigen het water potentiaal waarbij de soort 80% van de initiële blad hydraulische geleidbaarheid (P 80) verloren onder hoge en lage instraling respectievelijk.

<ol>
	<li>Tyree, M. T., Zimmermann, M. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Xylem Structure and the Ascent of Sap. , (2002).</li><li>Lawlor, D. W., Cornic, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Photosynthetic+carbon+assimilation+and+associated+metabolism+in+relation+to+water+deficits+in+higher+plants.">Photosynthetic carbon assimilation and associated metabolism in relation to water deficits in higher plants.</a> Plant Cell Environ. 25, 275-294 (2002).</li><li>Sack, L., Holbrook, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leaf+hydraulics.">Leaf hydraulics.</a> Annual Review of Plant Biology. 57, 361-381 (2006).</li><li>Cochard, H., 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=Putative+role+of+aquaporins+in+variable+hydraulic+conductance+of+leaves+in+response+to+light.">Putative role of aquaporins in variable hydraulic conductance of leaves in response to light.</a> Plant Physiol. 143, 122-133 (2007).</li><li>Johnson, D. M., Meinzer, F. C., Woodruff, D. R., McCulloh, K. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leaf+xylem+embolism,+detected+acoustically+and+by+cryo-SEM,+corresponds+to+decreases+in+leaf+hydraulic+conductance+in+four+evergreen+species.">Leaf xylem embolism, detected acoustically and by cryo-SEM, corresponds to decreases in leaf hydraulic conductance in four evergreen species.</a> Plant Cell Environ. 32, 828-836 (2009).</li><li>Cochard, H., Froux, F., Mayr, F. F. S., Coutand, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Xylem+wall+collapse+in+water-stressed+pine+needles.">Xylem wall collapse in water-stressed pine needles.</a> Plant Physiol. 134, 401-408 (2004).</li><li>Blackman, C. J., Brodribb, T. J., Jordan, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leaf+hydraulic+vulnerability+is+related+to+conduit+dimensions+and+drought+resistance+across+a+diverse+range+of+woody+angiosperms.">Leaf hydraulic vulnerability is related to conduit dimensions and drought resistance across a diverse range of woody angiosperms.</a> New Phytol. 188, 1113-1123 (2010).</li><li>Nardini, A., Salleo, S., Raimondo, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+in+leaf+hydraulic+conductance+correlate+with+leaf+vein+embolism+in+Cercis+siliquastrum+L.">Changes in leaf hydraulic conductance correlate with leaf vein embolism in Cercis siliquastrum L.</a> Trees-- Structure and Function. 17, 529-534 (2003).</li><li>Trifilo, P., Nardini, A., Lo Gullo, H. A., Salleo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Vein+cavitation+and+stomatal+behaviour+of+sunflower+(Helianthus+annuus)+leaves+under+water+limitation.">Vein cavitation and stomatal behaviour of sunflower (Helianthus annuus) leaves under water limitation.</a> Physiol. Plant. 119, 409-417 (2003).</li><li>Shatil-Cohen, A., Attia, Z., Moshelion, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bundle-sheath+cell+regulation+of+xylem-mesophyll+water+transport+via+aquaporins+under+drought+stress:+a+target+of+xylem-borne+ABA.">Bundle-sheath cell regulation of xylem-mesophyll water transport via aquaporins under drought stress: a target of xylem-borne ABA.</a> Plant J. 67, 72-80 (2011).</li><li>Engelbrecht, B. M. J., Velez, V., Tyree, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydraulic+conductance+of+two+co-occuring+neotropical+understory+shrubs+with+different+habitat+preferences.">Hydraulic conductance of two co-occuring neotropical understory shrubs with different habitat preferences.</a> Ann. For. Sci. 57, 201-208 (2000).</li><li>Sheffield, J., Wood, E. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Projected+changes+in+drought+occurrence+under+future+global+warming+from+multi-model+multi-scenario,+IPCC+AR4+simulations.">Projected changes in drought occurrence under future global warming from multi-model multi-scenario, IPCC AR4 simulations.</a> Climate Dynamics. 31, 79-105 (2008).</li><li>Blackman, C. J., Brodribb, T. J., Jordan, G. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leaf+hydraulic+vulnerability+influences+species'+bioclimatic+limits+in+a+diverse+group+of+woody+angiosperms.">Leaf hydraulic vulnerability influences species' bioclimatic limits in a diverse group of woody angiosperms.</a> Oecologia. 168, 1-10 (2012).</li><li>Scoffoni, C., McKown, A. D., Rawls, M., Sack, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+leaf+hydraulic+conductance+with+water+status:+quantification+and+analysis+of+species+differences+under+steady-state.">Dynamics of leaf hydraulic conductance with water status: quantification and analysis of species differences under steady-state.</a> J. Exp. Bot. 63, 643-658 (2012).</li><li>Sack, L., Melcher, P. J., Zwieniecki, M. A., Holbrook, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+hydraulic+conductance+of+the+angiosperm+leaf+lamina:+a+comparison+of+three+measurement+methods.">The hydraulic conductance of the angiosperm leaf lamina: a comparison of three measurement methods.</a> J. Exp. Bot. 53, 2177-2184 (2002).</li><li>Guyot, G., Scoffoni, C., Sack, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Combined+impacts+of+irradiance+and+dehydration+on+leaf+hydraulic+conductance:+insights+into+vulnerability+and+stomatal+control.">Combined impacts of irradiance and dehydration on leaf hydraulic conductance: insights into vulnerability and stomatal control.</a> Plant, Cell &amp; Environment. 35, 857-871 (2012).</li><li>Scoffoni, C., Pou, A., Aasamaa, K., Sack, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+rapid+light+response+of+leaf+hydraulic+conductance:+new+evidence+from+two+experimental+methods.">The rapid light response of leaf hydraulic conductance: new evidence from two experimental methods.</a> Plant Cell Environ. 31, 1803-1812 (2008).</li><li>Pasquet-Kok, J., Creese, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Turning+over+a+new+"leaf":+multiple+functional+significances+of+leaves+versus+phyllodes+in+Hawaiian+Acacia+koa.">Turning over a new "leaf": multiple functional significances of leaves versus phyllodes in Hawaiian Acacia koa.</a> Plant, Cell &amp; Environment. 33, 2084-2100 (2010).</li><li>Weast, R. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Chemistry and Physics. , (1974).</li><li>Yang, S. D., Tyree, M. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hydraulic+resistance+in+Acer+saccharum+shoots+and+its+influence+on+leaf+water+potential+and+transpiration.">Hydraulic resistance in Acer saccharum shoots and its influence on leaf water potential and transpiration.</a> Tree Physiol. 12, 231-242 (1993).</li><li>Pearcy, R. W., Schulze, E. -. D., Zimmermann, R., Pearcy, R. W., Ehleringer, J. R., Mooney, H. A., Rundel, P. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Plant Physiological Ecology: Field Methods and Instrumentation. , 137-160 (2000).</li><li>Buck, A. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=New+equations+for+computing+vapor-pressure+and+enhancement+factor.">New equations for computing vapor-pressure and enhancement factor.</a> Journal of Applied Meteorology. 20, 1527-1532 (1981).</li><li>Sokal, R. R., Rohlf, F. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biometry. , (1995).</li><li>Scoffoni, C., Rawls, M., McKown, A., Cochard, H., Sack, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Decline+of+leaf+hydraulic+conductance+with+dehydration:+relationship+to+leaf+size+and+venation+architecture.">Decline of leaf hydraulic conductance with dehydration: relationship to leaf size and venation architecture.</a> Plant Physiol. 156, 832-843 (2011).</li><li>Sack, L., Tyree, M. T., Holbrook, N. M., Zweiniecki, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Vascular Transport in Plants. , (2005).</li><li>Nardini, A., Tyree, M. T., Salleo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Xylem+cavitation+in+the+leaf+of+Prunus+laurocerasus+and+its+impact+on+leaf+hydraulics.">Xylem cavitation in the leaf of Prunus laurocerasus and its impact on leaf hydraulics.</a> Plant Physiol. 125, 1700-1709 (2001).</li><li>Brodribb, T. J., Holbrook, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Stomatal+closure+during+leaf+dehydration,+correlation+with+other+leaf+physiological+traits.">Stomatal closure during leaf dehydration, correlation with other leaf physiological traits.</a> Plant Physiol. 132, 2166-2173 (2003).</li><li>Blackman, C. J., Brodribb, T. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Two+measures+of+leaf+capacitance:+insights+into+the+water+transport+pathway+and+hydraulic+conductance+in+leaves.">Two measures of leaf capacitance: insights into the water transport pathway and hydraulic conductance in leaves.</a> Funct. Plant Biol. 38, 118-126 (2011).</li><li>Nardini, A., Raimondo, F., Lo Gullo, M. A., Salleo, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leafminers+help+us+understand+leaf+hydraulic+design.">Leafminers help us understand leaf hydraulic design.</a> Plant Cell Environ. 33, 1091-1100 (2010).</li><li>Sheriff, D. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evaporation+sites+and+distillation+in+leaves.">Evaporation sites and distillation in leaves.</a> Ann. Bot. 41, 1081-1082 (1977).</li><li>Canny, M. J., Huang, C. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leaf+water+content+and+palisade+cell+size.">Leaf water content and palisade cell size.</a> New Phytol. 170, 75-85 (2006).</li><li>Santiago, L. S., Mulkey, S. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+test+of+gas+exchange+measurements+on+excised+canopy+branches+of+ten+tropical+tree+species.">A test of gas exchange measurements on excised canopy branches of ten tropical tree species.</a> Photosynthetica. 41, 343-347 (2003).</li><li>Sack, L., Cowan, P. D., Jaikumar, N., Holbrook, N. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+'hydrology'+of+leaves:+co-ordination+of+structure+and+function+in+temperate+woody+species.">The 'hydrology' of leaves: co-ordination of structure and function in temperate woody species.</a> Plant Cell Environ. 26, 1343-1356 (2003).</li></ol>

Geen belangenconflicten verklaard.

De verdamping flux methode hier beschreven kan relatief snel (30 min) bepalen van blad hydraulische geleiding in het laboratorium met gelijktijdige meting van stomatale geleidbaarheid. De EFM is tot dusver de methode die de natuurlijke route van water meest volgt in bladeren, aangezien water verdampt in het blad luchtruim en diffundeert de huidmondjes 15. Een aantal andere experimentele methoden voor bepaling K blad bestaat 25 met drie zijn vooral vaak. (1) In de hogedruk flow methode (HPFM), wordt water geduwd door het blad onder hoge druk 15,26. Echter, kwetsbaarheid curves worden verkregen met deze methode toegepast omdat overdruk kan vullen emboli en rehydrateren mesofyl weefsel. (2) In de rehydratie kinetiek methode (RKM), wordt K blad berekend op basis van de analogie tussen de rehydratatie van gedehydrateerde bladeren met de larging van een condensator in serie met een weerstand 27,28. Deze methode is snel, maar het gehele systeem van natuurlijke transpirational paden niet reproduceren in het blad en is niet eenvoudig worden aangepast om meting van bladeren gewend aan hoge bestralingssterkte maken. (3) In de vacuümpomp methode (VPM) het blad in een kamer geplaatst, de bladsteel verbonden met een waterbron op evenwicht, terwijl stofzuigers verschillende intensiteiten worden toegepast op het blad driving waterverlies uit het blad 15,26. Deze methode kan tijdrovend zijn. Metingen met alle drie methoden zijn gevonden om consistente resultaten 15,28,29, en dus de EFM wordt veelvuldig gezien het is gebaseerd op transpirational waterbeweging en de relatieve snelheid en de wijziging voor het meten K blad onder verschillende omstandigheden. Alle methoden die worden gebruikt voor het bepalen van K leaf leiden tot een mate van onzekerheid bij het ​​kwantificeren volgensurately de drijvende kracht die overeenkomt met transpiratie 25. In de EFM, de ΔΨ blad voor het berekenen K blad lager is dan de sturende kracht, omdat het gebaseerd is op de bulk Ψ blad na het blad geëquilibreerd de druk bom. Op dit punt is de bulk Ψ blad niet noodzakelijk de water potentieel van de cellen aan het einde van de hydraulische weg, waar het water verdampt, maar een volume-gewogen gemiddelde van de cellen van relatief weinig laag waterpotentiaal waar water bewegen en verdampen, en voor de meer talrijke cellen van hoog water potentieel kunnen worden geïsoleerd uit de transpiratie stream. Hoeveel de Ψ blad verschilt van de sturende kracht dus afhankelijk van waar het water verdampt in het blad. Als het water verdampt door het blad, kan het grootste deel Ψ blad dicht bij de ware drijvende kracht, en als het water verdampt alleen van relatief weinig cel de buurt van de huidmondjes, kan de het grootste deel Ψ blad aanzienlijk onderschatten de ware drijvende kracht, dat wil zeggen, het water potentieel van deze cellen kan in feite veel lager, en dus feitelijke K blad lager zou zijn dan die bepaald met de EFM. Dus de mate waarin K blad door de EFM de ware K blad is gevoelig voor de waterstroom pathways, die nog niet goed begrepen. Terwijl de EFM bevat gegevens die van andere methoden voor het meten van K blad (zie hierboven) overeenkomen en is uitstekend Om vergelijking, de mogelijkheid species-verschillen in waterstroom paden door het mesofyl vraagt ​​verder onderzoek. Sterker nog, zelfs voor bladeren van bepaalde soort, kunnen deze water paden afwijken onder andere omstandigheden, bijvoorbeeld onder verschillende irradiances en warmtelasten 4,30 of van verschillende toestand van het water (bepaald weefsel krimp) 31. Verdere kennishet water transportroutes zouden derhalve de EFM worden gebruikt om de effecten van veranderende paden op de totale installatie hydraulisch transport te lossen. De meting van stomatale geleidbaarheid in de EFM heeft het voordeel toestaand bepaling van reacties op instraling en uitdroging en die afgestemd reacties van g s met K blad. Bovendien kan het effect van de vorige blad dehydratatie gevolgd door rehydratatie op g s worden onderzocht met deze methode. Deze werkwijze heeft twee potentiële nadelen. Eerste Deze g s meting ligt op een uitgesneden blad, in plaats van een intacte plant, en ten tweede wordt de bepaling van stomatale geleidbaarheid gebaseerd op klimaatmeetkasten enige afstand van het blad, niet dicht bij het ​​blad als in een kamer porometer , hoewel de ventilatie van blad met de ventilator evenwicht bereikt het bladoppervlak met omringende lucht. Voor sommige soorten, weggesnedenbladeren kunnen tonen verschillende stomatale reacties dan voor bladeren op een intacte plant 16,32. Echter om meerdere soorten g s geschat met de EFM was vergelijkbaar met waarden bij intacte planten met een porometer voor bladeren bij middag Ψ blad 16 (Fig. 2). De EFM kan worden toegepast fysiologische inzicht, dat wil zeggen onderzoeken van de dynamica van K blad, de basis in structuur en anatomie en de reactie op omgevingsfactoren. Bovendien kan de werkwijze worden gebruikt om planten van bepaalde soort gekweekt onder verschillende omstandigheden vergelijken of van verschillende leeftijden of om planten van verschillende soorten zijn aangepast aan verschillende omgevingen vergelijken. Door de aanleg van blad kwetsbaarheid bochten, kan men inzicht krijgen in de mechanismen van de soorten toleranties voor droogte. Tijdens droogte hebben cavitatie en cel collapse aangetoond dat het plaatsvindt in het blad xyleem van sommige<html> soorten, en cel krimp in het bladmoes tijdens uitdroging kan ook gevolgen voor beweging van het water (herzien in 14). Toekomstige studies zullen nodig zijn om het relatieve belang van elk van deze processen in het besturen van het verval van K-blad en stomatale sluiting vast te stellen. Instraling is ook een sterke factor die van invloed K blad en de EFM is zeer geschikt voor metingen bij hoge instraling. De gecombineerde reactie van aquaporines om instraling en droogte moeten krijgen veel belangstelling. Hoge bestralingssterkte leidt tot verhoogde expressie en / of activering van aquaporines die sneller waterstroom vrij door levende cellen, waardoor K blad, dat uitdroging leidt tot verminderde expressie en / of de-activatation van aquaporines, waardoor K blad. De gecombineerde effecten van straling en watervoorziening op K blad vereisen nader onderzoek 4,10,16,33. tent &quot;&gt; Verder, bij verschillende diersoorten, heeft K blad en zijn kwetsbaarheid is gerelateerd aan de verspreiding van soorten met betrekking tot de levering van licht water en andere hulpbronnen 3,13,24. Soorten uit droge gebieden hebben de neiging om grotere weerstand te tonen aan hydraulische achteruitgang, tegenover meer negatieve bodemwater mogelijkheden, en door het handhaven van een hoge K blad op meer negatieve potentialen water, kunnen ze behouden een hoge n en blijven het vastleggen van CO 2 voor de fotosynthese 13,14. Zo is de studie van blad hydraulische eigenschappen geeft inzicht op het niveau van cel, blad, en hele plant en haar antwoorden op het milieu, en zal waarschijnlijk een groot aantal belangrijke nieuwe ontdekkingen opleveren op alle schalen.

measurement of leaf hydraulic conductance and stomatal conductance and their responses to irradiance and dehydration using the evaporative flux method (efm)

Water is een essentiële hulpbron, en de plant watertransport systeem stelt grenzen aan maximale groei en droogte tolerantie. Wanneer planten hun huidmondjes open te stellen voor een hoge stomatale geleidbaarheid (g en) te bereiken om de CO 2 voor de fotosynthese te vangen, wordt het water verloren door transpiratie 1,2. Water verdampt uit de luchtruimen vervangen van celwanden, op zijn beurt water uit het xyleem van de bladnerven, op zijn beurt tekening van xyleem in de stengels en wortels. Als water wordt getrokken door het systeem, het ervaart hydraulische weerstand, het creëren van spanning door het hele systeem en een laag blad water potentieel (Ψ blad). Het blad zelf is een knelpunt in de gehele plant systeem, goed voor gemiddeld 30% van de plant hydraulische weerstand 3. Blad hydraulische geleiding (K = 1 blad / blad hydraulische weerstand) is de verhouding van de stroomsnelheid van het water potentiaalgradiënt over het blad, en vat degedrag van een complex systeem:. water beweegt zich door de bladsteel en door verschillende ordes van aderen, verlaat in de bundel schede en loopt door of rond bladmoes cellen voordat verdampt in het luchtruim en wordt bleek uit de huidmondjes K blad is van groot belang als belangrijke fysiologische eigenschap om soorten te vergelijken, kwantificeren van de effectiviteit van de bladstructuur en fysiologie voor vervoer over water, en een belangrijke variabele te onderzoeken voor zijn relatie met variatie in structuur (bijvoorbeeld in nervatuur architectuur) en de effecten ervan op fotosynthetische gasuitwisseling. Verder K blad reageert sterk aan de interne en externe omgeving blad 3. K blad kan kennelijk sterk toe in een bestralingssterkte door veranderingen in de expressie en activering van aquaporines, de eiwitten betrokken bij water transport door membranen 4 en K blad wijst sterk tijdens drzou, als gevolg van cavitatie en / of instorting van xyleem leidingen en / of verlies van permeabiliteit in de extra-xyleem weefsel als gevolg van bladmoes en bundel schede cellen of aquaporine deactiveren 5-10. Omdat K blad kan g s en fotosynthesesnelheid beperken bij verschillende diersoorten in een goed bewaterd omstandigheden en tijdens droogte, en dus beperken hele plant performance zij kunnen eventueel bepalen de verspreiding van soorten vooral omdat droogtes toenemen in frequentie en ernst 11-14. We een eenvoudige methode voor simultane bepaling van K blad en g s op uitgesneden bladen. Een ademende blad wordt verbonden door de bladsteel aan de slang loopt naar een waterbron op een evenwicht. Het verlies van water uit het evenwicht wordt opgenomen om de stroom te berekenen door het blad. Bij steady state transpiratie (E, mmol • m -2 • s -1) bereikt, g <sub&gt; S wordt bepaald door dampdruk door tekort en K blad door te delen door de waterpotentiaal motor bepaald met een drukkamer (K blad = E / - Δψ blad MPa) 15. Deze methode kan worden gebruikt om reacties K blad beoordelen verschillende irradiances en de kwetsbaarheid van K blad om uitdroging 14,16,17.

Watch this Scientific Journal Video about Measurement of Leaf Hydraulic Conductance and Stomatal Conductance and Their Responses to Irradiance and Dehydration Using the Evaporative Flux Method EFM at 

Measurement of Leaf Hydraulic Conductance and Stomatal Conductance and Their Responses to Irradiance and Dehydration Using the Evaporative Flux Method EFM

We beschrijven een relatief snelle (30 min.) en realistische methode voor het gelijktijdig meten van blad hydraulische geleidbaarheid (<em&gt; K</em<sub&gt; Blad</sub&gt;) En stomatale geleidbaarheid (<em&gt; G</em<sub&gt; S</sub&gt;) Voor ademende uitgesneden bladeren. De werkwijze kan worden gewijzigd om het licht en dehydratatie respons te meten<em&gt; K</em<sub&gt; Blad</sub&gt; En<em&gt; G</em<sub&gt; S</sub&gt;.

Meting van de Leaf Hydraulische geleiding en stomatale geleidbaarheid en hun reacties op Irradiance en uitdroging Met behulp van de adiabatische Flux Methode (EFM)

Water is a key resource, and the plant water transport system sets limits on maximum growth and drought tolerance. When plants open their stomata to ...

Research

JoVE Journal

Biology

Measurement of Leaf Hydraulic Conductance and Stomatal Conductance and Their Responses to Irradiance and Dehydration Using the Evaporative Flux Method (EFM)

Stable Isotopic Profiling of Intermediary Metabolic Flux in Developing and Adult Stage Caenorhabditis elegans

Stable Isotopic Profiling of Intermediary Metabolic Flux in Developing and Adult Stage Caenorhabditis elegans

Stabiele Isotopen Profilering van Intermediair metabole flux in het ontwikkelen en volwassen stadium Caenorhabditis elegans</em

Stable isotopic profiling has long permitted sensitive investigations of the metabolic consequences of genetic mutations and/or pharmacologic therapies in ...

Expression and Purification of the Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator Protein in Saccharomyces cerevisiae

Expression and Purification of the Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator Protein in Saccharomyces cerevisiae

Expressie en zuivering van de Cystic Fibrosis transmembrane conductance regulator Eiwit in Saccharomyces cerevisiae

The  cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) is a chloride  channel, that when mutated, can give rise to cystic fibrosis in  ...

An Innovative Method for Exosome Quantification and Size Measurement

Een innovatieve methode voor exosome kwantificering en Size Measurement

Although the biological importance of exosomes has recently gained an increasing amount of scientific and clinical attention, much is still unknown about ...

Purification of the Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator Protein Expressed in Saccharomyces cerevisiae

Purification of the Cystic Fibrosis Transmembrane Conductance Regulator Protein Expressed in Saccharomyces cerevisiae

Zuivering van het Cystic Fibrosis transmembrane conductance regulator eiwit dat tot expressie in<em&gt; Saccharomyces cerevisiae</em

Defects in the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR) protein cause cystic fibrosis (CF), an autosomal recessive disease that ...

A Standardized Method for the Analysis of Liver Sinusoidal Endothelial Cells and Their Fenestrations by Scanning Electron Microscopy

Een gestandaardiseerde methode voor de analyse van lever sinusoïdale endotheelcellen en hun fenestraties van Scanning Electron Microscopy

Liver sinusoidal endothelial cells are the gateway to the liver, their transcellular fenestrations allow the unimpeded transfer of small and dissolved ...

Relating Stomatal Conductance to Leaf Functional Traits

Betrekking stomatale geleidbaarheid om Leaf functionele kenmerken

Leaf functional traits are important because they reflect physiological functions, such as transpiration and carbon assimilation. In particular, ...

Cardiac Pressure-Volume Loop Analysis Using Conductance Catheters in Mice

Cardiale druk-volume curve analyse met behulp Conductance katheters in Muizen

Cardiac pressure-volume loop analysis is the &#8220;gold-standard&#8221; in the assessment of load-dependent and load-independent measures of ventricular ...

Simple and Effective Administration and Visualization of Microparticles in the Circulatory System of Small Fishes Using Kidney Injection

Eenvoudig en effectief beheer en visualisatie van deeltjes in de bloedsomloop van kleine vissen met behulp van nier injectie

The systemic administration of micro-size particles into a living organism can be applied for vasculature visualization, drug and vaccine delivery, ...

Measurement of Energy Metabolism in Explanted Retinal Tissue Using Extracellular Flux Analysis

Meting van de energie-stofwisseling in transplanteren retinale weefsel met behulp van extracellulaire Flux-analyse

High acuity vision is a heavily energy-consuming process, and the retina has developed several unique adaptations to precisely meet such demands while ...

Measuring Diurnal Rhythms in Autophagic and Proteasomal Flux

Het meten van de diurnale ritmes in autophagic en Proteasomale flux

Cells employ several methods for recycling unwanted proteins and other material, including lysosomal and non-lysosomal pathways. The main ...