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
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Wir sind dankbar, dass vier anonymen Gutachtern für die Verbesserung des Manuskripts und der National Science Foundation (Grant IOS-0546784) für Unterstützung.

Ein. Mess-Blatt Hydraulische Leitfähigkeit für Hydrated Leaves (K max) <ol><li> Sammle Triebe vorzugsweise am Abend oder in der Nacht, so dass Xylem Spannungen gering sind, schneiden in der Luft und in dunklen Plastiktüte mit nassen Papiertüchern gefüllt. Im Labor nachgeschnitten mindestens zwei Knoten von dem Ende jeder Aufnahme unter Wasser. Lassen Sie schießen rehydrieren Nacht in reinem Wasser oder einer anderen Lösung für K Blatt Messungen verwendet werden. Reinstwasser wird als Flow-Lösung empfohlen, wenn die Auswirkungen der verschiedenen Lösungen als Faktor untersucht werden sollen. </li><li> Schneiden Sie das Blatt aus dem Shooting mit einer frischen Rasierklinge unter teilweise entgaste Flow Lösung. Reinstwasser wird als Flow-Lösung empfohlen, wenn die Auswirkungen der verschiedenen Lösungen als Faktor untersucht werden sollen. Wir empfehlen Entgasen der Lösung über Nacht in einem Kolben unter Verwendung einer Vakuumpumpe, aber auch andere Verfahren können eingesetzt werden. </li><li> Wrap vorgereckt Parafilm um die petiole, um eine gute Abdichtung zwischen Blattstiel und Schläuche zu gewährleisten. Dieser Schritt ist besonders hilfreich für unrunde Blattstiele, als Umhüllung zusätzliche Parafilm helfen rund um die Blattstiel im Inneren des Schlauchs passen. Dental Paste kann der Blattstiel, bevor das Einwickeln der Parafilm Nuten in Blattstiele füllen angewendet werden. </li><li> Schließen Sie das Blatt zu Silikonschlauch unter Reinstwasser Luft zu verhindern in das System. Als das Blatt über der Quelle von Wasser angehoben wird, ist das Wasser in der Rohrleitung unter Unterdruck und damit die Dichtung ist gut, wenn keine Luft in den Schlauch während der Messung erstellt. Alternativ zur Abdichtung der Blattstiel direkt in Silikonschlauch, kann eine Klemmverschraubung mit Gummidichtung verwendet werden (zB (Omnifit A2227 Bohrung Adapter werden; Omnifit, Cambridge, UK); dieser Ansatz ist nützlich für Blattstiele mit besonders komplexen Formen oder Grashalme , die können um einen Glasstab gewickelt und versiegelt mit der Klemmverschraubung. Wenn möglich, Abdichtung der Blattstiel direkt in silicone Schläuche hat den Vorteil, dass eine schnelle und Zurücklassen eines Blattstiel-Tubing-Übergang, der transparent ist, so dass Luftblasen leichter gesehen. Der Schlauch verbindet das Blatt zu harten Rohre laufen zu einem Meßzylinder auf einer Waage (± 10 pg Auflösung), welcher Daten protokolliert alle 30 sec mit einem Computer (zB mit &quot;Balance Link&quot; Software; Mettler-Toledo GmbH, Greifensee, Schweiz) für die Berechnung der Fließgeschwindigkeit durch das Blatt. </li><li> Blätter sollten adaxial Oberfläche nach oben in Holzrahmen mit Angelschnur über einer großen Box-Fan und unter einer Lichtquelle (&gt; 1.000 mol • m 2 • s -1 photosynthetisch aktive Strahlung für High-Bestrahlungsstärke Messungen), leicht über dem Niveau des aufgereiht gehalten werden der Meniskus im Messzylinder. Das Blatt sollte über dem Wasser in dem graduierten Zylinder angeordnet werden, um sicherzustellen, daß Wasser in Bewegung zu dem Blatt durch Transpiration angetrieben wird, und nicht in das Blatt unter Druck aufgrund der Schwerkraft, ebenso wieder Fall, wenn das Blatt unterhalb des Meniskus des Wassers im Zylinder platziert wurden. Kleincontainer mit nassen Papiertuch gefüllt sind im Inneren der Ausgleichskammer angeordnet, um sicherzustellen, dass die Luft im Gleichgewicht ist wassergesättigt, wodurch Verdampfung von der Wasserquelle zu der Atmosphäre im Gleichgewicht. Diese Möglichkeit kann durch Anhalten Strömung in dem Blatt unter Verwendung eines Vier-Wege-Absperrventil in dem Rohrstrang, und Überprüfen, dass die Masse des Wassers Zylinder auf der Waage nicht ablehnen überprüft werden. </li><li> Legen Sie eine klare Pyrex Behälter mit Wasser über das Blatt gefüllt, um die Hitze der Lampe absorbieren. </li><li> Pflegen Blatt Temperatur zwischen 23 ° C und 28 ° C während des gesamten Experiments, indem mehr kaltes Wasser an die Pyrex Container, so dass die Wärmelampe heizt nicht die Pyrex Behälter ausreichend, um die Luft um das Blatt unter erwärmen. </li><li> Lassen Sie das Blatt zu schwitzen auf dem Gerät für mindestens 30 min, also lange genug Zeit, um hohe Bestrahlungsstärke akklimatisieren und additional bis Flußrate stabilisiert haben, ohne Trend nach oben oder unten, und mit einem Variationskoeffizienten &lt;5% für mindestens 5-10 Messungen bei 30 sec Intervallen fließen. Es ist wesentlich für die Fließgeschwindigkeit einen stationären Zustand zu erreichen, da diese Methode setzt eine stabile Ψ Blatt. Frühere Studien fanden diese Kriterien als ausreichend zur Stabilisierung der Strömungsrate (E), Ψ Blatt und K Blatt; Tests mit längeren Messperioden nach stabile Strömung eingerichtet zeigte keine Beziehung K Blatt zu Meßzeit für jede der sieben Arten eines breiten Bereich von Blatt Kapazität 17,18. Stabilisierung dauert in der Regel 30 Minuten oder weniger, aber bei einigen Arten kann mehr als eine Stunde für einige Arten erfordern. </li></ol> Hinweis: Bei Durchflüssen sehr niedrig (&lt;8 ug s -1) ist, der Stabilität kann anhand der laufende Durchschnitt der letzten fünf 30 Sekunden-Intervallen werden. </p&gt; <ol start="9"><li> Verwerfen Messungen, wenn der Fluss plötzlich ändert, entweder durch plötzliche Stomata oder scheinbare Leckage der Dichtung oder Verstopfungen im System durch Partikel oder Luftblasen. </li><li> Wenn die Strömung stabilisiert, notieren Blatt Temperatur mit einem Thermoelement. </li><li> Schnelles Entfernen Sie das Blatt aus dem Schlauch, trocknen dab die Blattstiel und legen Sie das Blatt in einem verschließbaren Beutel das zuvor in der ausgeatmeten, um die Transpiration zu stoppen. </li><li> Lassen Sie das Blatt in seiner Tasche Gleichgewicht für mindestens 20 min. </li><li> Den Durchschnitt der letzten 10 Durchflussmessungen. Dies wird Ihre E Messung. </li><li> Wenn das Blatt äquilibriert ist, messen die endgültige Blattwasserpotentials (Ψ final) mit einer Druckkammer. </li><li> Messen Blattfläche mit einem Flachbettscanner und Bildverarbeitungs-Software oder mit einer Blattfläche Meter. </li><li> K Blatt wird als E /-ΔΨ Blatt (wo ΔΨ Blatt = Ψ endgültigen Berechnung </sub&gt; - 0 MPa) und weitere normalisierten von Blattfläche. Die Einheiten sind in mmol m -2 s -1 MPa -1. Da das Blatt gerade über dem Niveau des Wassers in dem graduierten Zylinder positioniert wird, würde die Wirkung der Schwerkraft bei der Verringerung des Drucks von Wasser ein, das Blatt vernachlässigbar, insbesondere relativ zu der endgültigen Ψ, der immer&gt; -0,1 MPa. </li><li> Um Änderungen in K Blatt durch Temperaturabhängigkeit Wasserviskosität 15,19,20 induziert korrigieren, zu standardisieren K Blattwerte bis 25 ° C unter Verwendung der folgenden Gleichung: </li></ol><img alt="Gleichung 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> Stomatäre Leitfähigkeit (g n) bestimmt als E durch die Blatt-Luft-Dampf-Druckdifferenz, äquivalent zu dem Dampf pressu einteilenre Defizit (VPD), bestimmt mit einem Temperatur und relativer Feuchte-Sensor benachbart zu dem Blatt. VPD wird anhand der folgenden Gleichung 21 </li></ol><img alt="Gleichung 2" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq2.jpg" fo:content-width="1.67in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq2highres.jpg" /> wobei RH die relative Luftfeuchtigkeit ist, VP der Sättigungsdampfdruck der Luft (in kPa, eine Funktion der Temperatur gemäß der Gleichung Arden Buck 22) und AP der atmosphärische Druck (in kPa). 2. Mess-Blatt Hydraulische Leitfähigkeit für Dehydrated Leaves <ol><li> Sammle Triebe vorzugsweise am Abend oder in der Nacht, so dass Xylem Spannungen gering sind, schneiden in der Luft und in dunklen Plastiktüten mit nassen Papiertüchern gefüllt. Im Labor nachgeschnitten mindestens zwei Knoten von dem Ende jeder Aufnahme unter Wasser. Lassen Sie schießen rehydrieren Nacht in reinem Wasser oder einer anderen Lösung für K le verwendet werdenaf Messungen. Reinstwasser wird als Flow-Lösung empfohlen, wenn die Auswirkungen der verschiedenen Lösungen als Faktor untersucht werden sollen. </li><li> Triebe in Segmente geschnitten mit mindestens drei Blättern unter Reinstwasser und dehydratisieren Triebe mit einem Gebläse für unterschiedliche Zeiträume auf einen Bereich von Ψ Blattwerte. </li><li> Sobald Triebe dehydriert sind, legen verschließbaren Beutel (Whirl-Pak; Nasco, Fort Atkinson, WI, USA), die zuvor in der ausgeatmeten) um jedes Blatt des Drehs, und legen Sie dann das ganze Shooting in einem großen Beutel mit nassem Papier Handtuch. </li><li> Lassen Sie das Shooting für mindestens 30 min (für stark dehydriert Triebe mehr Äquilibrierungszeiten kann notwendig sein) ausgleichen. </li><li> Nach der Äquilibrierung verbrauchsteuerpflichtigen die obere und untere Blatt und Maßnahme anfänglichen Ψ Flügels (= Ψ o) unter Verwendung einer Druckkammer. </li><li> Verwerfen der Aufnahmen, wenn die Differenz in der Ψ blatt dieser beiden Blätter größer als 0,1 MPa (für strongly dehydrierten Blättern, kann dieser Bereich bis 0,3 MPa verlängert werden). </li><li> Das dritte Blatt wird dann verwendet, um K Blatt und g s mit dem EFM zu bestimmen, folgende Schritte 1,2 -1,18 oben. Insbesondere kann steady state E auch für Blätter, die stark dehydriert Blätter haben, wie Spaltöffnungen noch öffnen und erzeugen g s-Werte deutlich höher als Kutikula Leitwert 17 erhalten werden. </li><li> Um hydraulische Anfälligkeit Kurven konstruieren, berechnen K Blatt unter Verwendung des endgültigen Ψ wie in Schritt 1.16, und dann K Plot Blattwerte gegen je nachdem, welcher am niedrigsten ist, Ψ o oder Ψ endgültige, dh die stärkste Dehydratisierung durch das Blatt während des Experiments erlebt (= Ψ niedrigste). Ebenso kann der Rückgang der g s in Reaktion auf Blatt Dehydratisierung durch Plotten g s gegen Ψ niedrigsten bestimmt werden. Frühere Arbeiten haben sh<html> Eigene dass Dehydration induziert zumindest teilweise irreversible Rückgänge in K Blatt und g s 14,16. </li><li> Wir empfehlen den Erhalt mindestens 6 K Blattwerte pro 0,5 MPa Intervall von Ψ niedrigsten (dieses Intervall kann bis 0,25 MPa reduziert werden, wenn die Spezies mit dem Sie arbeiten ist wirklich anfällig für Dehydration). </li><li> Führen Dixon Ausreißer-Test auf K Blatt Werte für jede 0,5 MPa Wasser potenziellen Intervall von Ψ niedrigsten Ausreißer aus Ihrem Schwachstelle Kurve 23 zu entfernen. </li><li> Weil Arten in ihren Antworten von K Blatt und g s unterscheiden, um eine Dehydratation 14,16 passen unterschiedliche Funktionen für jede Art und wählen Sie den Maximum-Likelihood (niedrigste AIC-Wert, siehe 14 für Details). Wir empfehlen passende mindestens vier Funktionen, die zuvor in der Literatur verwendet: linear (pg &quot;fo: content-width =&quot; 1.4in &quot;fo: src =&quot; / files/ftp_upload/4179/4179eq3highres.jpg &quot;/&gt;), sigmoidal ( <img alt="Gleichung 4" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq4.jpg" fo:content-width="1.483in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq4highres.jpg"/> ), Logistik ( <img alt="Gleichung 5" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq5.jpg" fo:content-width="1.7in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq5highres.jpg"/> ) Und exponentielle ( <img alt="Gleichung 6" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq6.jpg" fo:content-width="1.583in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq6highres.jpg"/> ). </li></ol> 3. Repräsentative Ergebnisse Der Rückgang des Blattes hydraulische Leitfähigkeit mit Dehydratation variiert stark in Arten (Abb. 1). Dürre empfindliche Arten erleben einen stärkeren Rückgang bei weniger negativen Wasser Potentiale als Trockenheit tolerante Arten, wenn sie unter hohen Bestrahlungsstärke gemessen (PAR&gt; 1.000 mol • m -2 • s -1). Das WasserPotenzial bei 80% Verlust der hydraulischen Leitfähigkeit (P 80) für mesic Kraut Helianthus annuus war 3 MPa weniger negativ als die Heteromeles arbutifolia, native nach Kalifornien chaparral. Heteromeles arbutifolia reagiert linear auf die Verschlechterung der Wasserqualität Potenzial, während Helianthus annuus zeigten eine nicht linearen Rückgang. Beide stomatäre Leitfähigkeit (g s) und Blatt hydraulische Leitfähigkeit (K Blatt) können ebenfalls dramatisch zu reagieren Bestrahlungsstärke (Abb. 2). Für Raphiolepis indica, sank die stomatäre Leitfähigkeit stark mit Dehydration für Blätter unter hohen Bestrahlungsstärke gemessen (PAR&gt; 1.000 mol • m -2 • s -1) und unter Laborbedingungen leicht (PAR &lt;6 mmol • m -2 • s -1). Unter hoher Bestrahlungsstärke, Blätter mit dem EFM, die entwässerte dem Wasser Potenzial, das typisch für gut beleuchtete lea ist gemessen hattenves an intakten Pflanzen am Mittag zeigten ähnliche g s für Blätter auf intakte Anlagen mit einer Porometer (Stern in Abb. 2) gemessen. Insbesondere für Blätter am maximale Hydratation, war K Blatt vierfach höher für Blätter, die hohen als geringer Einstrahlung (11 vs 2,8 mmol m -2 s -1 MPa -1), und daher K Blatt zeigte eine stärkere Reaktion Licht in gut hydratisiert Blätter als g s. Ferner wurde unter hoher Bestrahlungsstärke sank K Blatt stärker mit Austrocknung. Die P 80 war 0,93 MPa weniger negativ unter hohem als geringer Einstrahlung. <img alt="Abbildung 1" src="/files/ftp_upload/4179/4179fig1.jpg" /> Abbildung 1. Blatt hydraulische Verwundbarkeit Kurven für eine Dürre sensitive (oben) und einer Dürre tolerant (unten) Arten (von 14,24). Jeder Punkt repräsentiert eine Sündegle Messung des Blattes hydraulische Leitfähigkeit (K Blatt) auf einem detached leaf mit der Verdunstungskühlung Flux-Methode (EFM). Die vertikalen Balken stellen das Wasser Potential, bei dem die Spezies verloren 80% der ursprünglichen Blatt hydraulische Leitfähigkeit (P 80). Best fit Funktionen mit maximaler Wahrscheinlichkeit für beide Arten aufgetragen. <img alt="Gleichung 7" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq7.jpg" fo:content-width="3.293in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq7highres.jpg"/><img alt="Abbildung 2" src="/files/ftp_upload/4179/4179fig2.jpg" /> Abbildung 2. Die Reaktion der Stomata Leitwert (g s) und des Blattes hydraulische Leitfähigkeit (K Blatt) zu sinkenden Blattwasserpotential für Raphiolepis indica unter hohem vs geringer Einstrahlung (ab 16) gemessen. (PAR&gt; 1.000 und &lt;6 mmol • m -2 • s-1). Jeder Punkt stellt eine einzelne Messung an einem detached leaf mit der Verdunstungskühlung Flux-Methode (EFM), mit weißen und schwarzen Punkten repräsentiert Blätter unter hohen und niedrigen Bestrahlungsstärke gemessen sind. Gleichungen für stomatäre Leitfähigkeit Kurven in hohem vs geringer Einstrahlung: <img alt="Gleichung 8" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq8.jpg" fo:content-width="4.727in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq8highres.jpg" /> und <img alt="Gleichung 9" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq9.jpg" fo:content-width="2.26in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq9highres.jpg"/> . Gleichungen für Sicherheitslücke Kurven in hohem vs geringer Einstrahlung: <img alt="Gleichung 10" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq10.jpg" fo:content-width="2.7in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq10highres.jpg"/> und <img alt="Gleichung 11" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq11.jpg" fo:content-width="1.8in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq11highres.jpg"/> . Der graue Star in der oberen Platte stellt den Mittelwert ± standard Fehler für g s und Blattwasserpotential auf Blättern intakter Pflanzen in der Mitte der Tag mit einem Porometer gemessen. Graue und schwarze senkrechte Balken in der unteren Platte stellen die Wasser Potential, bei dem die Spezies verloren 80% der ursprünglichen Blatt hydraulische Leitfähigkeit (P 80) unter hohen und niedrigen Bestrahlungsstärke sind.

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Keine Interessenskonflikte erklärt.

Die Verdunstungskühlung Fluss hier vorgestellte Methode ermöglicht eine relativ schnelle (30 min) Bestimmung des Blattes hydraulische Leitfähigkeit im Labor mit gleichzeitiger Messung stomatäre Leitfähigkeit. Der EFM ist bislang die Methode, die am ehesten den natürlichen Weg des Wassers in den Blättern, da Wasser verdunstet in den Blatt Lufträume und diffundiert aus der Spaltöffnungen 15. Eine Reihe von anderen experimentellen Methoden zur Bestimmung K Blatt existiert 25, mit drei wobei besonders häufig. (1) In der Hochdruckströmung Verfahren (HPFM) wird Wasser durch das Blatt unter Hochdruck 15,26 geschoben. Allerdings können Schwachstellen Kurven mit dieser Methode nicht, weil angewendet positive Drücke können füllen Embolien und rehydrieren Mesophyllgewebe. Erhältlich (2) In der Rehydratisierung Kinetik-Methode (RKM) ist K Blatt unter Verwendung der Analogie zwischen der Rehydratation von dehydrierten Blätter mit dem charging eines Kondensators in Reihe mit Widerständen 27,28. Diese Methode ist schnell, jedoch nicht reproduzieren das gesamte System der natürlichen transpirational Pfade im Blatt und ist nicht leicht modifiziert werden, um die Messung von Blättern akklimatisiert hohen Bestrahlungsstärke ermöglichen. (3) In der Vakuumpumpe Verfahren (VPM) das Blatt in einer Kammer platziert ist, dessen Stiel an einer Wasserquelle auf einer Waage verbunden ist, während Vakuum von unterschiedlichen Intensitäten zu dem Blatt Antreiben Wasserverlust aus dem Blatt 15,26 aufgebracht. Diese Methode kann sehr zeitaufwendig sein. Messungen mit allen drei Methoden haben sich konsistente Ergebnisse 15,28,29 und damit die EFM wird häufig aufgrund ihrer wobei auf transpirational Wasserbewegung Basis verwendet, und seine relative Geschwindigkeit, und dessen Modifikation zum Messen K Blatt unter verschiedenen Bedingungen. All die typischen Methoden zur Bestimmung K Blatt verwendet beinhalten eine Unsicherheit bei der Quantifizierung nachurately die treibende Kraft entspricht Transpiration 25. In dem EFM eingesetzte ΔΨ Blatt zu berechnen K Blattes niedriger ist als die wahre Antriebskraft, wie er auf dem Schüttgut Ψ Blattes bezogen wird, nachdem das Blatt ist äquilibriert der Druckbombe. An diesem Punkt wird der Großteil Ψ Blatt nicht unbedingt dem Wasser Potential der Zellen am Ende des Hydraulik-Stoffwechselweg, wo das Wasser verdampft, sondern eine Volumen-gewichteten Durchschnitt der relativ wenige Zellen mit niedriger Wasserpotential wo Wasser Bewegen und Verdampfen, und für die weitere zahlreiche Zellen mit hohem Wassergehalt, das sich aus dem Transpirationsstrom isoliert werden können. Wie viel die Ψ Blatt aus dem wahren Antriebskraft unterscheidet hängt somit von wo das Wasser in dem Blatt Verdampfen. Wenn Wasser verdampft während des Blattes kann das Bulk-Ψ Blatt in der Nähe der wahren Antriebskraft sein, und wenn Wasser verdunstet nur aus relativ wenigen cEllen nahe der Spaltöffnungen, kann der der Großteil Ψ Blatt wesentlichen unterschätzen die wahre Antriebskraft, also das Wasser Potential dieser Zellen kann tatsächlich viel niedriger sein, und damit K tatsächlichen Blattes niedriger wäre als die mit dem EFM bestimmt. Somit ist der Grad, dass K Blatt durch die EFM bestimmt die wahre K Blatt repräsentiert empfindlich auf die Wasserströmung Signalwege, die immer noch nicht gut verstanden. Während die EFM liefert Daten, die von anderen Methoden zur Messung K Blatt (siehe oben) entsprechen, und ist für die vergleichende Einsatz ausgezeichnet, die Möglichkeit der Arten-Variante in Wasser Fließwege durch die Mesophyll bedarf weiterer Untersuchungen. Tatsächlich, sogar für Blätter der gegebenen Spezies könnten diese Wasserwegen unter unterschiedlichen Bedingungen, beispielsweise variieren, unter verschiedenen Wärmelasten Bestrahlungsstärken und 4,30 oder verschiedener Gewässerzustands (gegeben Gewebeschrumpfung) 31. Weitere Kenntnisseder Wasser Transportwege ermöglichen würde somit das EFM verwendet werden, um die Auswirkungen der Änderung auf die allgemeine Wege Blatt hydraulischen Transport zu lösen. Die Messung der Leitfähigkeit in der Stomata EFM hat die Vorteile ermöglichen die Bestimmung von Antworten auf Bestrahlungsstärke und Dehydratisierung, und Bereitstellen abgestimmt Reaktionen g n mit K Blatt. Zusätzlich kann die Auswirkung vorheriger Blatt Dehydratisierung durch Rehydratisierung auf g s folgte mit diesem Verfahren untersucht werden. Jedoch hat dieses Verfahren zwei möglichen Nachteile. Erstens, dieses g s Messung an einem ausgeschnittenen Blatt gemacht wird, anstatt auf einer intakten Pflanze, und zweitens wird die Bestimmung der stomatäre Leitfähigkeit auf Klima-Messung in einiger Entfernung von dem Blatt, anstatt nahe dem Blatt wie in einem Porometer Kammer basiert , obwohl die Belüftung des Blattes mit dem Lüfter äquilibriert die Blattoberfläche mit Umgebungsluft. Für einige Arten, herausgeschnittenBlätter können zeigen unterschiedliche Reaktionen der Stomata als für Blätter auf einer intakten Pflanze 16,32. Jedoch für einige Arten g s unter Verwendung der EFM war ähnlich zu Werten an intakten Pflanzen mit einer Porometer für Blätter am Mittag Ψ Blatt 16 (Fig. 2) gemessen. Der EFM können für physiologische Einsicht, dh angewendet werden, die Untersuchung der Dynamik von K Blatt, dessen Basis in der Struktur und der Anatomie, und seine Reaktionen auf Umweltfaktoren. Zusätzlich kann das Verfahren verwendet werden, um Pflanzen der bestimmten Art unter verschiedenen Bedingungen gezüchtet vergleichen oder verschiedenen Alters oder Pflanzen verschiedener Arten an unterschiedliche Umgebungen verglichen werden. Mit dem Bau Blatt Schwachstelle Kurven kann ein Einblick in die Mechanismen der Arten Toleranzen gegen Dürre zu gewinnen. Während Dürre, haben Kavitation und Zell Zusammenbruch wurde gezeigt, dass in dem Blatt Xylem einiger auftreten<html> Arten und Zellschrumpfung im Mesophyll während der Dehydratisierung könnte auch Auswirkungen Bewegung des Wassers (Übersicht in 14). Zukünftige Studien werden benötigt, um die relative Bedeutung eines jeden dieser Prozesse in Fahrt den Niedergang der K Blatt und Stomata bestimmen. Bestrahlungsstärke ist auch ein starker Faktor K Blatt und der EFM ist sehr für Messungen unter hohem Bestrahlungsstärke geeignet. Die kombinierte Antwort der Aquaporine um Bestrahlungsstärke und Dürre sollte gewinnen viel Interesse. Hohe Bestrahlungsstärke führt zu einer erhöhten Expression und / oder Aktivierung von Aquaporine, die schneller Wasserfluss ermöglichen durch lebende Zellen, wodurch K Blatt, während Dehydration führt zu einer verminderten Expression und / oder de-activatation der Aquaporine, wodurch K Blatt. Die kombinierten Auswirkungen der Bestrahlungsstärke und Wasserversorgung auf K Blatt erfordern weitere Untersuchungen 4,10,16,33. Zelt &quot;&gt; Weitere, über Arten, hat K Blatt und seine Verwundbarkeit wurde im Zusammenhang mit Arten Ausschüttungen in Bezug auf die Versorgung mit Licht Wasser und anderen Ressourcen 3,13,24. Arten aus trockenen Gebieten tendenziell größere Widerstandsfähigkeit gegen hydraulische Rückgang zeigen, mit Blick auf negativeren Bodenwasser Potentiale und durch Aufrechterhaltung eines hohen K Blatt bei negativeren Potentialen Wasser, können sie behalten hohe g s und weiterhin CO 2-Abtrennung für die Photosynthese 13,14. Somit stellt die Untersuchung von Blatt hydraulischen Eigenschaften Erkenntnisse auf der Ebene der Zelle, Blatt, und ganze Pflanze und ihre Reaktionen auf die Umwelt, und es ist wahrscheinlich, zahlreiche wichtige neue Entdeckungen auf allen Skalen ergeben.

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

Wasser ist eine wichtige Ressource, und die Pflanze Wasser-Transport-System setzt Grenzen für maximales Wachstum und die Toleranz gegenüber Trockenheit. Wenn die Pflanzen die Spaltöffnungen öffnen, um eine hohe stomatäre Leitfähigkeit (g s) erreichen, um CO 2 für die Photosynthese zu erfassen, wird das Wasser durch Transpiration 1,2 verloren. Verdampfende Wasser aus den Lufträumen von Zellwänden ersetzt, die wiederum Wasser aus dem Xylem Blattadern wiederum Zeichnung aus Xylem in den Stängeln und Wurzeln. Als Wasser durch das System gezogen wird, erfährt es hydraulische Widerstand, wodurch Spannung im gesamten System und eine niedrige Blattwasserpotentials (Ψ Blatt). Das Blatt selbst ist ein kritischer Engpass in der gesamten Pflanze Systems Anteil von durchschnittlich 30% der Anlage hydraulischen Widerstand 3. Blatt hydraulischen Leitwert (K blatt = 1 / Blatt hydraulischen Widerstand) ist das Verhältnis der Wassermenge zu dem Wasser Potentialgradient über dem Blatt, und fasst dasVerhalten eines komplexen Systems:. bewegt sich das Wasser durch die Blattstiel und durch mehrere Aufträge von Venen, Ausfahrten in die Bündelscheide und durchläuft oder um Mesophyllzellen vor dem Verdampfen in den Luftraum und aus der Spaltöffnungen durchsickerte K Blatt ist von großem Interesse als wichtige physiologische Eigenschaft zu Spezies zu vergleichen, Quantifizierung der Wirksamkeit der Blattanordnung und Physiologie für den Wassertransport, und ein Schlüssel für Variable, um ihre Beziehung zu Schwankungen in der Struktur (beispielsweise in Blattrippen Architektur) und ihre Auswirkungen auf photosynthetischen Gasaustausch untersuchen. Ferner reagiert K Blatt fest an der inneren und äußeren Umgebung Blatt 3. Blatt K drastisch erhöhen kann mit Bestrahlungsstärke offenbar aufgrund von Änderungen in der Expression und Aktivierung von Aquaporine, die Proteine ​​in Wassertransport durch Membranen 4 beteiligt, und K blatt lehnt stark während drsollten, durch Kavitation und / oder Zusammenbruch des Xylem Leitungen und / oder Verlust der Durchlässigkeit in den extra-Xylem Gewebe aufgrund Mesophyll und Bündelscheide Zellschrumpfung oder Aquaporin Deaktivierung 5-10. Da K Blatt kann g s und photosynthetische Rate über Arten in gut bewässert Bedingungen und während der Dürre zu beschränken, und damit zu begrenzen ganzen Anlagenleistung sie möglicherweise bestimmen Arten Distributionen insbesondere Dürren in Häufigkeit und Schwere von 11 bis 14 zu erhöhen. Wir präsentieren Ihnen eine einfache Methode zur simultanen Bestimmung von K Blatt und g s am herausgeschnitten Blätter. Ein transpirierende Blatt wird durch seine Blattstiel zum Schlauch verbunden läuft mit einer Wasserquelle auf einer Waage. Der Verlust von Wasser aus dem Gleichgewicht wird aufgezeichnet, um die Strömungsrate durch das Blatt zu berechnen. Beim stationären Transpiration (E, mmol • m -2 • s -1) erreicht ist, g <sub&gt; S ist durch Dividieren durch Dampfdruckdefizit bestimmt und K Blatt durch Dividieren durch den Wasserpotential Antriebskraft bestimmt mit einem Druckraum (K = leaf E / - Δψ Blatt, MPa) 15. Diese Methode kann verwendet werden, um K Blatt Reaktionen auf verschiedene Bestrahlungsstärken und die Anfälligkeit der K Blatt zu Dehydratation 14,16,17 beurteilen.

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

Wir beschreiben ein relativ schnelles (30 min) und realistische Verfahren zur gleichzeitigen Messung von blatt hydraulischen Leitwert (<em&gt; K</em<sub&gt; Blatt</sub&gt;) Und stomatäre Leitfähigkeit (<em&gt; G</em<sub&gt; S</sub&gt;) Für transpiring herausgeschnitten Blätter. Das Verfahren kann modifiziert werden, um die leichte und die Dehydratisierung Reaktionen zu messen<em&gt; K</em<sub&gt; Blatt</sub&gt; Und<em&gt; G</em<sub&gt; S</sub&gt;.

Measurement of Leaf hydraulische Leitfähigkeit und stomatäre Leitfähigkeit und ihre Antworten auf Bestrahlungsstärke und Dehydration Mit dem Evaporative 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

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

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