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

Vi er takknemlige til fire anonyme anmeldere for å forbedre manuskriptet, og til National Science Foundation (Grant IOS-0546784) for støtte.

1. Måling Leaf Hydraulisk Conductance for Hydrated Løv (K max) <ol><li> Samle skyter helst om kvelden eller natten slik at Xylem spenningene er lave, kuttet i luft og plass i mørk plastpose fylt med våte papirhåndklær. I laboratoriet, skjæres minst to noder fra slutten av hver shoot under vann. La skyte rehydratiseres natten i rent vann, eller annen løsning som skal brukes for K leaf målinger. Ultrarent vann anbefales som en flyt løsning med mindre virkningene av ulike løsninger skal etterforskes som en faktor. </li><li> Skjær blad fra innspillingen med en frisk barberblad etter delvis avgasset flyt løsning. Ultrarent vann anbefales som en flyt løsning med mindre virkningene av ulike løsninger skal etterforskes som en faktor. Vi anbefaler avgassing løsningen over natten i en kolbe med en vakuumpumpe, men andre metoder kan anvendes. </li><li> Wrap pre-strukket parafilm rundt petiole for å sikre god tetting mellom petiole og slange. Dette trinnet er spesielt nyttig for ikke-runde petioles, som innpakning ekstra parafilm vil bidra rundt petiole å passe inn i slangen. Dental lim kan brukes til petiole før innpakning parafilm å fylle sporene i petioles. </li><li> Koble blad til silikon slangen under ultrarent vann for å hindre luft kommer inn i systemet. Som bladet løftes ovenfor kilden for vann, er vannet i slangen under underatmosfærisk trykk, og dermed tetningen er god dersom ingen luft trekkes inn i røret i løpet av målingen. Alternativt forsegle petiole direkte inn silikonslanger, kan en kompresjonskoblingen med gummipakning brukes (f.eks (omniFIT A2227 boring adapter, omniFIT, Cambridge, UK), denne tilnærmingen er nyttig for petioles med spesielt komplekse former, eller for gressblader , som kan være pakket rundt en glasstav og stemplet med kompresjonskoblingen. Når gjennomførbart, forsegling petiole direkte inn silicone slanger har fordelen av å være hurtig og etterlater en petiole-tubing krysset som er gjennomsiktig, slik at bobler å være mer lett synlig. Slangen kobles bladet for hardt rør som går til en gradert sylinder på en balanse (± 10 mikrogram oppløsning), som logger data hver 30 sek til en datamaskin (for eksempel med &quot;Balanse Link&quot; Software, Mettler-Toledo AS, Greifensee, Sveits) for beregning av strømningshastigheten gjennom bladet. </li><li> Bladene skal holdes adaxial overflaten oppover i trerammer stressede med fiskesnøre over en stor boks fan og under en lyskilde (&gt; 1000 mikromol • m 2 • s -1 photosynthetically aktiv stråling for høy irradians målinger), litt over nivået på menisken i gradert sylinder. Bladet bør plasseres over vannet i gradert sylinder for å sikre at vann beveger til bladet drives av transpirasjon, og ikke inn i blad under press på grunn av tyngdekraften, som villevære tilfelle dersom bladet ble plassert nedenfor menisken av vannet i sylinderen. Små beholdere fylt med vått papirhåndkle er plassert på innsiden av kammeret for å sikre balanse luften i balanse er vannmettet, og dermed unngår fordampning fra vannkilden til atmosfæren i balansen. Denne muligheten kan bli kontrollert ved å stanse strømme inn bladet ved hjelp av en fire-veis stoppekran ventil i røret, og sjekke at massen av vannet sylinderen på balansen ikke avta. </li><li> Plasser en klar Pyrex beholder fylt med vann over bladet for å absorbere varmen fra lampen. </li><li> Oppretthold blad temperatur mellom 23 ° C og 28 ° C gjennom hele forsøket ved å legge mer kaldt vann til Pyrex beholder slik at varmen lampen ikke oppvarme Pyrex beholder tilstrekkelig å varme luften rundt bladet under. </li><li> Tillate bladet å svette på apparatet minst 30 min, og dermed gi tilstrekkelig tid til å akklimatisere seg til høy irradians, og additionally inntil strømningshastigheten har stabilisert, med ingen oppadgående eller nedadgående trend, og med en variasjonskoeffisient &lt;5% i minst 5-10 målinger gjort ved 30 sek flyt intervaller. Det er viktig for strømningshastigheten for å nå en stabil tilstand, fordi denne metoden forutsetter en stabil Ψ blad. Tidligere studier fant disse kriterier for å være tilstrekkelig for stabilisering av strømningshastighet (E), Ψ blad og K blad; tester med lengre måletider perioder etter stabil flyt ble etablert viste ingen forhold K blad til måletid for hver av syv arter av en bred spekter av blad kapasitans 17,18. Stabilisering tar vanligvis 30 minutter eller mindre, men i enkelte arter kan kreve mer enn en time for noen arter. </li></ol> Merk: Når strømmen er svært lav (&lt;8 mg s -1), kan stabilitet bestemmes ved hjelp av løpende gjennomsnitt av de fem siste 30 sek mellomrom. </p&gt; <ol start="9"><li> Kast målinger Hvis flyten plutselig endringer, enten på grunn av plutselige stomatal nedleggelse, eller tilsynelatende lekkasje fra forseglingen eller blokkering i systemet av partikler eller luftbobler. </li><li> Når strømmen stabiliserer seg, ta blad temperatur med et termoelement. </li><li> Raskt fjerne bladet fra slangen, DAB tørke petiole og plassere bladet i en lukkbar pose som hadde vært tidligere pustet inn, for å stoppe transpirasjon. </li><li> La bladet ekvilibrere i posen i minst 20 min. </li><li> Gjennomsnittlig de siste 10 strømningshastighet målinger. Dette vil være din e måling. </li><li> Når bladet er i likevekt, måle den endelige blad vannpotensial (Ψ final) med et trykkammer. </li><li> Mål blad med en planskanner og bildebehandling, eller med et blad området meter. </li><li> K blad er beregnet som E /-ΔΨ blad (der ΔΨ blad = Ψ finalen </sub&gt; - 0 MPa) og ytterligere normalisert etter bladareal. Enhetene er i mmol m -2 s -1 MPa -1. Fordi bladet er plassert like over nivået av vann i den graderte sylinder, ville effekten av tyngdekraften i å redusere trykket av vann som kommer inn bladet være ubetydelig, spesielt i forhold til Ψ endelige, som alltid er&gt; -0,1 MPa. </li><li> For å korrigere for endringer i K blad indusert av temperaturavhengigheten vannviskositet 15,19,20, standardisere K leaf verdier til 25 ° C ved hjelp av følgende ligning: </li></ol><img alt="Ligning 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> Stomatal konduktans (g) kan bestemmes som E delt på blad-til-luft damptrykk differansen, tilsvarende dampen pressure underskudd (VPD), bestemmes ved hjelp av en temperatur og relativ luftfuktighet sensor ved siden av bladet. VPD beregnes ved hjelp av følgende ligning 21 </li></ol><img alt="Ligning 2" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq2.jpg" fo:content-width="1.67in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq2highres.jpg" /> der RH er den relative fuktigheten, er VP metning damptrykket av luften (i kPa, en funksjon av temperatur, ifølge Arden Buck ligningen 22), og AP atmosfæretrykket (i kPa). 2. Måling Leaf Hydraulisk Conductance for Tørkede blader <ol><li> Samle skyter helst om kvelden eller natten slik at Xylem spenningene er lave, kuttet i luft og plass i mørke plastposer fylt med våte papirhåndklær. I laboratoriet, skjæres minst to noder fra slutten av hver shoot under vann. La skyte rehydratiseres natten i rent vann, eller annen løsning for å bli brukt for K leaf målinger. Ultrarent vann anbefales som en flyt løsning med mindre virkningene av ulike løsninger skal etterforskes som en faktor. </li><li> Skjær skyter inn segmenter med minst tre blader i henhold ultrarent vann og tørke skyter med en vifte for ulike perioder av tid til en rekke Ψ blad verdier. </li><li> Når skuddene er dehydrert, plasserer sealable poser (Whirl-Pak, Nasco, Fort Atkinson, WI, USA) som tidligere har blitt pustet i) rundt hvert blad av skyte, og deretter plassere hele skyte i en stor forseglbar pose med vått papir håndkle. </li><li> La skyte ekvilibrere i minst 30 minutter (for sterkt dehydrerte skyter lengre ekvilibrering tider kan være nødvendig). </li><li> Etter ekvilibrering, avgiftsdirektoratet toppen og bunnen blad og måle innledende Ψ blad (= Ψ o) ved hjelp av et trykk-kammer. </li><li> Kast skyte hvis forskjellen i Ψ blad av disse to blader er større enn 0,1 MPa (for stronGly dehydrerte bladene, kan dette området utvides til 0,3 MPa). </li><li> Tredje blad blir så brukt til å bestemme K blad og g med EFM følge trinn 1.2 -1.18 ovenfor. Spesielt kan steady state E oppnås selv for blader som har vært alvorlig dehydrert blader, som stomata fortsatt åpne og generere g verdier vesentlig høyere enn cuticular konduktans 17. </li><li> Å konstruere hydrauliske sårbarhet kurver, beregne K blad med Ψ finalen som i trinn 1.16, og deretter tomt K blad verdier mot alt etter hva som lavest, Ψ o eller Ψ finalen, dvs. den sterkeste dehydrering oppleves av bladet under forsøket (= Ψ lavest). Tilsvarende kan nedgangen av g i respons til blad dehydrering bestemmes ved å plotte g mot Ψ laveste. Tidligere arbeid har sh<html> egne som dehydrering induserer minst delvis irreversible nedgang i K blad og g 14,16. </li><li> Vi anbefaler å skaffe minst 6 K blad verdier pr 0,5 MPa intervall Ψ laveste (dette intervallet kan reduseres til 0,25 MPa om artene du arbeider med er virkelig utsatt for dehydrering). </li><li> Utfør Dixon outlier test på K blad verdier for hver 0,5 MPa vannpotensial intervall på Ψ laveste å fjerne uteliggere fra din sårbarhet kurve 23. </li><li> Fordi artene varierer i sine svar av K blad og g til dehydrering 14,16, passe ulike funksjoner for hver art og velge maksimalt sannsynligheten (laveste AIC verdi, se 14 for detaljer). Vi anbefaler montering minst fire funksjoner som tidligere er brukt i litteraturen: lineær (PG &quot;fo: content-width =&quot; 1.4in &quot;fo: src =&quot; / files/ftp_upload/4179/4179eq3highres.jpg &quot;/&gt;), sigmoidal ( <img alt="Ligning 4" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq4.jpg" fo:content-width="1.483in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq4highres.jpg"/> ), Logistikk ( <img alt="Likning 5" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq5.jpg" fo:content-width="1.7in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq5highres.jpg"/> ) Og eksponentiell ( <img alt="Likning 6" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq6.jpg" fo:content-width="1.583in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq6highres.jpg"/> ). </li></ol> 3. Representant Resultater Nedgangen av bladet hydraulisk ledningsevne med dehydrering varierer sterkt på tvers av arter (Fig. 1). Tørke følsomme arter opplever en sterkere nedgang på mindre negative vann potensialer enn mer tørke tolerant arter, målt under høyt irradians (PAR&gt; 1000 mikromol • m -2 • s -1). Vannetpotensial på 80% tap av hydraulisk ledningsevne (P 80) for Mesic urt Helianthus annuus var 3 MPa mindre negativ enn Heteromeles arbutifolia, innfødt til California chaparral. Heteromeles arbutifolia svarte lineært til nedgangen i vann potensial, mens Helianthus annuus viste en ikke -lineær nedgang. Både stomatal konduktans (g) og blad hydraulisk konduktans (K blad) kan også reagere dramatisk å irradians (fig. 2). For Raphiolepis indica, den stomatal konduktans falt sterkt med dehydrering for blader målt under høyt irradians (PAR&gt; 1000 mikromol • m -2 • s -1) og under lab lys (PAR &lt;6 mikromol • m -2 • s -1). Under høyt irradians, blader målt med EFM som hadde vært dehydrert til vannet potensialet som er typisk for godt opplyst leaves på intakte planter midt på dagen viste tilsvarende g som for blader målt på intakte planter med en porometer (stjerne i fig. 2). Spesielt, for bladene på maksimal hydrering var K blad fire ganger høyere for blader som utsettes for høy enn lav irradians (11 vs 2,8 mmol m -2 s -1 MPa -1), og derfor K blad viste en sterkere lys respons i brønn hydrert blader enn g. Videre under høyt irradians, falt K blad sterkere med dehydrering. P 80 var 0,93 MPa mindre negativ under høyt enn lavt irradians. <img alt="Figur 1" src="/files/ftp_upload/4179/4179fig1.jpg" /> Figur 1. Leaf hydrauliske sårbarhet kurver for en tørke sensitive (øverst) og en tørke tolerant (nederst) arter (fra 14,24). Hvert punkt representerer en syndgle måling av blad hydraulisk ledningsevne (K blad) på en frittliggende blad med evaporative flux metoden (EFM). De vertikale linjene representerer vannpotensial hvor arten mistet 80% av opprinnelig blad hydraulisk konduktans (P 80). Best Fit funksjoner med maksimal sannsynlighet er plottet for begge arter. <img alt="Ligning 7" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq7.jpg" fo:content-width="3.293in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq7highres.jpg"/><img alt="Figur 2" src="/files/ftp_upload/4179/4179fig2.jpg" /> Figur 2. Responsen av stomatal konduktans (g) og av blad hydrauliske konduktans (K blad) til avtagende blad vannpotensial for Raphiolepis indica målt under høy vs lav irradians (fra 16). (PAR&gt; 1000 og &lt;6 mmol • m -2 • s-1). Hvert punkt representerer en enkelt måling på en frittliggende blad med evaporative flux metoden (EFM), med hvite og sorte prikker som representerer blader målt under høy og lav irradians hhv. Ligninger for stomatal konduktans kurver i høy vs lav irradians: <img alt="Ligning 8" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq8.jpg" fo:content-width="4.727in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq8highres.jpg" /> og <img alt="Ligning 9" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq9.jpg" fo:content-width="2.26in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq9highres.jpg"/> . Ligninger for sårbarhet kurver i høy vs lav irradians: <img alt="Ligning 10" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq10.jpg" fo:content-width="2.7in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq10highres.jpg"/> og <img alt="Ligning 11" src="/files/ftp_upload/4179/4179eq11.jpg" fo:content-width="1.8in" fo:src="/files/ftp_upload/4179/4179eq11highres.jpg"/> . Det grå stjerne i den øvre panel representerer gjennomsnittlig ± standard feil for g og blad vannpotensial målt på blader av intakte planter midt på dagen med en porometer. Grå og sorte vertikale stolpene i den nedre panel representerer vannpotensial hvor arten mistet 80% av opprinnelig blad hydraulisk konduktans (P 80) under høy og lav irradians henholdsvis.

<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>

Ingen interessekonflikter erklært.

Den evaporativ flux metoden presentert her tillater relativt hurtig (30 min) bestemmelse av blad hydraulisk konduktans i laboratoriet med samtidig måling av stomatal konduktans. Den EFM er så langt den metoden som best følger den naturlige vei av vann i bladene, gitt at vannet fordamper i bladet luftrom og diffunderer fra stomata 15. En rekke andre eksperimentelle metoder for K blad bestemmelse eksisterer 25, med tre å være spesielt vanlig. (1) I den høye trykk strømnings metode (HPFM) blir vann presset gjennom bladet under høyt trykk 15,26. Imidlertid kan sårbarhet kurver ikke oppnås med denne metoden fordi påførte positive trykk kan fylle emboli og rehydrere mesophyll vev. (2) I rehydrering kinetikk metoden (RKM), er K blad beregnet ved hjelp av analogi mellom rehydrering av dehydrerte blader med lmarging av en kondensator i serie med en motstander 27,28. Denne metoden er rask, men reproduserer ikke hele system av naturlige transpirational pathways i bladet og er ikke lett modifiseres for å tillate måling av blader aklimatisert høy irradians. (3) I vakuumpumpen metoden (VPM) bladet plasseres i et kammer, dens petiole koblet til en vannkilde på en balanse, mens støvsugere av forskjellige intensiteter påføres bladet kjøring vanntap fra blad 15,26. Denne metoden kan være tidkrevende. Målinger ved hjelp av alle tre metodene har blitt funnet å gi konsistente resultater 15,28,29, og dermed EFM brukes ofte gitt sin være basert på transpirational vannbevegelse, og dens relative hurtighet, og dens modifikasjon for måling K blad under forskjellige forhold. Alle de typiske metodene som brukes for å bestemme K blad innebære en grad av usikkerhet i kvantifisere accurately drivkraften tilsvarer transpirasjon 25. I EFM brukte ΔΨ blad å beregne K blad er lavere enn den sanne drivkraften, da den er basert på bulk Ψ bladet etter bladet er ekvilibrert i trykket bombe. På dette punktet, vil ikke bulk Ψ blad ikke nødvendigvis representerer vannpotensial av cellene ved slutten av den hydrauliske sti, hvor vannet fordamper, men snarere en volum-veid gjennomsnitt for de relativt få celler av lav vannpotensial der vannet er flytting og inndamping, og for de mer tallrike celler av høy vann potensial som kan isoleres fra transpirasjon stream. Hvor mye Ψ blad avviker fra den sanne drivkraften er således avhengig hvor vannet fordamper i bladet. Hvis fordamper hele blad, kan bulk Ψ blad være nær den sanne drivkraften, og hvis vann fordamper bare fra relativt få calen nær stomata, kan mesteparten Ψ blad vesentlig undervurderer den sanne drivkraften, dvs. vannpotensial av disse cellene kan faktisk være mye lavere, og dermed faktisk K blad ville bli lavere enn det fastsatt med EFM. Således er graden at K blad bestemmes av EFM representerer den sanne K blad følsomme til vannstrømmen pathways, som enda ikke er godt forstått. Mens EFM gir data som samsvarer med de andre metoder for å måle K blad (se ovenfor), og er utmerket for sammenlignende bruk, kan muligheten for arter-variasjon i vannføring trasé gjennom mesophyll må vurderes nærmere. Ja, selv for blader av gitte arter, kan disse vann veier variere under ulike forhold, for eksempel, under forskjellige irradianser og varme laster 4,30 eller annet vann status (gitt vev krymping) 31. Ytterligere kunnskapav sjøtransport trasé vil således tillate EFM å bli brukt til å løse effektene av de skiftende trasé på total blad hydraulisk transport. Målingen av stomatal konduktans i EFM har fordelene av å tillate bestemmelse av responser til irradians og dehydrering, og gi matchede responser g med K blad. Tillegg kan effekten av tidligere blad dehydrering etterfulgt av rehydrering på g vurderes med denne metoden. Imidlertid har denne metoden to potensielle ulemper. Først, er dette g måling gjort på en utskåret blad, snarere enn på en intakt plante, og andre, er bestemmelse av stomatal konduktans basert på klima måling litt avstand fra bladet, snarere enn i nærheten av bladet som i en porometer kammer , selv om ventilasjon blad med viften equilibrates bladet overflaten med omkringliggende luften. For noen arter, excisedBladene kan vise forskjellige stomatal svar enn for blader på en intakt plante 16,32. Men for flere arter g estimert ved hjelp av EFM var lik målt på intakte planter med en porometer for blader midt på dagen Ψ blad 16 (Fig. 2). Det EFM kan brukes for fysiologisk innsikt, dvs. undersøke dynamikken i K blad, sin basis i struktur og anatomi, og dens respons på miljøfaktorer. Tillegg kan metoden brukes til å sammenlikne planter av gitte arter dyrket under forskjellige betingelser, eller av forskjellige aldre, eller å sammenligne planter av forskjellige arter tilpasset ulike miljøer. Ved å bygge blad sårbarhet kurver, kan man få innsikt i mekanismene for arter toleranser for tørke. Under tørke, har kavitasjon og celle kollaps vist seg å forekomme i bladet Xylem av noen<html> arter, og celle krymping i mesophyll under dehydrering kan også påvirke vann bevegelse (anmeldt i 14). Fremtidige studier vil være nødvendig for å fastslå den relative betydningen av hver av disse prosessene i å drive nedgang på K blad og stomatal nedleggelse. Irradians er også en sterk faktor som påvirker K blad og EFM er sterkt egnet for målinger under høy irradians. Den kombinerte respons aquaporins til irradians og tørke bør få mye interesse. Høy irradians fører til økt ekspresjon og / eller aktivisering av aquaporins som tillater raskere vann strømmer gjennom levende celler, øker K blad, mens Dehydrering fører til redusert ekspresjon og / eller de-activatation av aquaporins, redusere K blad. Den kombinerte effekten av irradians og vannforsyning på K blad kreve ytterligere undersøkelser 4,10,16,33. telt &quot;&gt; Videre over arter, har K blad og dens sårbarhet vært relatert til arter distribusjoner med hensyn til tilførsel av lys vann og andre ressurser for 3,13,24. arter fra tørre områder tendens til å vise større motstand mot hydraulisk nedgang, vender mer negative jordvann potensialer, og ved å opprettholde en høy K blad på flere negative vann potensialer, kan de opprettholde høy g s og fortsette å ta CO 2 for fotosyntesen 13,14. Således gir studiet av blad hydrauliske egenskaper innsikt på nivået av celle, blad, og hele anlegget og dets reaksjoner på miljøet, og sannsynligvis vil gi mange viktige nye funn på alle skalaer.

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

Vann er en viktig ressurs, og anlegget sjøtransport systemet setter grenser for maksimal vekst og tørke toleranse. Når plantene åpne sine stomata å oppnå en høy stomatal konduktans (g) for å fange CO 2 til fotosyntesen, vann tapt ved transpirasjon 1,2. Vann fordamper fra luftrom erstattes fra cellevegger, i sin tur trekke vann fra Xylem av blad årer i sin tur tegning fra Xylem i stengler og røtter. Når vann trekkes gjennom systemet, opplever det hydraulisk motstand, skape spenning gjennom hele systemet og en lav blad vannpotensial (Ψ blad). Bladet selv er en kritisk flaskehals i hele anlegget systemet, utgjør i gjennomsnitt 30% av anlegget hydraulisk motstand 3. Blad hydraulisk konduktans (K blad = 1 / blad hydraulisk motstand) er forholdet av vann strømningshastigheten til vannet potensielle gradient over bladet, og oppsummereroppførsel av et komplekst system:. vannet strømmer gjennom petiole og gjennom flere bestillinger av vener, kommer ut i bunt skjede og passerer gjennom eller rundt mesophyll celler før fordampning i luftrommet og blir transpired fra stomata K blad er av stor interesse som en viktig fysiologisk egenskap å sammenligne arter, kvantifisere effekten av bladet struktur og fysiologi for sjøtransport, og en sentral variabel for å undersøke for sitt forhold til variasjon i struktur (for eksempel i blad venation arkitektur) og konsekvensene for fotosyntetiske gassutveksling. Videre svarer K blad sterkt til det indre og ytre miljø blad 3. K blad kan øke dramatisk med irradians tilsynelatende på grunn av endringer i ekspresjon og aktivering av aquaporins, proteiner involvert i vanntransporten gjennom membraner 4 og K blad avtar sterkt i drburde, grunnet kavitasjon og / eller sammenbrudd av Xylem ledningene, og / eller tap av permeabilitet i den ekstracellulære Xylem vev grunnet mesophyll og bunt skjede celle krymping eller aquaporin deaktivering 5-10. Fordi K blad kan begrense g og fotosyntetiske hastighet for arter i godt vannes forhold og under tørke, og dermed begrense hel-anlegget ytelse de kan muligens avgjøre arter distribusjoner spesielt som tørke øke i hyppighet og alvorlighetsgrad 11-14. Vi presenterer en enkel metode for samtidig bestemmelse av K blad og g på skåret blader. En transpiring blad er forbundet med petiole dens til tubing kjører til en vannkilde på en balanse. Tapet av vann fra balansen er registrert å beregne strømningsmengden gjennom bladet. At steady state transpirasjon (E, mmol • m -2 • s -1) er nådd, g <sub&gt; S bestemmes ved å dividere med damptrykket underskudd, og K blad ved å dividere med den vannpotensial drivkraften bestemt ved bruk et trykkammer (K blad = E / - Δψ blad, MPa) 15. Denne metoden kan brukes til å vurdere K blad svar på ulike irradianser og hvor utsatt K blad til dehydrering 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

Vi beskriver en relativt hurtig (30 min) og realistisk metode for samtidig måling av blad hydraulisk ledningsevne (<em&gt; K</em<sub&gt; Blad</sub&gt;) Og stomatal konduktans (<em&gt; G</em<sub&gt; S</sub&gt;) For transpiring skåret blader. Fremgangsmåten kan modifiseres for å måle lyset og dehydrering responser<em&gt; K</em<sub&gt; Blad</sub&gt; Og<em&gt; G</em<sub&gt; S</sub&gt;.

Måling av Leaf Hydraulisk Conductance og stomatal Conductance og deres respons på Irradians og dehydrering Bruke Evaporative Flux Method (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

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

Uttrykk og rensing av Cystisk fibrose transmembrane Conduktans Regulator Protein i 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

En innovativ metode for Exosome Kvantifisering og størrelse måling

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

Rensing av Cystisk fibrose transmembrane konduktans Regulator Protein Uttrykt i<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

En standardisert metode for analyse av Liver Sinus endotelceller og deres Fenestrations ved scanning elektronmikroskopi

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

Knyttet stomatal Conductance å Leaf Funksjonelle Traits

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

Cardiac Trykk Volume Loop analyse ved hjelp Conductance katetre i Mus

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

Enkel og effektiv administrasjon og visualisering av Microparticles i sirkulasjonssystemet av små fisk med nyre injeksjon

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

Måling av energi Metabolism i Explanted netthinnen vev ekstracellulære 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

Måle dagaktive rytmer i Autophagic og proteasomal Flux

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