Name: the use of high-resolution infrared thermography (hrit) for the study of ice nucleation and ice propagation in plants
Uploaded: 2015-05-08T14:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about The Use of High-resolution Infrared Thermography HRIT for the Study of Ice Nucleation and Ice Propagation in Plants at JoVE.com

Questa ricerca è stata finanziata dal Fondo di Scienze austriaca (FWF): P23681-B16.

1. Preparazione di materiali vegetali <ol><li> Utilizzare sia foglie o piante intere di materiale vegetale soggetto (Hosta spp. O Phaseolus vulgaris). </li></ol> 2. Preparazione di Water Solutions contenenti ghiaccio nucleazione attivi (INA) Batteri <ol><li> Culture batterio INA, Pseudomonas syringae (Strain Cit-7) in capsule di Petri a 25 ° C su Pseudomonas Agar F preparato con 10 g / L di 100% glicerolo per la direzione del produttore. </li><li> Dopo culture sono...

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	<li>Taschler, D., Beikircher, B., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frost+resistance+and+ice+nucleation+in+leaves+of+five+woody+timberline+species+measured+in+situ+during+shoot+expansion.">Frost resistance and ice nucleation in leaves of five woody timberline species measured in situ during shoot expansion.</a> Tree Physiol. 24, 331-337 (2004).</li><li>Neuner, G., Hacker, J., L&#252;tz, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+formation+and+propagation+in+alpine+plants.">Ice formation and propagation in alpine plants.</a> Plants in alpine regions: Cell Physiology of adaptation and survival strategies. , 163-174 (2012).</li><li>Ladinig, U., Hacker, J., Neuner, G., Wagner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=How+endangered+is+sexual+reproduction+of+high-mountain+plants+by+summer+frosts?+-+Frost+resistance,+frequency+of+frost+events+and+risk+assessment.">How endangered is sexual reproduction of high-mountain plants by summer frosts? - Frost resistance, frequency of frost events and risk assessment.</a> Oecologia. 171, 743-760 (2013).</li><li>Wisniewski, M. E., Gusta, L. V., Fuller, M. P., Karlson, D., Gusta, L. V., Wisniewski, M. E., Tanino, K. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+nucleation,+propagation+and+deep+supercooling:+the+lost+tribes+of+freezing+studies.">Ice nucleation, propagation and deep supercooling: the lost tribes of freezing studies.</a> Plant Cold Hardiness: from the laboratory to the field. , 1-11 (2009).</li><li>Bokhurst, S., Bjerke, J. W., Davey, M. P., Taulavuori, K., Taulavuori, E., Laine, K., Callaghan, T. V., Phoenix, G. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impacts+of+extreme+winter+warming+events+on+plant+physiology+in+a+sub-Arctic+heath+community.">Impacts of extreme winter warming events on plant physiology in a sub-Arctic heath community.</a> Physiol. Plant. 140, 128-140 (2010).</li><li>Taulavuori, K., Laine, K., Taulavuori, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+studies+on+Vaccinium+myrtillus.and+Vaccinium+vits-idea.in+relation+to+air+pollution+and+global+change+at+northern+high+latitudes:+A+review.">Experimental studies on Vaccinium myrtillus.and Vaccinium vits-idea.in relation to air pollution and global change at northern high latitudes: A review.</a> Env. Exp. Bot. 87, 191-196 (2013).</li><li>Wisniewski, M., Glenn, D. M., Gusta, L., Fuller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+infrared+thermography+to+study+freezing+in+plants.">Using infrared thermography to study freezing in plants.</a> HortScience. 43, 1648-1651 (2008).</li><li>Gu, L., 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=The+2007+eastern+US+spring+freeze:+increased+cold+damage+in+a+warming+world.">The 2007 eastern US spring freeze: increased cold damage in a warming world.</a> BioScience. 58, 253-262 (2008).</li><li>Augspurger, C. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spring+warmth+and+frost:+phenology,+damage,+and+refoliation+in+a+temperate+deciduous+forest.">Spring warmth and frost: phenology, damage, and refoliation in a temperate deciduous forest.</a> Func. Ecol. 23, 1031-1039 (2007).</li><li>Neuner, G., Erler, A., Hacker, J., Ladinig, U., Wagner, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frost+resistance+of+reproductive+tissues+in+various+reproductive+stages+of+high+alpine+plant+species.">Frost resistance of reproductive tissues in various reproductive stages of high alpine plant species.</a> Physiol. Plant. 147, 88-100 (2013).</li><li>Skre, O., Taulavuori, K., Taulavuori, E., Nilsne, J., Igeland, B., Laine, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+importance+of+hardening+and+winter+temperature+for+growth+in+mountain+birch+populations.">The importance of hardening and winter temperature for growth in mountain birch populations.</a> Env. Exp. Bot. 62, 254-266 (2008).</li><li>H&#228;nninen, H., Tanino, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Tree+seasonality+in+a+warming+climate.">Tree seasonality in a warming climate.</a> Trends in Plant Science. 16, 412-416 (2011).</li><li>Katz, R. W., Brown, B. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extreme+events+in+a+changing+climate:+variability+is+more+important+than+averages.">Extreme events in a changing climate: variability is more important than averages.</a> Climate Change. 21, 289-302 (1992).</li><li>Wisniewski, M., Gusta, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Understanding+plant+cold+hardiness:+an+opinion.">Understanding plant cold hardiness: an opinion.</a> Physiol. Plant. 147, 4-14 (2013).</li><li>Wisniewski, M., Gusta, L., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptive+mechanisms+of+freeze+avoidance+in+plants.+A+brief+update.">Adaptive mechanisms of freeze avoidance in plants. A brief update.</a> Env. Exp. Bot. 99, 133-140 (2014).</li><li>Burke, M. J., Gusta, L. V., Quamme, H. A., Weiser, C. J., Li, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Freezing+and+injury+in+plants.">Freezing and injury in plants.</a> Annu. Rev. Plant Physiol. 27, 507-528 (1976).</li><li>Ishikawa, M., Price, W. S., Ide, H., Arata, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visualization+of+freezing+behaviors+in+leaf+and+flower+buds+of+full-moon+maple+by+nuclear+magnetic+resonance+microscopy.">Visualization of freezing behaviors in leaf and flower buds of full-moon maple by nuclear magnetic resonance microscopy.</a> Plant Physiol. 115 (4), 1515-1524 (1997).</li><li>Ishikawa, M., Sakai, A., Li, P. H., Sakai, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Characteristics+of+freezing+avoidance+in+comparison+with+freezing+tolerance:+a+demonstration+of+extra-organ+freezing.">Characteristics of freezing avoidance in comparison with freezing tolerance: a demonstration of extra-organ freezing.</a> Plant cold hardiness and freezing stress. , 325-340 (1982).</li><li>Buchner, O., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Freezing+cytorrhysis+and+critical+temperature+thresholds+for+photosystem+II+in+the+peat+moss+Sphagnum+capillifolium.">Freezing cytorrhysis and critical temperature thresholds for photosystem II in the peat moss Sphagnum capillifolium.</a> Protoplasma. 243 (1), 63-71 (2010).</li><li>Pearce, R. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Extracellular+ice+and+cell+shape+in+frost-stressed+cereal+leaves:+A+low+temperature+scanning+electron+microscopy+study.">Extracellular ice and cell shape in frost-stressed cereal leaves: A low temperature scanning electron microscopy study.</a> Planta. 175, 313-324 (1988).</li><li>Ashworth, E. N., Anderson, J. A., Davis, G. A., Lightner, G. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+formation+in+Prunus+persica.+under+field+conditions.">Ice formation in Prunus persica. under field conditions.</a> J. Am. Soc. Hort. Sci. 110 (3), 322-324 (1985).</li><li>Ashworth, E. N., Davis, G. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+formation+in+woody+plants+under+field+conditions.">Ice formation in woody plants under field conditions.</a> HortSci. 21, 1233-1234 (1986).</li><li>Pramsohler, M., Hacker, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Freezing+pattern+and+frost+killing+temperature+of+apple+(Malus+domestica.)+wood+under+controlled+conditions+and+in+nature.">Freezing pattern and frost killing temperature of apple (Malus domestica.) wood under controlled conditions and in nature.</a> Tree Physiol. 32 (7), 819-828 (2012).</li><li>Wisniewski, M., Lindow, S. E., Ashworth, E. N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observations+of+ice+nucleation+and+propagation+in+plants+using+infrared+video+thermography.">Observations of ice nucleation and propagation in plants using infrared video thermography.</a> Plant Physiol. 113 (2), 327-334 (1997).</li><li>Lutze, J. L., 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=Elevated+atmospheric+[CO2]+promotes+frost+damage+in+evergreen+tree+seedlings.">Elevated atmospheric [CO2] promotes frost damage in evergreen tree seedlings.</a> Plant Cell Environ. (6), 631-635 (1998).</li><li>Ball, M. C., 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=Space+and+time+dependence+of+temperature+and+freezing+in+evergreen+leaves).">Space and time dependence of temperature and freezing in evergreen leaves).</a> Func. Plant Biol. 29 (11), 1259-1272 (2002).</li><li>Sekozawa, Y., Sugaya, S., Gemma, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Observations+of+ice+nucleation+and+propagation+in+flowers+of+Japanese+Pear+(Pyrus+Pyrifolia).">Observations of ice nucleation and propagation in flowers of Japanese Pear (Pyrus Pyrifolia).</a> Nakai) using infrared video. 73 (1), 1-6 (2004).</li><li>Hacker, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+propagation+in+plants+visualized+at+the+tissue+level+by+IDTA+(infrared+differential+thermal+analysis).">Ice propagation in plants visualized at the tissue level by IDTA (infrared differential thermal analysis).</a> Tree Physiol. 27, 1661-1670 (2007).</li><li>Hacker, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+propagation+in+dehardened+alpine+plant+species+studied+by+infrared+differential+thermal+analysis+(IDTA).">Ice propagation in dehardened alpine plant species studied by infrared differential thermal analysis (IDTA).</a> Arc. Antarc. Alp. Res. 40 (4), 660-670 (2008).</li><li>Hacker, J., Spindelb&#246;ck, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mesophyll+freezing+and+effects+of+freeze+dehydration+visualized+by+simultaneous+measurement+of+IDTA+and+differential+imaging+chlorophyll+fluorescence.">Mesophyll freezing and effects of freeze dehydration visualized by simultaneous measurement of IDTA and differential imaging chlorophyll fluorescence.</a> Plant Cell Environ. 31, 1725-1733 (2008).</li><li>Neuner, G., XU, B., Hacker, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Velocity+and+pattern+of+ice+propagation+and+deep+supercooling+in+woody+stems+of+Castanea+sativa.,+Morus+nigra.+and+Quercus+robur.+measured+by+IDTA.">Velocity and pattern of ice propagation and deep supercooling in woody stems of Castanea sativa., Morus nigra. and Quercus robur. measured by IDTA.</a> Tree Physiol. 30, 1037-1045 (2010).</li><li>Hacker, J., Ladinig, U., Wagner, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Inflorescences+of+alpine+cushion+plants+freeze+autonomously+and+may+survive+subzero+temperatures+by+supercooling.">Inflorescences of alpine cushion plants freeze autonomously and may survive subzero temperatures by supercooling.</a> Plant Sci. 180, 149-156 (2011).</li><li>Kuprian, E., Briceno, V., Wagner, J., Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ice+barriers+promote+supercooling+and+prevent+frost+injury+in+reproductive+buds,+flowers+and+fruits+of+alpine+dwarf+shrubs+throughout+the+summer.">Ice barriers promote supercooling and prevent frost injury in reproductive buds, flowers and fruits of alpine dwarf shrubs throughout the summer.</a> Env. Exp. Bot. 106, 4-12 (2014).</li><li>Wisniewski, M., Glenn, D. M., Fuller, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+a+hydrophobic+particle+film+as+a+barrier+to+extrinsic+ice+nucleation+in+tomato+plants.">Use of a hydrophobic particle film as a barrier to extrinsic ice nucleation in tomato plants.</a> HortScience. 127, 358-364 (2002).</li><li>Aryal, B., &amp;Neuner, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Leaf+wettability+decreases+along+an+extreme+altitudinal+gradient.">Leaf wettability decreases along an extreme altitudinal gradient.</a> Oecologia. 162, 1-9 (2010).</li><li>Wisniewski, M., Fuller, M. P., Margesin, R., Schinner, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ice nucleation and deep supercooling in plants: new insights using infrared thermography. In: Cold adapted organisms. Ecology, physiology, enzymologyandmolecularbiology. , 105-118 (1999).</li><li>Franks, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Biophysics and biochemistry at low temperatures. , (1985).</li><li>Neuner, G., Kuprian, E., Hincha, D., Zuther, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Infrared+thermal+analysis+of+plant+freezing+processes.">Infrared thermal analysis of plant freezing processes.</a> Methods in Molecular Biology: Plant Cold Acclimation. , 91-98 (2014).</li></ol>

L&#39;acqua ha la capacità di Supercool a temperature inferiori a 0 ° C e la temperatura alla quale l&#39;acqua si congela può essere molto variabile. 36 Il limite di temperatura per sottoraffreddamento di acqua pura è di circa -40 ° C ed è definito come il punto di nucleazione omogenea. Quando l&#39;acqua gela A temperature superiori a -40 ° C si è portato dalla presenza di eterogeneo nucleatori che consentono piccoli embrioni di ghiaccio di forma che poi servire come catalizzatore per la formazione ...

Temperature di congelamento che si verificano quando le piante sono in attiva crescita può essere letale, in particolare se la pianta ha poca o nessuna tolleranza congelamento. Tali eventi gelo spesso hanno effetti devastanti sulla produzione agricola e possono svolgere un ruolo importante nel plasmare la struttura della comunità in popolazioni naturali di piante, in particolare in montagna, gli ecosistemi sub-artiche e artiche 1-6. Gli episodi di gravi gelate primaverili hanno avuto maggiori impatti sulla produzione di frutta negli Stati Uniti e in Sud America, negli ultimi anni 7-9 e sono stati esacerbati dalla precoce inizio della stagione calda seguita da più tipici basse temperature medie. Il clima caldo precoce induce i germogli di rompere, attivando la crescita di nuovi germogli, foglie e fiori che hanno tutti molto poco o nessun tolleranza al freddo 1,3,10-12. Tali condizioni meteorologiche imprevedibili sono stati segnalati per essere un riflesso diretto del cambiamento climatico in corso e si prevede che essere un modello di tempo comune per Foresfuturo eeable 13. Gli sforzi per fornire tecniche di gestione economiche, efficaci e rispettosi dell&#39;ambiente o prodotti agrochimici in grado di fornire una maggiore tolleranza al freddo hanno avuto un successo limitato per una serie di motivi, ma questo può essere in parte attribuito alla natura complessa di congelare la tolleranza e il congelamento dei meccanismi di evitamento nelle piante. 14 I meccanismi di adattamento associata a sopravvivenza gelo nelle piante sono stati tradizionalmente divisi in due categorie, il congelamento la tolleranza e il congelamento di evitamento. La prima categoria è associata con meccanismi biochimici regolati da uno specifico set di geni che permettono alle piante di tollerare tensioni associate con la presenza e l&#39;effetto dehydrative di ghiaccio nei suoi tessuti. Mentre quest&#39;ultima categoria è tipicamente, ma non esclusivamente, associato ad aspetti strutturali di una pianta che determinano se, quando, e dove si forma il ghiaccio in un impianto di 14. Nonostante la prevalenza di evasione freeze come un annuncioMeccanismo aptive, poca ricerca è stata dedicata negli ultimi tempi per la comprensione dei meccanismi e regolazione di evasione freeze sottostanti. Il lettore si riferisce a una recente revisione 15 per maggiori dettagli in merito. Mentre la formazione di ghiaccio a basse temperature può sembrare un processo semplice, molti fattori contribuiscono a determinare la temperatura alla quale il ghiaccio nucleates in tessuti vegetali e come si diffonde all&#39;interno della pianta. Parametri come la presenza di ghiaccio estrinseca e intrinseca nucleatori, eterogenei vs eventi nucleazione omogenea, termico-isteresi (antigelo) proteine, la presenza di zuccheri specifici e altri osmoliti, e una serie di aspetti strutturali della pianta possono tutti giocare un significativo ruolo nel processo di congelamento in impianti. Collettivamente, questi parametri influenzano la temperatura alla quale una pianta gela, in cui viene iniziata ghiaccio e come cresce. Essi possono anche influenzare la morfologia dei cristalli di ghiaccio risultanti.Vari metodi sono stati utilizzati per studiare il processo di congelamento in impianti in condizioni di laboratorio, compresa la spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) 16, la risonanza magnetica (MRI) 17, crio-microscopia 18-19, e bassa temperatura di microscopia elettronica a scansione (LTSEM ). 20 Congelamento di piante intere in laboratorio e sul campo, però, è soprattutto stata monitorata con termocoppie. L&#39;uso di termocoppie per studiare congelamento si basa sulla liberazione di calore (entalpia di fusione) quando l&#39;acqua subisce una transizione di fase da liquido a solido. Congelamento viene quindi registrato come un evento esotermica. 21-23 Sebbene termocoppie sono il tipico metodo di scelta nello studio congelamento nelle piante, il loro uso ha molte limitazioni che limitano la quantità di informazioni ottenute durante un evento di congelamento. Ad esempio, con termocoppie è difficile quasi impossibile determinare dove viene iniziata ghiaccio in piante, come si propaga,se si propaga ad una frequenza costante, e se alcuni tessuti rimangono liberi di ghiaccio. I progressi in alta risoluzione termografia a infrarossi (HRIT) 24-27, però, hanno aumentato significativamente la capacità di ottenere informazioni sul processo di congelamento di piante intere, specialmente se usata in modalità di imaging differenziale. 28-33 Nella presente relazione, abbiamo descrivere l&#39;uso di questa tecnologia per studiare vari aspetti del processo di congelamento e vari parametri che influiscono dove e ghiaccio ea quale temperatura è iniziata nelle piante. Un protocollo sarà presentato che dimostrare la capacità del batterio di ghiaccio-nucleazione-attiva (INA), Pseudomonas syringae (Cit-7) per agire come un nucleator estrinseca avvio congelamento in una pianta erbacea ad una temperatura elevata sotto zero. Ad alta risoluzione telecamera a infrarossi Il protocollo e gli esempi documentati in questo rapporto utilizzano una alta risoluzione infrarossiVideo radiometro. Il radiometro (figura 1) fornisce un insieme di immagini spettro all&#39;infrarosso e nel visibile e dati di temperatura. La risposta spettrale della fotocamera è nel range di 7,5-13,5 pm e fornisce 640 x 480 pixel. Immagini spettro visibile generati dalla fotocamera incorporata può essere fuso con IR-immagini in tempo reale, che facilita l&#39;interpretazione dei complessi, immagini termiche. Una gamma di lenti per la macchina fotografica può essere usato per fare close-up e osservazioni microscopiche. La telecamera può essere utilizzata in una modalità autonoma, o interfacciato e controllato con un computer portatile utilizzando il software propietari. Il software può essere utilizzato per ottenere una varietà di dati termici incorporati nei video registrati. E &#39;importante notare che una grande varietà di radiometri infrarossi sono disponibili in commercio. Pertanto, è essenziale che il ricercatore discutere l&#39;applicazione prevista con un tecnico esperto del prodotto e che il ricercatore testare la capacità di qualsiasi specific radiometro a fornire le informazioni necessarie. Il radiometro di imaging utilizzata nel protocollo descritto è posto in una scatola di acrilico (Figura 2) isolato con Styrofoam i n fine di dissuadere l&#39;esposizione alla condensa durante i protocolli di riscaldamento e raffreddamento. Questa protezione non è necessaria per tutte le telecamere o le applicazioni.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Infrared Camera</td>
			<td>FLIR</td>
			<td>SC-660</td>
			<td>Many models available depending on application</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Infrared Analytical Software</td>
			<td>FLIR</td>
			<td>ResearchIR 4.10.2.5</td>
			<td align="right">$3,500</td>
		</tr>
		<tr>
			<td rowspan="2">Pseudomonas syringae (strain Cit-7)</td>
			<td rowspan="2"></td>
			<td rowspan="2"></td>
			<td rowspan="2"><a href="mailto:icelab@berkeley.edu">Kindly provided by Dr. Steven Lindow, University of California&#160; Berkeley icelab@berkeley.edu</a></td>
		</tr>
		<tr>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pseudomonas Agar F</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>DF0448-17-1</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

the use of high-resolution infrared thermography (hrit) for the study of ice nucleation and ice propagation in plants

Freezing events that occur when plants are actively growing can be a lethal event, particularly if the plant has no freezing tolerance. Such frost events often have devastating effects on agricultural production and can also play an important role in shaping community structure in natural populations of plants, especially in alpine, sub-arctic, and arctic ecosystems. Therefore, a better understanding of the freezing process in plants can play an important role in the development of methods of frost protection and understanding mechanisms of freeze avoidance. Here, we describe a protocol to visualize the freezing process in plants using high-resolution infrared thermography (HRIT). The use of this technology allows one to determine the primary sites of ice formation in plants, how ice propagates, and the presence of ice barriers. Furthermore, it allows one to examine the role of extrinsic and intrinsic nucleators in determining the temperature at which plants freeze and evaluate the ability of various compounds to either affect the freezing process or increase freezing tolerance. The use of HRIT allows one to visualize the many adaptations that have evolved in plants, which directly or indirectly impact the freezing process and ultimately enables plants to survive frost events.

Attività di Ice-nucleazione del ghiaccio + batterio, Pseudomonas syringae (ceppo Cit-7) Una goccia 10 ml di acqua e 10 ml di acqua contenente P. syringae (Cit-7) sono stati collocati sulla superficie di una foglia abassiale Hosta (Hosta spp.) (Figura 4). Come illustrato, la goccia d&#39;acqua contenente batteri INA congelato prima ed era responsabile per indurre la foglia di congelare mentre la goccia d&#39;acqua sulla superficie del foglio è rim...

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The Use of High-resolution Infrared Thermography HRIT for the Study of Ice Nucleation and Ice Propagation in Plants

Here we present a protocol that allows one to visualize sites of ice formation and avenues of ice propagation in plants utilizing high resolution infrared thermography (HRIT).

L&#39;uso di ad alta risoluzione termografia a infrarossi (HRIT) per lo studio di ghiaccio nucleazione del ghiaccio e propagazione nelle piante

Freezing events that occur when plants are actively growing can be a lethal event, particularly if the plant has no freezing tolerance. Such frost events ...

Research

JoVE Journal

Environment

The Use of High-resolution Infrared Thermography (HRIT) for the Study of Ice Nucleation and Ice Propagation in Plants

Expression of Recombinant Cellulase Cel5A from Trichoderma reesei in Tobacco Plants

Expression of Recombinant Cellulase Cel5A from Trichoderma reesei in Tobacco Plants

Espressione ricombinante Cellulase Cel5A da<em&gt; Trichoderma reesei</em&gt; In piante di tabacco

Cellulose degrading enzymes, cellulases, are targets of both research and industrial interests. The preponderance of these enzymes in difficult-to-culture ...

Ricerca

Ambiente

Enhancement of the Initial Growth Rate of Agricultural Plants by Using Static Magnetic Fields

Valorizzazione del tasso di crescita iniziale delle Piante Agrarie mediante l&#39;utilizzo di campi magnetici statici

Electronic devices and high-voltage wires induce magnetic fields. A magnetic field of 1,300-2,500 Gauss (0.2 Tesla) was applied to Petri dishes containing ...

Use of a Battery of Chemical and Ecotoxicological Methods for the Assessment of the Efficacy of Wastewater Treatment Processes to Remove Estrogenic Potency

Utilizzo di una batteria di chimici ed ecotossicologici metodi per la valutazione dell&#39;efficacia dei processi di trattamento delle acque reflue per rimuovere estrogenica Potenza

Endocrine Disrupting Compounds pose a substantial risk to the aquatic environment. Ethinylestradiol (EE2) and estrone (E1) have recently been included in ...

Empirical, Metagenomic, and Computational Techniques Illuminate the Mechanisms by which Fungicides Compromise Bee Health

Empirica, metagenomica e tecniche computazionali illuminano i meccanismi attraverso i quali salute delle API di fungicidi compromesso

Growers often use fungicide sprays during bloom to protect crops against disease, which exposes bees to fungicide residues. Although considered ...

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

Automated, High-resolution Mobile Collection System for the Nitrogen Isotopic Analysis of NOx

Automatizzato, ad alta risoluzione mobile sistema di raccolta per l&#39;analisi isotopica di azoto di NO<sub&gt; x</sub

Nitrogen oxides (NOx = NO + NO2) are a family of atmospheric trace gases that have great impact on the environment. NOx concentrations directly influence ...

The Calibration and Use of Capacitance Sensors to Monitor Stem Water Content in Trees

La calibrazione e l'uso di capacitanza sensori per monitorare il contenuto di acqua di staminali in alberi

Water transport and storage through the soil-plant-atmosphere continuum is critical to the terrestrial water cycle, and has become a major research focus ...

Stress Distribution During Cold Compression of Rocks and Mineral Aggregates Using Synchrotron-based X-Ray Diffraction

Distribuzione delle sollecitazioni durante la compressione a freddo di rocce e inerti minerali mediante diffrazione di raggi x di sincrotrone-basato

We report detailed procedures for performing compression experiments on rocks and mineral aggregates within a multi-anvil deformation apparatus (D-DIA) ...

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

Protocollo per la produzione di Video tridimensionale a raggi infrarossi di congelamento in piante

Freezing in plants can be monitored using infrared (IR) thermography, because when water freezes, it gives off heat. However, problems with color contrast ...

Generating Homo- and Heterografts Between Watermelon and Bottle Gourd for the Study of Cold-responsive MicroRNAs

Generazione di omo - e Heterografts tra anguria e zucca bottiglia per lo studio dei microRNA freddo-sensible a reagire

MicroRNAs (miRNAs) are endogenous small non-coding RNAs of about 20 - 24 nt, known to play important roles in plant development and adaptation. There is ...

Long-term Video Tracking of Cohoused Aquatic Animals: A Case Study of the Daily Locomotor Activity of the Norway Lobster (Nephrops norvegicus)

Long-term Video Tracking of Cohoused Aquatic Animals: A Case Study of the Daily Locomotor Activity of the Norway Lobster Nephrops norvegicus

A lungo termine dei Video rilevamento di Cohoused animali acquatici: un caso di studio dell'attività locomotrice quotidiana di scampi (Nephrops norvegicus)