Name: protocol for producing three-dimensional infrared video of freezing in plants
Uploaded: 2018-09-12T14:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Protocol for Producing Three-Dimensional Infrared Video of Freezing in Plants at JoVE.com

Diese Arbeit wurde durch die USDA hauseigene Finanzierung unterstützt.

1. Vorbereitung
<ol><li>Ausrüstung, Materialien und Software zu erfassen und verarbeiten das Video Anlage Einfrieren zu sammeln.<ol>
<li>Starten Sie einen programmierbare Gefrierschrank zu, indem Sie den Ein-/Ausschalter auf auf, und stellen Sie die Temperatur um 0 ° C. Programmieren Sie den Gefrierschrank bis-8 ° C bei 1 ° C/h zu erreichen.</li>
	</ol>
</li>
	<li>Legen Sie einen 6 Wochen alten Erdbeere Pflanze mit 2-5 Blüten, die in einem 1 L Behälter in den Gefrierschrank gewachsen war.</li>
	<...

<ol>
	<li>Geng, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Three-dimensional+display+technologies.">Three-dimensional display technologies.</a> Advances in Optics and Photonics. 5, 456-535 (2013).</li><li>Ceccardi, T. L., Heath, R. L., Ting, I. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Low-temperature+exotherm+measurement+using+infrared+thermography.">Low-temperature exotherm measurement using infrared thermography.</a> HortScience. 30, 140-142 (1995).</li><li>Wimmer, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> History of thermal imaging, Security Sales and Integration. , (2011).</li><li>Wisniewski, M., Lindow, S. E., Ashworth, E. <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 Physiology. 113, 327-334 (1997).</li><li>Kuprian, E., Tuong, T., Pfaller, K., Livingston, D. P., 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=Persistent+supercooling+of+reproductive+shoots+is+enabled+by+structural+ice+barriers+being+active+despite+an+intact+xylem+connection.">Persistent supercooling of reproductive shoots is enabled by structural ice barriers being active despite an intact xylem connection.</a> Public Library of Science ONE. 11, e0163160 (2016).</li><li>Livingston, D. P., Tuong, T. D., Murphy, J. P., Gusta, L., Wisniewski, M. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-definition+infrared+thermography+of+ice+nucleation+and+propagation+in+wheat+under+natural+frost+conditions+and+controlled+freezing.">High-definition infrared thermography of ice nucleation and propagation in wheat under natural frost conditions and controlled freezing.</a> Planta. 247, 791-806 (2017).</li><li>Boyles, R. P., Raman, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analysis+of+climate+patterns+and+trends+in+North+Carolina+(1949-1998).">Analysis of climate patterns and trends in North Carolina (1949-1998).</a> Environment International. 29 (2-3), 263-275 (2003).</li><li>Poling, E. B., Poling, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Managing+Cold+Events.">Managing Cold Events.</a> A Growers' Guide to Production, Economics and Marketing. , 75-97 (2015).</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+porpagaion+in+plants+visualized+at+the+tissue+level+by+infrared+differential+thermal+analysis+(IDTA).">Ice porpagaion in plants visualized at the tissue level by infrared differential thermal analysis (IDTA).</a> Tree Physiology. 27, 1661-1670 (2007).</li><li>He, J. Q., Harrison, R. J., Li, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+novel+3D+imaging+system+for+strawberry+phenotyping.">A novel 3D imaging system for strawberry phenotyping.</a> Plant Methods. 13, 93-101 (2017).</li></ol>

Zwei IR-Kameras für dieses Protokoll notwendig sind, und sie müssen auf das Thema aus unterschiedlichen Winkeln1ausgerichtet. Dies erfordert die Linsen von 5-8 cm voneinander entfernt sein, aber beide an der gleichen Stelle zum Thema gefilmt werden ausgerichtet sein müssen. Denken Sie an die 2 Kameralinsen als eine Art Ersatz für das Auge des Betrachters. Die linke Kamera entspricht dem das linke Auge und die richtige Kamera für das rechte Auge. Die Post-processing-Software wird das linke Bil...

Trotz Leben in einer Welt der drei Abmessungen, sind Forscher oft auf visuelle Beobachtungen in 2D Berichterstattung beschränkt. Obwohl 2D-Bilder in der Regel ausreichend, um wichtige Informationen zu vermitteln sind, schränkt dieser Mangel an Informationen über Tiefe unsere Fähigkeit zur Wahrnehmung und verstehen die Komplexität der Objekte der realen Welt. 1
Dieser Mangel an Informationen über die Tiefe zur Verfügung gestellt eines Anreiz, 3D-Videos hauptsächlich in der kommerziellen Filmindustrie seit den frühen 1900er Jahren1zu produzieren. Allerdings ist klar 3D-Informationen in Standbilder und Videos erzeugen durch die Komplexität in der Herstellung dieser Bilder behindert. Die einfachste Methode zur Erzeugung von 3D Film basiert auf Prinzipien, die in der stereoskopischen Fotografie verwendet. Stereoskopische Fotografie nutzt zwei Bilder desselben Objekts aus leicht unterschiedlichen Blickwinkeln, die ein 3D-Bild im Gehirn vermittelt. Um dies zu ermöglichen, muss jedes Auge nur das jeweilige Image (d. h., das linke Auge das linke Bild und das rechte Auge auf dem rechten Bild) ansehen. Da die Augen nicht natürlich tut, stereoskopische Kopfbedeckung soll diese möglich1machen. Mehrere stereoskopische haben anzeigen-Techniken, sowie Polarisation-interlaced, Zeit-Multiplexing und Kopf-Mount Display-Techniken, bei der Entwicklung von 3D Filmen, aber die Farbe-interlacing oder Anaglyph Methode mit rot und grün (oder Cyan) verwendet worden Brille ist eines der einfachsten und kostengünstigsten Verfahren. Für eine umfassende Überprüfung der 3D-Bildgebung und die verschiedenen Techniken beteiligt siehe den Beitrag von Geng1.
Monitoring, Einfrieren in Pflanzen mittels IR-Thermografie beruht auf dem Prinzip, dass wenn Wasser gefriert, es innere Energie2aufgeben muss. Diese Energie ist in Form von Wärme, die im IR-Bereich des elektromagnetischen Spektrums nachweisbar ist. Kameras in der Lage, die IR-Energie seit 19293im Einsatz. Die ersten veröffentlichte Bericht mit IR-Technologie zum Film Einfrieren in Pflanzen ist von Cecardi Et al. 2, aber die Auflösung der Kamera macht es schwierig, genau festzustellen, wo das Einfrieren initiiert wird, das Gewebe. Wisniewski Et al. 4 bestimmt genauere Standorte der eisnukleation in mehreren Pflanzenarten mit einer höheren Auflösung Kamera. Als IR-Thermographie verbessert die Technik Bilder mit höherer Auflösung zu Entdeckungen wie Barrieren zum Einfrieren5 und die genauen zellulären Lokalisation von Eis Bildung6geführt.
Eine Schwierigkeit bei Dreharbeiten Themen in IR verursacht durch kleine Unterschiede in der Temperatur. Dadurch werden die meisten Objekte in das Blickfeld zu einer ähnlichen Farbe, so dass es schwierig zu bestimmen, genau welche Objekte sind einfrieren. Dies kann wichtig sein, bei der Festlegung der Reihenfolge des Einfrierens in bestimmten Geweben, wie Blätter oder Wurzeln im Weizen6. Wenn die IR-Video von Pflanzen Einfrieren in 3D abgebildet werden könnte, könnte die Genauigkeit bestimmen, welcher Teil der Pflanze an einem bestimmten Punkt in der Zeit einfrieren ist verbessert werden.
Erdbeere ist eine Ernte in bestimmten Bereichen der Vereinigten Staaten, in denen Temperaturen von große Besorgnis für die Erzeuger sind. Unter einigen Bedingungen ist es üblich für Erdbeere Blumen erscheinen, dass 2 bis 3 Wochen vor dem Durchschnitt im vergangenen Frühjahr einzufrieren. Ein Freeze-Ereignis kann erst im Juni in einigen Bereichen der Appalachen7 und in der Regel Ergebnisse in den Tod der Blume auftreten. Frostschutz ist daher entscheidend für Erdbeeranbauer in Bereichen unterliegen diesen Veranstaltungen einfrieren. Erdbeeranbauer in North Carolina, beispielsweise müssen Frost schützen, im Durchschnitt zwischen 4 bis 6 Frost Ereignisse vor Blüte und 1-2 harte Fröste während der frühen Periode8blühen. Damit Erdbeere Genotypen zu entwickeln, die mehr Einfrieren tolerant sind, ist es wichtig zu verstehen, verschiedene Aspekte des Einfrierens, wie z. B. die Websites eisnukleation und Ausbreitung in andere Teile der Pflanze. IR-Thermografie bietet ein wirksames Mittel zur Behebung dieser Probleme.
Hier verwenden wir Erdbeere, um eine Technik zur Erfassung Einfrieren Veranstaltungen in 3D Anaglyph Methode zu veranschaulichen. Erdbeere eignet sich gut für dieses Beispiel, weil die Blätter und Blüten weit im 3D-Raum verbreitet sind und schwierig sein können zu unterscheiden, wenn in 2D Infrarot-Videos angesehen.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="811">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">T620 Infrared Camera and software</td>
			<td style="width:71px;">FLIR</td>
			<td style="width:119px;">55903-5122</td>
			<td style="width:323px;">2 cameras are needed. Software works only on a Windows-based computer</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:299px;">After Effects</td>
			<td style="width:71px;">Adobe</td>
			<td style="width:119px;">15.0.1.73</td>
			<td style="width:323px;">Post-Production Video Editing Software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">Bandicam</td>
			<td style="width:71px;">Bandisoft</td>
			<td style="width:119px;">4.1.2.1385</td>
			<td>Screen Capture Software</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">Laboratory Scissor Jack&#160;&#160;</td>
			<td style="width:71px;">Eisco</td>
			<td style="width:119px;">CH0642A</td>
			<td>Steel Platform 13X15 cm</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">Fastening Strap</td>
			<td style="width:71px;">Velcro</td>
			<td style="width:119px;">90441</td>
			<td>To hold camera on jack.&#160; Should be at least 60cm long by 2cm wide</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:299px;">Media Converter</td>
			<td style="width:71px;">iSkysoft</td>
			<td style="width:119px;">10.0.6</td>
			<td>Software to convert mp4 files to .mov&#160;</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

protocol for producing three-dimensional infrared video of freezing in plants

Einfrieren in Pflanzen kann überwacht werden mit Infrarot (IR) Thermografie, denn wenn Wasser gefriert, es gibt Wärme ab. Allerdings machen Probleme mit Farbkontrast 2-Dimensionen (2D) Infrarot-Bilder etwas schwierig zu interpretieren. Anzeigen ein IR-Bild oder das Video von Pflanzen in 3 Dimensionen (3D) Einfrieren würde eine genauere Identifizierung von Websites für eisnukleation sowie das Fortschreiten des Einfrierens ermöglichen. In diesem Beitrag zeigen wir Ihnen einen relativ einfachen Mitteln, eine 3D Infrarot-Video von einer Erdbeere Pflanze Einfrieren zu produzieren. Erdbeere ist eine wirtschaftlich wichtige Pflanze, die unerwartete Frühjahr ausgesetzt ist Einfrieren Veranstaltungen in vielen Bereichen der Welt. Ein genaues Verständnis des Einfrierens in Erdbeeren bieten Züchter und Züchter mit wirtschaftlicher Möglichkeiten, um Schäden an Pflanzen zu vermeiden, bei eisigen Bedingungen.
Bei dieser Technik wird eine Positionierung der zwei IR-Kameras in unterschiedlichen Winkeln, die Erdbeeren Einfrieren zu Filmen. Die beiden video-Streams werden genau mit ein Screen-Capture-Software, die beide Kameras gleichzeitig Datensätze synchronisiert werden. Die Aufnahmen werden dann in der imaging-Software importiert und mit einer Anaglyphen-Technik verarbeitet. Rot-blaue Brille verwenden, wird das 3D Video bestimmen die genaue Website der eisnukleation auf Blattoberflächen erleichtert.

Überraschend, zufolge das IR-Video von der Erdbeere Pflanze Einfrieren (Supplemental Video 1) nicht alle Blätter/Blüten zur gleichen Zeit erstarrte. Die Blätter und Blüten fror individuell bei unterschiedlichen Temperaturen, aber die Blätter erfroren früher als die Blumen und bei einer höheren Temperatur. Darüber hinaus begann das Einfrieren in den Blättern, aber nicht unbedingt an der gleichen Stelle auf jedem Blatt. Während diese Ergebnisse in Erdbeeren nicht...

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

Hier präsentieren wir ein Protokoll, um eine Erdbeere Pflanze Einfrieren in 3 Dimensionen Bild. Zwei Infrarot-Kameras, die in unterschiedlichen Winkeln positioniert werden verwendet, um eine rot-blaue Anaglyphen-Video um das Einfrieren der Anlage in 3 Dimensionen zu beobachten zu produzieren.

Protokoll zur Herstellung von dreidimensionalen Infrarot-Video des Einfrierens in Pflanzen

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

Research

JoVE Journal

Environment

Experimental Protocol for Manipulating Plant-induced Soil Heterogeneity

Versuchsprotokoll für die Manipulation von Plant-induzierte Bodenheterogenität

Coexistence theory has often treated environmental heterogeneity as being independent of the community composition; however biotic feedbacks such as ...

Forschung

Umwelt

Expression of Recombinant Cellulase Cel5A from Trichoderma reesei in Tobacco Plants

Expression of Recombinant Cellulase Cel5A from Trichoderma reesei in Tobacco Plants

Expression von rekombinanten Cellulase aus Cel5A<em&gt; Trichoderma reesei</em&gt; In Tabakpflanzen

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

Measuring Fluxes of Mineral Nutrients and Toxicants in Plants with Radioactive Tracers

Mess Flüsse von Mineralstoffen und Giftstoffe in Pflanzen, die mit radioaktiver Tracer

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. ...

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

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

Die Verwendung von hochauflösenden Infrarot-Thermografie (HRIT) für das Studium der Ice Ice Keimbildung und Ausbreitung in Pflanzen

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 ...

Extracting Metrics for Three-dimensional Root Systems: Volume and Surface Analysis from In-soil X-ray Computed Tomography Data

Extrahieren von Metriken für die dreidimensionale Wurzelsysteme: Volumen und Oberflächenanalyse von In-Boden Röntgen Computertomographie Daten

Plant roots play a critical role in plant-soil-microbe interactions that occur in the rhizosphere, as well as processes with important implications to ...

Protocol for Microplastics Sampling on the Sea Surface and Sample Analysis

Protokoll für die Mikroplastik Probenahme auf der Meeresoberfläche und Probenanalyse

Microplastic pollution in the marine environment is a scientific topic that has received increasing attention over the last decade. The majority of ...

Video Tracking Protocol to Screen Deterrent Chemistries for Honey Bees

Video-Tracking-Protokoll auf Bildschirm abschreckende Chemie für Honigbienen

The European honey bee, Apis mellifera L., is an economically and agriculturally important pollinator that generates billions of dollars annually. Honey ...

Dispersion of Nanomaterials in Aqueous Media: Towards Protocol Optimization

Dispersion von Nanomaterialien in wässrigen Medien: zur Protokoll-Optimierung

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and ...

Experimental Protocol for Detecting Mitochondrial Function in Hepatocytes Exposed to Organochlorine Pesticides

Experimentelles Protokoll zum Nachweis der mitochondrialen Funktion in Hepatozyten, die Organochlor-Pestiziden ausgesetzt sind

This paper presents detailed methods on detecting hepatic mitochondrial function for a better understanding the cause of metabolic disorders caused by ...

Combining Eye-tracking Data with an Analysis of Video Content from Free-viewing a Video of a Walk in an Urban Park Environment

Die Kombination von Eye-Tracking-Daten mit einer Analyse von Video-Inhalten aus dem Free-Viewing eines Videos von einem Walk in einer urbanen Park-Umgebung

As individuals increasingly live in cities, methods to study their everyday movements and the data that can be collected becomes important and valuable. ...