Misurazione della Leaf conduttanza idraulica e conduttanza stomatica e le loro risposte ad irraggiamento e disidratazione con il metodo del flusso evaporativo (EFM)

1. Foglia di misurazione della conduttanza idraulica per Leaves idrate (K max) Raccogliere spara preferibilmente la sera o di notte in modo tale che le tensioni xilema sono basse, tagliate in aria e il luogo nel buio sacchetto di plastica pieno con tovaglioli di carta bagnati. In laboratorio, ripassare almeno due nodi dalla fine di ogni ripresa sott'acqua. Lasciate sparare reidratarsi durante la notte in acqua pura, o altra soluzione da utilizzare per le misure foglia K. Acqua ultrapura è raccomandato come una soluzione di flusso a meno che gli impatti delle diverse soluzioni devono essere indagato come un fattore. Tagliare la foglia dal germoglio con una lametta nuova soluzione sotto flusso parzialmente degasato. Acqua ultrapura è raccomandato come una soluzione di flusso a meno che gli impatti delle diverse soluzioni devono essere indagato come un fattore. Si consiglia degasaggio della soluzione durante la notte in un pallone con una pompa a vuoto, ma altri metodi possono essere impiegati. Wrap pre-stirato parafilm tutto il Petiole per garantire una buona tenuta tra il picciolo e il tubo. Questo passaggio è particolarmente utile per i non-rotonde piccioli, come da imballaggio parafilm in più aiuterà intorno al picciolo per adattarsi all'interno del tubo. Pasta dentale può essere applicato al picciolo prima di avvolgere il parafilm per riempire scanalature piccioli. Collegare la foglia di tubo in silicone sotto l'acqua ultrapura per evitare che l'aria che entra nel sistema. Come la foglia viene sollevata sopra la fonte di acqua, l'acqua nel tubo è sotto pressione subatmosferica, e quindi la tenuta è buona se non viene aspirata aria nel tubo durante la misurazione. In alternativa alla sigillatura del picciolo direttamente nel tubo di silicone, un raccordo a compressione con guarnizione in gomma può essere utilizzata (ad esempio, (Omnifit A2227 adattatore foro; Omnifit, Cambridge, UK), questo approccio è utile per i piccioli con forme particolarmente complesse o per fili d'erba , che può essere avvolto intorno a una bacchetta di vetro e sigillato con il raccordo a compressione. Quando possibile, sigillando il picciolo direttamente in SItubo licone ha il vantaggio di essere rapida e lasciando un picciolo-tubo di giunzione che è trasparente, permettendo bolle di essere più facilmente visibile. Il tubo si collega la foglia di tubo rigido in esecuzione di un cilindro graduato su una bilancia (± 10 mcg risoluzione), che registra i dati ogni 30 secondi a un computer (ad esempio, l'utilizzo di "Balance Link" Software, Mettler-Toledo GmbH, Greifensee, Svizzera) per il calcolo della portata attraverso la foglia. Le foglie dovrebbe essere tenuto verso l'alto di superficie adaxial in telai di legno legati con filo da pesca sopra un ventilatore grande scatola e sotto una fonte di luce (> 1.000 mmol m • 2 • s -1 radiazione fotosinteticamente attiva per l'alta irradianza misure), leggermente al di sopra del livello di il menisco nel cilindro graduato. La foglia deve essere collocato sopra l'acqua nel cilindro graduato per garantire che l'acqua di passare alla foglia è guidato dalla traspirazione, e non entrando la foglia sotto pressione a causa della gravità, come sarebbeil caso se la foglia sono stati posti sotto del menisco dell'acqua nel cilindro. Piccoli recipienti riempiti con un tovagliolo di carta umido sono posizionati all'interno della camera di equilibrio per assicurare l'aria in equilibrio è saturo d'acqua, evitando così l'evaporazione dalla fonte di acqua all'atmosfera in equilibrio. Questa possibilità può essere controllato da arrestare il flusso nella foglia utilizzando una valvola a quattro vie rubinetto nel tubo, e verificando che la massa del cilindro acqua sulla bilancia non si riduca. Posizionare un contenitore trasparente Pyrex riempito di acqua sopra la foglia di assorbire il calore della lampada. Mantenere la temperatura della foglia tra 23 ° C e 28 ° C per tutto l'esperimento con l'aggiunta di acqua più fredda al contenitore Pyrex tale che la lampada di calore non riscalda il contenitore Pyrex sufficiente a riscaldare l'aria intorno alla foglia di seguito. Consentono la foglia di traspirare sull'apparato per almeno 30 min, dando così tempo sufficiente per acclimatarsi irradianza alta, e additionally fino portata è stabilizzata, con nessuna tendenza verso l'alto o verso il basso, e con un coefficiente di variazione <5% per almeno 5-10 misurazioni effettuate a intervalli di 30 sec di flusso. E 'essenziale per il flusso a raggiungere uno stato stazionario perché questo metodo presuppone una foglia stabile Ψ. Studi precedenti trovato questi criteri sufficienti per la stabilizzazione della portata (E), Ψ foglia e foglia K; test con periodi di misurazione più lunghi dopo che il flusso stabile è stato istituito non ha mostrato alcun rapporto di foglia K per tempo di misura per ciascuna delle sette specie di un ampio gamma di capacità foglia 17,18. Stabilizzazione richiede generalmente 30 minuti o meno, ma in alcune specie può richiedere più di un'ora per alcune specie. Nota: Se la portata è molto bassa (<8 mg s -1), la stabilità può essere determinata usando la media corrente degli ultimi cinque intervalli di 30 sec. </p> Eliminare le misurazioni se il flusso cambia improvvisamente, sia a causa di improvvisa chiusura degli stomi, o perdite evidenti dalla tenuta o il blocco del sistema di particelle o bolle d'aria. Quando il flusso si stabilizza, registrare la temperatura della foglia con una termocoppia. Rimuovere rapidamente la foglia dal tubo, tamponare asciugare il picciolo e l'anta in un sacchetto sigillato che era stato precedentemente esalata in, per fermare la traspirazione. Lasciate che la foglia equilibrare nella sua confezione per almeno 20 min. Nella media degli ultimi 10 misure di portata. Questa sarà la vostra misura e. Quando la foglia è equilibrato, misurare la finale potenziale idrico fogliare (Ψ finale) con una camera a pressione. Misura della superficie fogliare con uno scanner piano e un software di elaborazione di immagini, o con un misuratore di area fogliare. K foglia è calcolato come E /-ΔΨ foglia (dove ΔΨ foglia = Ψ finale </sub> – 0 MPa) e ulteriormente normalizzato dalla superficie fogliare. Le unità sono in mmol m-2 s-1 MPa -1. Perché la foglia è posizionata appena sopra il livello dell'acqua nel cilindro graduato, l'effetto della gravità nel ridurre la pressione dell'acqua in ingresso foglia sarebbe trascurabile, in particolare rispetto alla finale Ψ, che è sempre> -0,1 MPa. Per correggere variazioni indotte da K foglia dipendenza dalla temperatura della viscosità dell'acqua 15,19,20, standardizzare valori foglia K a 25 ° C utilizzando la seguente equazione: Conduttanza stomatica (g s) può essere determinato come E divisa per la foglia-aria differenza di pressione di vapore, equivalente alla pressio vaporere deficit (VPD), determinato mediante un sensore di temperatura e umidità relativa adiacente alla foglia. VPD è calcolato utilizzando la seguente equazione 21 dove RH è l'umidità relativa, VP è la pressione di vapore di saturazione dell'aria (in kPa, in funzione della temperatura, secondo l'equazione Arden Buck 22), AP e la pressione atmosferica (in kPa). 2. Di misura della conduttanza idraulica Foglia per foglie disidratate Raccogliere spara preferibilmente la sera o di notte in modo tale che le tensioni xilema sono basse, tagliate in aria e posto in sacchetti di plastica scuri pieni di asciugamani di carta bagnati. In laboratorio, ripassare almeno due nodi dalla fine di ogni ripresa sott'acqua. Lasciate sparare reidratarsi durante la notte in acqua pura, o altra soluzione da utilizzare per le Kaf misurazioni. Acqua ultrapura è raccomandato come una soluzione di flusso a meno che gli impatti delle diverse soluzioni devono essere indagato come un fattore. Tagliare spara in segmenti con almeno tre foglie sotto l'acqua ultrapura e disidratare spara con una ventola per diversi periodi di tempo ad una serie di valori foglia Ψ. Una volta germogli sono disidratati, collocare sacchetti sigillabili (Whirl-Pak, Nasco, Fort Atkinson, WI, USA), che sono stati precedentemente in esalato) intorno a ogni foglia del germoglio, e quindi posizionare le riprese tutto in un grande sacchetto sigillabile con carta bagnata asciugamano. Lasciate che le riprese equilibrare per almeno 30 min (per servizi fortemente disidratati tempi di equilibrazione più lunghi possono essere necessari). Dopo equilibrazione, asportare il foglio superiore e inferiore e la prima misura Ψ foglia (Ψ = o) utilizzando una camera di pressione. Scartare il germoglio se la differenza nella foglia Ψ di questi due foglie è maggiore di 0,1 MPa (per strongly foglie disidratate, questo intervallo può essere esteso a 0,3 MPa). Terza foglia viene poi utilizzato per determinare K foglia e g s con l'EFM, seguendo i passi 1,2 -1,18 sopra. In particolare, e stato stazionario può essere ottenuta anche per le foglie che sono state foglie disidratati, come stomi ancora aperti e generare g s valori sostanzialmente superiori a conduttanza cuticolare 17. Per costruire curve di vulnerabilità idraulici, calcolare foglia K utilizzando la finale Ψ come nel passaggio 1,16, e quindi trama valori foglia K contro seconda del valore più basso, o Ψ Ψ o finale, cioè, il più forte disidratazione sperimentato dal foglio durante l'esperimento (= Ψ più basso). Analogamente, il declino g s in risposta alla disidratazione foglia può essere determinato tracciando g s contro basso Ψ. Il lavoro precedente ha sh proprio che la disidratazione induce almeno calo parzialmente irreversibili K foglia e 14,16 g s. Si consiglia di ottenere almeno 6 valori K foglia per intervalli di 0,5 MPa di Ψ più bassa (questo intervallo può essere ridotto a 0,25 MPa se la specie si sta lavorando è molto vulnerabile alla disidratazione). Eseguire test di Dixon outlier su valori foglia K per ogni intervallo di 0,5 MPa acqua più basso potenziale di Ψ per eliminare valori anomali dalla curva di vulnerabilità 23. Dato che le specie si differenziano per le loro risposte di K foglie e g s alla disidratazione 14,16, adatto diverse funzioni per ogni specie e selezionare la massima verosimiglianza (AIC più basso valore, vedi 14 per i dettagli). Si consiglia di montare almeno quattro funzioni precedentemente utilizzati in letteratura: lineare (pg "fo: content-width =" 1.4in "fo: src =" / files/ftp_upload/4179/4179eq3highres.jpg "/>), sigmoidale ( ), Logistica ( ) Ed esponenziale ( ). 3. Risultati rappresentativi Il declino della foglia di conduttanza idraulica con disidratazione varia fortemente tra le specie (Fig. 1). Siccità specie sensibili registrare un calo più forte a potenziali idrici meno negativi rispetto alle specie più tolleranti alla siccità, se misurati in irradiance alta (PAR> 1.000 mmol m-2 • • s-1). L'acquapotenziale perdita a 80% della conducibilità idraulica (P 80) per mesico erbe Helianthus annuus era 3 MPa meno negativo di quello di Heteromeles arbutifolia, nativa della California chaparral. Heteromeles arbutifolia risposto linearmente al declino potenziale idrico, mentre Helianthus annuus ha mostrato una non lineare declino. Sia la conduttanza stomatica (g s) e foglia conduttanza idraulica (K foglie) può anche rispondere drammaticamente all'irradianza (Fig. 2). Per Raphiolepis indica, la conduttanza stomatica è diminuita fortemente con disidratazione di foglie rilevati alle irradianza alta (PAR> 1.000 mmol m-2 • • s-1), e alla luce di laboratorio (PAR <6 mmol m-2 • s-1). sotto irradianza alta, foglie misurata con l'efm che era stato disidratato al potenziale acqua è tipico per ben illuminato leaves su piante intere a metà giornata mostrò simile g s come misurati un porometro (stella in fig. 2). particolare, ante massima idratazione, k foglia quattro volte superiore esposte elevate rispetto basso irraggiamento (11 vs 2,8 m -2 -1 mpa -1), e quindi ha mostrato una risposta forte luce di idrati s. inoltre, alto, diminuita più fortemente la disidratazione. il p 80 0,93 meno negativo alto irraggiamento. figura 1. curve vulnerabilità leaf idraulici periodo siccità sensibile (in alto) tolleranti basso) specie (da 14,24). ogni punto rappresenta peccatogle misurazione della conduttanza idraulica (k foglia) distaccata mediante metodo flusso evaporativo (efm). le barre verticali rappresentano dell'acqua cui perso l'80% iniziale (p 80). migliori funzioni fit verosimiglianza sono tracciate entrambe specie. 2. stomatica (g s) conducibilità declino raphiolepis indica misurato 16). (par> 1000 e <6 rispettivamente.