Medición de conductancia de la hoja hidráulica y la conductancia estomática y sus respuestas a la irradiación y la deshidratación mediante el método de evaporación Flux (EFM)

1. Hoja de Medición de conductancia hidráulica para Hojas hidratados (K max) Recoge los brotes de preferencia en la tarde o noche de tal manera que las tensiones del xilema son bajos, corte en el aire y colocar en bolsa de plástico llena de oscuridad con toallas de papel húmedas. En el laboratorio, volver a cortar al menos dos nodos desde el final de cada sesión de bajo el agua. Vamos a disparar rehidratar durante la noche en agua pura, o con otra solución que se utiliza para las mediciones hoja K. El agua ultrapura se recomienda como una solución de flujo a menos que los impactos de las diferentes soluciones han de ser investigado como un factor. Cortar la hoja de la sesión con una hoja de afeitar nueva solución bajo flujo parcialmente desgasificada. El agua ultrapura se recomienda como una solución de flujo a menos que los impactos de las diferentes soluciones han de ser investigado como un factor. Se recomienda desgasificar la solución durante la noche en un matraz usando una bomba de vacío, pero otros métodos pueden ser empleados. Wrap pre-estirado Parafilm alrededor del petioLe para asegurar un buen sellado entre el pecíolo y el tubo. Este paso es especialmente útil para no redondos pecíolos, como envoltura Parafilm adicional ayudará a redondear el peciolo para caber dentro de la tubería. Pasta dental puede ser aplicado a la pecíolo antes de envolver el parafilm para rellenar ranuras en los pecíolos. Conecte la hoja de tubo de silicona bajo el agua ultrapura para evitar que el aire entre en el sistema. A medida que la hoja se eleva por encima de la fuente de agua, el agua en la tubería está a presión inferior a la atmosférica, y por lo tanto el sello es bueno si no se aspira aire en el tubo durante la medición. Alternativamente a sellar el pecíolo directamente en el tubo de silicona, un ajuste de compresión con la junta de goma se puede utilizar (por ejemplo, (Omnifit A2227 adaptador de orificio; Omnifit, Cambridge, UK); este enfoque es útil para pecíolos con formas especialmente complejas, o para hojas de hierba , que puede ser envuelto alrededor de una varilla de vidrio y se sella con el accesorio de compresión. Cuando sea factible, sellando el pecíolo directamente en SIlicone tubo tiene la ventaja de ser rápido y dejando una unión pecíolo tubo que es transparente, permitiendo burbujas sean más fáciles de ver. El tubo se conecta a un tubo de la hoja duro funcionando a un cilindro graduado en una balanza (± 10 g de resolución), que registra los datos cada 30 segundos a un ordenador (por ejemplo, utilizando "Link Balance" Software; Mettler-Toledo GmbH, Greifensee, Suiza) para el cálculo de la tasa de flujo a través de la hoja. Las hojas deben realizarse hacia arriba la superficie adaxial en marcos de madera atadas con hilo de pescar por encima de un ventilador de caja grande y bajo una fuente de luz (> 1.000 m mol • 2 • s -1 radiación fotosintéticamente activa de alta irradiancia medidas), ligeramente por encima del nivel de el menisco en el cilindro graduado. La hoja debe ser colocado por encima del agua en el cilindro graduado para asegurar que el agua en movimiento a la hoja es impulsado por la transpiración, y no entrar en la hoja bajo presión debido a la gravedad, como lo haríaser el caso si la hoja se coloca por debajo del menisco del agua en el cilindro. Los recipientes pequeños con toalla de papel húmeda se colocan dentro de la cámara de equilibrio para asegurar que el aire en el equilibrio es saturado con agua, evitando así la evaporación de la fuente de agua a la atmósfera en el equilibrio. Esta posibilidad se puede comprobar por detener el flujo dentro de la hoja usando una válvula de paso de cuatro vías en el tubo, y la comprobación de que la masa del cilindro de agua en el equilibrio no disminuye. Colocar un recipiente de Pyrex claro lleno de agua por encima de la hoja para absorber el calor de la lámpara. Mantener la temperatura de la hoja entre 23 ° C y 28 ° C durante todo el experimento mediante la adición de más agua fría al recipiente Pyrex de tal manera que la lámpara de calor no calienta el recipiente Pyrex suficientemente para calentar el aire alrededor de la hoja de abajo. Permitir la hoja de transpirar en el aparato durante al menos 30 min, dando así tiempo suficiente para aclimatarse a alta irradiación, y additionally hasta que la velocidad de flujo se ha estabilizado, sin tendencia hacia arriba o hacia abajo, y con un coeficiente de variación <5% por lo menos, mediciones 5-10 hechas a intervalos de 30 seg de flujo. Es esencial para la velocidad de flujo para alcanzar un estado estacionario, porque este método asume una hoja estable Ψ. Estudios anteriores encontraron estos criterios para ser suficiente para la estabilización de velocidad de flujo (E), Ψ hoja y la hoja de K; pruebas con periodos de medición más largos después de flujo estable se estableció no mostró una relación de hoja K a tiempo de medición para cada una de las siete especies de una gama rango de capacitancia hoja 17,18. Estabilización generalmente tarda 30 minutos o menos, pero en algunas especies puede requerir más de una hora para algunas especies. Nota: Cuando el caudal es muy baja (<8 g s -1), la estabilidad se puede determinar utilizando el promedio de funcionamiento de los últimos cinco intervalos de 30 seg. </p> Deseche las mediciones si el flujo cambia de repente, ya sea debido a cierre de los estomas repentino o drenaje desprende del sello o bloqueo en el sistema de partículas o burbujas de aire. Cuando el flujo se estabilice, grabar temperatura de la hoja con un termopar. Retire rápidamente la hoja de la tubería, limanda secar el pecíolo y coloque la hoja en una bolsa sellable que previamente había sido exhalado en, para detener la transpiración. Deje que la hoja se equilibre en su bolsa por lo menos durante 20 minutos. Promedio de las últimas 10 mediciones de caudal. Esta será su medición E. Cuando la hoja se equilibra, medir el potencial de agua de la hoja final (Ψ final) con una cámara de presión. Medir el área de la hoja con un escáner de superficie plana y software de procesamiento de imágenes, o con un medidor de área foliar. K hoja se calcula como E /-ΔΨ hoja (donde ΔΨ hoja final = Ψ </sub> – 0 MPa) y más normalizada por el área foliar. Las unidades se expresan en mmol m -2 s -1 MPa -1. Debido a que la hoja se coloca justo por encima del nivel de agua en el cilindro graduado, el efecto de la gravedad en la reducción de la presión de entrada de agua en la hoja sería insignificante, especialmente en lo relativo a la final Ψ, que siempre es> -0,1 MPa. Para corregir los cambios en K hoja inducidos por la dependencia de la temperatura de la viscosidad del agua 15,19,20, normalizar los valores de K foliar a 25 ° C mediante el uso de la ecuación siguiente: La conductancia estomática (g s) se puede determinar como E dividida por la diferencia de presión de las hojas-aire vapor, equivalente a la pressu vaporre déficit (VPD), determinados mediante un sensor de temperatura y humedad relativa adyacente a la hoja. VPD se calcula utilizando la siguiente ecuación 21 donde RH es la humedad relativa, VP es la presión de saturación de vapor del aire (en kPa; una función de la temperatura, de acuerdo con la ecuación Arden Buck 22), y el AP presión atmosférica (en kPa). 2. Medición de conductancia hidráulica para la hoja Las hojas deshidratadas Recoge los brotes de preferencia en la tarde o noche de tal manera que las tensiones del xilema son bajos, corte en el aire y en lugar oscuro bolsas de plástico llenas de toallas de papel húmedas. En el laboratorio, volver a cortar al menos dos nodos desde el final de cada sesión de bajo el agua. Vamos a disparar rehidratar durante la noche en agua pura, o con otra solución que se utilizará para K leaf mediciones. El agua ultrapura se recomienda como una solución de flujo a menos que los impactos de las diferentes soluciones han de ser investigado como un factor. Cortar los brotes en segmentos con al menos tres hojas en agua ultrapura y deshidratar brotes con un ventilador para diferentes períodos de tiempo a una gama de valores de hoja Ψ. Una vez que los brotes están deshidratados, coloque bolsas de cierre hermético (Whirl-Pak; Nasco, Fort Atkinson, WI, EE.UU.), que han sido previamente exhalado in) alrededor de cada hoja de la filmación, y luego coloque el rodaje todo en una bolsa sellable grande con el papel mojado toalla. Que el rodaje equilibrar durante al menos 30 min (para los brotes fuertemente deshidratados más largos tiempos de equilibrio puede ser necesario). Después de la equilibración, especial la hoja superior e inferior y la medida inicial hoja Ψ (Ψ = O) con una cámara de presión. Descartar la sesión si la diferencia en la hoja Ψ de esos dos hojas es mayor que 0,1 MPa (para stronGly hojas deshidratadas, este rango puede ser extendido a 0,3 MPa). La tercera hoja se utiliza entonces para determinar K hoja y s g con la EFM, siguiendo los pasos 1.2 -1.18 anteriores. Notablemente, E estado estacionario se puede conseguir incluso para las hojas que han sido severamente hojas deshidratadas, como estomas todavía abrir y generar valores sustancialmente más altas que la conductancia cuticular 17 g s. Para construir las curvas de vulnerabilidad hidráulicos, calcular hoja K utilizando la final Ψ como en el paso 1,16, y luego la trama K valores de hoja contra el que sea más bajo, o Ψ Ψ o final, es decir, el más fuerte deshidratación experimentada por la hoja durante el experimento (= Ψ más bajo). De manera similar, la disminución de g s en respuesta a la deshidratación hoja puede ser determinada por el trazado g s contra más bajo Ψ. El trabajo previo ha SH propio que la deshidratación induce al menos parcialmente la disminución irreversible de K foliar y g s 14,16. Se recomienda obtener al menos 6 valores foliares de K por intervalo de 0,5 MPa de Ψ más bajo (este intervalo puede reducirse a 0,25 MPa si la especie que se está trabajando es muy vulnerable a la deshidratación). Realizar prueba de Dixon outlier en los valores foliares de K para cada intervalo de agua 0,5 MPa de potencial más bajo Ψ para eliminar los valores extremos de la curva de vulnerabilidad 23. Dado que las especies difieren en sus respuestas de K foliar y s g a la deshidratación 14,16, aptos funciones diferentes para cada especie y seleccionar la máxima verosimilitud (menor valor de AIC, ver 14 para más detalles). Se recomienda fijar al menos cuatro funciones utilizadas anteriormente en la literatura: lineal (pg "fo: content-width =" 1.4in "fo: src =" / files/ftp_upload/4179/4179eq3highres.jpg "/>), sigmoidal ( ), Logística ( ) Y exponencial ( ). 3. Los resultados representativos La disminución de la conductancia hidráulica hoja con deshidratación varía fuertemente entre especies (Fig. 1). Sequía especies sensibles experimentan un descenso más fuerte en potenciales hídricos menos negativas que las especies más tolerantes a la sequía, cuando se mide bajo alta irradiación solar (PAR> 1.000 mol m -2 • • s -1). El aguapotencial de pérdida del 80% de la conductividad hidráulica (P 80) para mesic hierba Helianthus annuus fue de 3 MPa menos negativa que la de Heteromeles arbutifolia, nativa de California chaparral. Heteromeles arbutifolia respondió linealmente a la disminución en el potencial de agua, mientras que Helianthus annuus mostró un no disminución lineal. Tanto la conductancia estomática (g s) y conductancia de la hoja hidráulica (K hoja) también puede responder dramáticamente a la radiación (Fig. 2). Para Raphiolepis indica, la conductancia estomática disminuyó fuertemente con la deshidratación de las hojas medidos bajo alta irradiación solar (PAR> 1.000 mol m -2 • • s -1) y bajo la luz de laboratorio (PAR <6 mmol m -2 • s -1). bajo alta irradiación, hojas mide con el efm que había sido deshidratada al potencial del agua es típico para bien iluminado leaves en plantas intactas a mediados de día mostró similar g como medidas las un porómetro (estrella la fig. 2). particular, máxima hidratación, k foliar fue cuatro veces mayor expuestas alto baja irradiación (11 frente 2,8 -1 mpa -1), y por lo tanto mostraron una respuesta más fuerte luz pozo hidratados s. además, se redujo fuertemente deshidratación. p 80 0,93 menos negativo condiciones irradiancia baja. figura 1. curvas hidráulicas vulnerabilidad sequía sensible (arriba) tolerantes (abajo) especies (14,24). cada punto representa pecadogle medición conductancia hoja hidráulica (k foliar) separada método evaporación flujo (efm). barras verticales representan perdido 80% inicial (p 80). mejores funciones ajuste utilizando verosimilitud trazan ambas especies. 2. estomática (g s) disminución hídrico raphiolepis indicador vs (de 16). (par> 1,000 y <6 respectivamente.