Mesure de la conductance hydraulique foliaire et la conductance stomatique et de leurs réponses à d'irradiance et de déshydratation en utilisant la méthode par évaporation Flux (EFM)

1. La conductance hydraulique pour mesurer Feuille Feuilles hydratés (K max) Recueillir des pousses de préférence le soir ou la nuit de telle sorte que les tensions du xylème sont faibles, couper dans l'air et les placer dans un sac en plastique noir fourré avec du papier absorbant humide. Dans le laboratoire, recouper au moins deux noeuds de la fin de chaque prise de vue sous l'eau. Laissez tourner réhydrater pendant la nuit dans de l'eau pure, ou toute autre solution doit être utilisé pour les mesures de feuilles K. Eau ultra-pure est recommandée comme solution de flux de moins que les impacts des différentes solutions doivent être étudiées comme un facteur. Couper la feuille de la pousse avec une lame de rasoir propre solution de flux de sous partiellement dégazé. Eau ultra-pure est recommandée comme solution de flux de moins que les impacts des différentes solutions doivent être étudiées comme un facteur. Nous vous recommandons de dégazage de la solution du jour au lendemain dans un flacon à l'aide d'une pompe à vide, mais d'autres méthodes peuvent être employées. Wrap pré-étiré autour du parafilm petioLe pour assurer une bonne étanchéité entre le pétiole et des tubes. Cette étape est particulièrement utile pour les non-rondes pétioles, que l'emballage parafilm supplémentaire aidera autour du pétiole pour s'adapter à l'intérieur du tube. Pâte dentaire peut être appliquée à l'emballage avant de le pétiole parafilm pour remplir des rainures dans les pétioles. Branchez la feuille de tube en silicone sous l'eau ultrapure pour empêcher l'air entrant dans le système. Que la feuille est soulevée au-dessus de la source d'eau, l'eau dans le tube est sous pression sub-atmosphérique, et donc l'étanchéité est bonne si aucun air est aspiré dans le tube pendant la mesure. Sinon pour sceller le pétiole directement dans le tube de silicone, un raccord à compression avec joint en caoutchouc peut être utilisé (par exemple, (Omnifit A2227 alésage adaptateur; Omnifit, Cambridge, Royaume-Uni); cette approche est utile pour pétioles avec des formes particulièrement complexes, ou pour les brins d'herbe , qui peut être enroulé autour d'une tige de verre et scellé avec le raccord à compression. Lorsque cela est possible, l'étanchéité du pétiole directement dans sctubes licone a l'avantage d'être rapide et laissant une jonction pétiole-tube qui est transparent, ce qui permet bulles pour être plus facile à voir. Le tube relie la feuille de tuyau dur fonctionnant dans un cylindre gradué sur une balance (résolution ± 10 ug), qui enregistre les données toutes les 30 secondes à un ordinateur (par exemple en utilisant "Lien Balance" Logiciel; Mettler-Toledo GmbH, Greifensee, Suisse) pour le calcul de la vitesse d'écoulement à travers la feuille. Les feuilles doivent être tenus à la hausse de surface ventrale dans des cadres de bois enfilées avec une ligne de pêche au-dessus d'un ventilateur grande boîte et sous une source de lumière (> 1,000 mol • m 2 • s -1 rayonnement photosynthétique actif de haute irradiance mesures), légèrement au-dessus du niveau de le ménisque dans l'éprouvette graduée. La feuille doivent être placées au-dessus de l'eau dans la colonne graduée à faire en sorte que l'eau en mouvement à la lame est entraînée par la transpiration, et ne pénètre pas dans la feuille sous pression due à la gravité, de même quele cas si la lame a été placée au-dessous du ménisque de l'eau dans le cylindre. Les petits récipients remplis avec une serviette en papier humide sont placés à l'intérieur de la chambre d'équilibrage pour assurer l'équilibre de l'air dans l'eau est saturé, ce qui évite l'évaporation de la source d'eau dans l'atmosphère de la balance. Cette possibilité peut être vérifié en mettant fin à circuler dans la feuille à l'aide d'une vanne robinet à quatre voies dans le tube, et en vérifiant que la masse de la bouteille d'eau sur la balance ne diminue pas. Placez un récipient transparent rempli d'eau Pyrex dessus de la feuille pour absorber la chaleur de la lampe. Maintenir la température des feuilles entre 23 ° C et 28 ° C tout au long de l'expérience en ajoutant plus d'eau froide dans le récipient en Pyrex tels que la lampe chauffante ne chauffe pas le récipient en Pyrex suffisamment pour réchauffer l'air autour de la feuille ci-dessous. Laisser la feuille de transpirer sur l'appareil pendant au moins 30 minutes, donnant ainsi suffisamment de temps pour s'acclimater à fort ensoleillement, et pour l'affichageonnellement jusqu'à ce que le débit se stabilise, sans tendance à la hausse ou à la baisse, et avec un coefficient de variation <5% pour au moins les mesures prises 5-10 à intervalles de 30 sec de débit. Il est essentiel pour le débit pour atteindre un état ​​d'équilibre parce que cette méthode suppose une feuille stable Ψ. Des études antérieures, ces critères sont suffisants pour la stabilisation du débit (E), Ψ des feuilles et K; tests avec des périodes de mesure plus après écoulement stable a été créé n'a montré aucune relation de la feuille de la maternelle à la durée de la mesure pour chacun des sept espèces d'un large gamme de capacité feuilles 17,18. Stabilisation prend généralement 30 minutes ou moins, mais chez certaines espèces peuvent nécessiter plus d'une heure pour certaines espèces. Remarque: Lorsque le débit est très faible (<8 pg s -1), la stabilité peut être déterminée en utilisant la moyenne mobile des cinq derniers intervalles sec 30. </p> Jeter des mesures si le débit change brusquement, que ce soit en raison de la fermeture des stomates soudaine, ou des fuites apparente du joint ou de blocage dans le système par des particules ou des bulles d'air. Lorsque le débit se stabilise, enregistrer la température des feuilles d'un thermocouple. Enlever rapidement la feuille de la tubulure, la limande sécher le pétiole et placer la feuille dans un sac refermable qui avait été précédemment expiré en, pour arrêter la transpiration. Laissez la feuille de s'équilibrer dans son sac pendant au moins 20 min. La moyenne des 10 dernières mesures de débit. Ce sera votre mesure E. Lorsque la feuille est équilibrée, mesurer le potentiel final de feuilles d'eau (Ψ final) avec une chambre de pression. Mesurer la surface foliaire avec un scanner à plat et un logiciel de traitement d'image, ou avec un appareil de mesure de surface foliaire. K feuilles est calculé comme E / ΔΨ-feuille (où ΔΨ feuille final = Ψ </sub> – 0 MPa) et plus normalisée par la surface foliaire. Les unités sont en mmol m -2 s -1 MPa -1. Parce que la feuille est positionnée juste au-dessus du niveau de l'eau dans la colonne graduée, l'effet de la gravité dans la réduction de la pression de l'eau entrant dans la feuille serait négligeable, notamment par rapport à la dernière Ψ, qui est toujours> -0,1 MPa. Pour corriger les variations de K feuille induite par la dépendance de la température 15,19,20 viscosité de l'eau, de normaliser les valeurs K des feuilles de 25 ° C à l'aide de l'équation suivante: Conductance stomatique (g s) peut être déterminée en tant que E divisée par la différence feuille à la pression de vapeur de l'air, ce qui équivaut à la vapeur pressudéficit re (VPD), déterminée à l'aide d'un capteur de température et d'humidité relative adjacente à la lame. VPD est calculée en utilisant l'équation 21 suivant où RH est l'humidité relative, VP est la pression de vapeur saturante de l'air (en kPa, en fonction de la température, selon l'équation Arden Buck 22), et la pression atmosphérique PA (en kPa). 2. Mesure de la conductance foliaire hydraulique pour feuilles déshydratées Recueillir des pousses de préférence le soir ou la nuit de telle sorte que les tensions du xylème sont faibles, couper dans l'air et les placer dans des sacs en plastique remplis de sombres avec des serviettes de papier humides. Dans le laboratoire, recouper au moins deux noeuds de la fin de chaque prise de vue sous l'eau. Laissez tourner réhydrater pendant la nuit dans de l'eau pure, ou toute autre solution à utiliser pour le Kmesures af. Eau ultra-pure est recommandée comme solution de flux de moins que les impacts des différentes solutions doivent être étudiées comme un facteur. Coupez les pousses en segments avec au moins trois feuilles sous l'eau ultrapure et déshydrater pousses avec un ventilateur pour différentes périodes de temps à une plage de valeurs Ψ feuilles. Une fois que les pousses sont déshydratés, placez sacs refermables (Whirl-Pak; Nasco, Fort Atkinson, WI, USA) qui ont été précédemment expiré en) autour de chaque feuille de la pousse, puis placez tout le tournage dans un grand sac refermable avec du papier humide serviette. Laissez le tournage s'équilibrer pendant au moins 30 min (pour les pousses fortement déshydratées temps d'équilibrage plus longs peuvent être nécessaires). Après équilibrage, la feuille d'accise haut et en bas et de mesure initiale Ψ feuille (= Ψ o) à l'aide d'une chambre de pression. Jeter le tournage, si la différence de la feuille Ψ de ces deux feuilles est supérieure à 0,1 MPa (de stronfeuilles gly déshydratés, cette gamme peut être étendue à 0,3 MPa). La troisième feuille est ensuite utilisé pour déterminer K feuilles et g s avec l'EFM, en suivant les étapes ci-dessus 1.2 -1.18. Notamment, l'état d'équilibre E peut être obtenu même pour les feuilles qui ont été sévèrement déshydratés feuilles, comme les stomates d'ouvrir et de générer des valeurs sensiblement plus élevées que la conductance cuticulaire 17 g s. Pour construire des courbes de vulnérabilité hydrauliques, calcul de feuille de K en utilisant la finale Ψ comme à l'étape 1.16, puis des valeurs dans K feuilles contre celui qui est le plus faible, Ψ Ψ o ou final, à savoir la plus forte déshydratation subie par la feuille pendant l'expérience (= Ψ plus bas). De même, la baisse de g s en réponse à la déshydratation des feuilles peut être déterminée en traçant g s contre plus bas Ψ. Des travaux antérieurs a sh propre que la déshydratation induit au moins partiellement la baisse irréversibles K feuilles et g 14,16 s. Nous vous recommandons d'obtenir au moins 6 feuilles valeurs K par intervalles de 0,5 MPa de Ψ plus bas (cet intervalle peut être réduit à 0,25 MPa si les espèces avec lesquelles vous travaillez est vraiment vulnérable à la déshydratation). Effectuer Dixon aberrant de test sur ​​les valeurs de K feuilles pour chaque intervalle de 0,5 MPa potentiel hydrique des plus faibles Ψ pour éliminer les valeurs aberrantes de votre courbe de vulnérabilité 23. Parce que les espèces diffèrent dans leurs réponses de K foliaire et à la déshydratation g s 14,16, s'adapter à des fonctions différentes pour chaque espèce et sélectionnez le maximum de vraisemblance (valeur la plus faible AIC, voir 14 pour les détails). Nous vous recommandons de montage au moins quatre fonctions précédemment utilisés dans la littérature: linéaire (pg "fo: content-width =" 1.4in "fo: src =" / files/ftp_upload/4179/4179eq3highres.jpg "/>), sigmoïde ( ), Logistique ( ) Et exponentiel ( ). 3. Les résultats représentatifs Le déclin de la conductance hydraulique feuille avec déshydratation varie fortement selon les espèces (Fig. 1). Espèces sensibles à la sécheresse expérience d'un recul plus marqué à des potentiels moins négatifs d'eau que les espèces plus tolérantes de sécheresse, lorsqu'elle est mesurée sous fort éclairement (PAR> 1,000 mol • m -2 • s -1). L'eaupotentiel à 80% de perte de conductivité hydraulique (P 80) pour mésique plante Helianthus annuus était de 3 MPa moins négatif que celui de Heteromeles arbutifolia, originaire de Californie, chaparral. Heteromeles arbutifolia répondu de façon linéaire à la baisse du potentiel hydrique, tandis que Helianthus annuus ont montré une non linéaire déclin. Les deux conductance stomatique (g s) et la feuille de conductance hydraulique (K feuilles) peuvent aussi répondre de façon spectaculaire à irradiance (Fig. 2). Pour Raphiolepis indica, la conductance stomatique a fortement diminué avec la déshydratation des feuilles mesurées sous fort éclairement (PAR> 1,000 mol • m -2 • s -1) et sous la lumière de laboratoire (PAR <6 mol • m -2 s -1). sous fort éclairement, les feuilles mesurée avec l'efm qui a été déshydraté au potentiel de l'eau est typique pour bien éclairé leaves sur plantes intactes à la mi-journée montré similaire g comme des mesurées une poromètre (étoile dans fig. 2). notamment, hydratation maximale, k feuille était quatre fois plus élevé exposées haut faible éclairement (11 vs 2,8 mmol -1 mpa -1), et donc ont réponse forte lumière hydratés que s. en outre, vertu ensoleillement, feuilles, diminué fortement déshydratation. le p 80 0,93 moins négative haute éclairement. figure 1. courbes vulnérabilité hydrauliques période sécheresse sensible (en haut) un tolérantes bas) espèces (à partir 14,24). chaque point représente péchégle mesure conductance hydraulique (k feuilles) individuelle utilisant procédé par évaporation flux (efm). barres verticales représentent laquelle perdu 80% foliaire initiale (p 80). meilleures fonctions d'ajustement l'aide du maximum vraisemblance sont tracées deux espèces. 2. stomatique (g s) hydrique baisse indicateurs mesurés raphiolepis irradiance (de 16). (par> 1.000 et <6 respectivement.