Измерение листьев гидравлические проводимости и проводимости устьиц и их реакции на освещенность и обезвоживание Использование метода испарительного Flux (EFM)

1. Измерение листьев гидравлические проводимости для Гидратированный листья (K макс) Сбор побеги желательно в вечернее или ночное время, что ксилемы напряженность низкий, разрезать воздух и поместить в темное пластиковые мешок с мокрыми бумажными полотенцами. В лаборатории, Recut по крайней мере, двумя узлами в конце каждой съемки под водой. Пусть стреляют увлажняет ночь в чистой воде, или другие решения, которые будут использоваться для измерения K листа. Сверхчистой воды рекомендуется в качестве потока решений, если последствия различных решений должны быть исследованы как фактор. Разрежьте лист от побега с новым лезвием бритвы под частично дегазированной потока раствора. Сверхчистой воды рекомендуется в качестве потока решений, если последствия различных решений должны быть исследованы как фактор. Мы рекомендуем дегазации решение в течение ночи в колбе с помощью вакуумного насоса, но и другие методы могут быть использованы. Wrap предварительно растянутой парафильмом вокруг petioле, чтобы обеспечить хорошее уплотнение между черешком и трубопроводов. Этот шаг является особенно полезным для некруглой черешках, как упаковка дополнительные парафильмом поможет вокруг черешка, чтобы поместиться внутри трубки. Стоматологическая паста может быть применена к черешка до обертывания парафином, чтобы заполнить пазы в черешках. Подключите листа на силиконовой трубки под сверхчистой воды для предотвращения попадания воздуха в систему. Как листа поднимается над источником воды, воды в трубопроводе находится под давлением ниже атмосферного, и таким образом уплотнение хорошо, если воздух не втягивается в трубку во время измерения. В качестве альтернативы герметизации черешках непосредственно в силиконовые трубки, компрессионный фитинг с резиновой прокладкой могут быть использованы (например, (Omnifit A2227 отверстие адаптера; Omnifit, Кембридж, Великобритания); такой подход полезен для черешки с особенно сложной формы, или травинки , который можно обернуть вокруг стеклянного стержня и скреплено компрессионный фитинг. Когда это возможно, герметизации черешок непосредственно в сиlicone трубка имеет то преимущество, что быстрое и оставляя черешок НКТ узел, который является прозрачным, что позволяет пузыри, чтобы быть более легко видеть. Трубка соединяет лист на жесткий трубопровод работает в мерный цилиндр на балансе (± 10 мкг разрешение), которое записывает данные каждые 30 секунд на компьютере (например, с помощью «Баланс Link" программное обеспечение; Mettler-Toledo GmbH, Greifensee, Швейцария) Для расчета расхода через листья. Листья должны быть проведены адаксиальной поверхностью вверх в лес кадры с нанизанными на леску над большой поклонник коробки и под источником света (> 1000 мкмоль • м 2 • с -1 фотосинтетически активной радиации высокой освещенности измерения), что несколько выше уровня мениска в мерный цилиндр. Лист должен быть помещен над водой в мерный цилиндр, чтобы убедиться, что движение воды в лист обусловлен транспирации, и не входящие в лист под давлением силы тяжести, равно как ив случае, если лист были помещены ниже мениска воды в цилиндре. Малый контейнеров с мокрым бумажным полотенцем должны быть размещены внутри баланс камеры для обеспечения воздухом в балансе насыщен водой, что позволяет избежать испарения с источником воды в атмосферу в балансе. Эта возможность может быть проверена путем прекращения потока в слой с использованием четырех-ходовой кран клапан в трубы, и убедившись, что масса воды цилиндр на баланс не уменьшается. Поместите прозрачный контейнер Pyrex заполнен водой выше листьев для поглощения тепла от лампы. Поддержание лист температуре от 23 ° C и 28 ° C в течение всего эксперимента, добавляя больше холодной воды в контейнер Pyrex, что тепла лампы не нагреваются контейнер Pyrex достаточно, чтобы нагреть воздух вокруг листьев ниже. Разрешить листа к выяснится на аппарат в течение по крайней мере 30 минут, что дает достаточно времени, чтобы акклиматизироваться к высокой освещенности, а также дополнительonally, пока расход стабилизируется, не вверх или вниз тенденция, и с коэффициентом вариации <5%, по крайней мере, 5-10 измерений, проведенных на 30-секундными интервалами поток. Важно, чтобы скорость потока для достижения устойчивого состояния, потому что этот метод предполагает стабильное лист Ψ. Предыдущие исследования показали, эти критерии должны быть достаточными для стабилизации расхода (E), Ψ листа и листа K; тесты с более длинными периодами измерения после стабильный поток был создан показали никакого отношения листа K для измерения времени для каждого из семи видов широком Диапазон листьев емкостью 17,18. Стабилизация обычно занимает 30 минут или меньше, но у некоторых видов может потребоваться более часа для некоторых видов. Примечание: При расходе очень низкой (<8 мкг с -1), стабильность может быть определена с помощью скользящего среднего за последние пять каждые 30 сек. </p> Откажитесь измерений, если поток внезапно меняется, либо из-за внезапного закрытия устьичных, или видимая утечка из уплотнений или блокировка в системе частиц или пузырьков воздуха. Когда поток стабилизируется, записывать лист температуры с помощью термопары. Быстро удалить лист из трубки, мазок высушить и поместить черешок листа в герметичный мешок, который ранее был выдохнул, чтобы остановить испарение. Пусть слой равновесие в своей сумке, по крайней мере 20 мин. Средний последних 10 измерений расхода. Это будет ваш E измерения. Когда лист находится в равновесии, измерить окончательный потенциал воду листьев (Ψ финал) с напорной камеры. Измерьте площадь листьев с планшетного сканера и программного обеспечения для обработки изображений, или с метра площади листа. К лист рассчитывается как E / ΔΨ-лист (лист, где ΔΨ = Ψ окончательное </SUB> – 0 МПа) и далее нормированной площади листа. Единицы в ммоль м -2 с -1 МПа -1. Потому что листья расположены чуть выше уровня воды в мерный цилиндр, действие силы тяжести в снижении давления воды на входе в лист будет незначительным, особенно по отношению к Ψ финал, который всегда> -0,1 МПа. Для коррекции изменений в K листа индуцированных температурную зависимость вязкости воды 15,19,20, стандартизировать значения K листа до 25 ° C с помощью следующего уравнения: Проводимости устьиц (г) может быть определена как E, деленная на лист-воздух паров перепад давления, что эквивалентно паре давлеRe дефицит (ДДП), определяется с помощью температуры и относительной влажности датчик рядом с листа. ДДП рассчитывается по следующей формуле 21 где RH является относительной влажности, вице-президент является давление насыщенных паров в воздухе (в кПа; зависимости от температуры, в соответствии с уравнением Arden Buck 22), А. П. атмосферного давления (в кПа). 2. Измерение листьев гидравлические проводимости для обезвоженной Листья Сбор побеги желательно в вечернее или ночное время, что ксилемы напряженность низкий, разрезать воздух и поместить в темное пластиковые мешки с мокрыми бумажными полотенцами. В лаборатории, Recut по крайней мере, двумя узлами в конце каждой съемки под водой. Пусть стреляют увлажняет ночь в чистой воде, или другие решения, которые будут использоваться для K леAF измерений. Сверхчистой воды рекомендуется в качестве потока решений, если последствия различных решений должны быть исследованы как фактор. Вырезать побеги на отрезки по меньшей мере тремя листьями под сверхчистой воды и обезвоживанию побеги с вентилятором для различных периодов времени в диапазоне значений Ψ листа. Как только побеги обезвоженной, разместить герметичные мешки (Вихрь-Pak; Nasco, Форт-Аткинсон, Висконсин, США), которые были ранее в выдыхаемом) вокруг каждого листа побега, а затем поместить весь стрелять в большой герметичный мешок с мокрой бумаге полотенце. Пусть стреляют равновесия в течение по крайней мере 30 минут (для сильно обезвоженной побегов более длительное время уравновешивания может быть необходимым). После уравновешивания, акцизы верхнего и нижнего листа и мерой начальной Ψ лист (Ψ = O) с помощью барокамеры. Откажитесь от побега, если разница в лист Ψ этих двух листьев более 0,1 МПа (для стронGly обезвоженных листьев, этот диапазон может быть расширен до 0,3 МПа). Третий лист затем используется для определения K листьев и д ы с EFM, следующие шаги 1,2 -1,18 выше. Примечательно, что устойчивый E состоянии может быть получена даже листья, которые были сильно обезвоженной листья, как устьица остаются открытыми и генерировать значения G S существенно выше, чем кутикулярной проводимости 17. Для построения кривых гидравлических уязвимости, вычислить K листа помощью Ψ финал, как в шаге 1,16, а затем сюжет K листа значения против зависимости от того, низкая, Ψ Ψ о или окончательный, т. е. сильным обезвоживанием испытывают листа в ходе эксперимента (= Ψ самый низкий). Кроме того, снижение г с в ответ на обезвоживание листьев может быть определена путем построения г с против Ψ низкая. Предыдущая работа имеет ш собственные, что обезвоживание вызывает по меньшей мере частично необратимым снижением K листьев и г с 14,16. Мы рекомендуем получения по меньшей мере 6 K листа значения в 0,5 МПа интервал Ψ низкая (этот интервал может быть сокращен до 0,25 МПа, если вида вы работаете с действительно уязвимы к обезвоживанию). Выполните Диксон выброса тест на значениях K лист для каждой 0,5 МПа водный потенциал интервал Ψ низкая для удаления выбросов от вашей уязвимости кривой 23. Потому что виды различаются в своих ответах К листьев и г а к обезвоживанию 14,16, подходят различные функции для каждого вида и выбрать максимального правдоподобия (AIC низкая стоимость; см. 14 для подробностей). Мы рекомендуем установку по меньшей мере четыре функции, которые ранее использовались в литературе: линейный (ГУ "FO: содержание ширина =" 1,4 дюйма "FO: SRC =" / files/ftp_upload/4179/4179eq3highres.jpg "/>), сигмоидальных ( ), Логистика ( ) И экспоненты ( ). 3. Представитель Результаты Падение листьев гидравлической проводимости с обезвоживанием сильно варьирует у разных видов (рис. 1). Засуха чувствительных видов испытывать сильное снижение на менее негативные потенциалы воды, чем более засухоустойчивых видов, при измерении в условиях высокой освещенности (PAR> 1000 мкмоль • м -2 • с -1). Водыпотенциал на 80% потерь гидравлической проводимостью (P 80) для мезоатомов травы Helianthus Annuus было 3 МПа менее негативно, чем Heteromeles arbutifolia, родом из Калифорнии колючий кустарник. Heteromeles arbutifolia ответил линейно на снижение водного потенциала, в то время как Helianthus Annuus показали, не -линейное снижение. Оба проводимости устьиц (г) и листьев гидравлические проводимости (K лист) могут также реагировать на резко излучения (рис. 2). Для Raphiolepis показателей, проводимости устьиц сильно сократилось с обезвоживанием для листьев измеряется в условиях высокой освещенности (PAR> 1000 мкмоль • м -2 • с -1) и при свете лаборатории (PAR <6 мкмоль • м -2 • с -1). При высокой освещенности, листья измеряли с EFM, которые были обезвоженной к воде потенциал, который характерен для хорошо освещенных LeaVES на интактных растений в середине дня показал аналогичный G S, как и для листьев измеряется на интактных растений с порометров (звезда на рис. 2). Примечательно, что для листьев при максимальной гидратации, K листа была в четыре раза выше, листья подвергаются воздействию высоких, чем низкая освещенность (11 против 2,8 ммоль м -2 с -1 МПа -1), и, следовательно, K листьев показал более сильный свет ответ в хорошо гидратированных листьев, чем г с. Кроме того, в условиях высокой освещенности, K листа сократился более тесные связи с обезвоживанием. P 80 был 0,93 МПа менее негативно, чем при высокой низкой освещенности. Рисунок 1. Листьев гидравлического кривые уязвимости для засухи чувствительных (вверху) и устойчивых к засухе (внизу) видов (от 14,24). Каждая точка представляет собой грехGLE измерения листа гидравлические проводимости (K листа) на отдельном листе методом испарения потока (EFM). Вертикальные полосы представляют собой водный потенциал, при котором виды потеряли 80% от начальной листом гидравлические проводимости (P 80). Идеально подходит функций с помощью максимального правдоподобия построены для обоих видов. Рисунок 2. Реакции проводимости устьиц (г) и листьев гидравлической проводимости (K листа) к снижению потенциального листьев вода для Raphiolepis показатели измеряются при высоком против низкой освещенности (из 16). (PAR> 1000 и <6 ммоль • м -2 • с-1). Каждая точка представляет собой одно измерение на отдельном листе методом испарения потока (EFM), с белой и черной точек, представляющих листьев измеряется в условиях высокой и низкой освещенности соответственно. Уравнения для устьичного кривых проводимости в высоком против низкой освещенности: и . Уравнения для уязвимости в кривых высокими и низкими освещенности: и . Серая звезда в верхней панели представляет собой среднее ± станцииndard ошибка с г листьев и водный потенциал измеряется на листьях интактных растений в середине дня с порометров. Серые и черные вертикальные полосы в нижней панели представляют собой водный потенциал, при котором виды потеряли 80% от начальной листом гидравлические проводимости (P 80) при высокой и низкой освещенности соответственно.