עבודה זו נתמכה על ידי משרד החקלאות מימון ללא צורך במיקור חוץ.

1. הכנה
<ol><li>לאסוף ציוד, חומרים ותוכנות להקליט ולעבד את הוידאו של הצמח קפוא.<ol>
<li>להתחיל מקפיא לתכנות על-ידי הגדרת מתג ההפעלה עלוהגדר את הטמפרטורה 0 ° C. תוכנית ההקפאה כדי להגיע-8 ° C-h 1 ° C.</li>
	</ol>
</li>
	<li>במקום אחד בן 6 שבועות תות צמח עם 2-5 פרחים גדל בתוך מיכל 1 ליטר למקפיא.</li>
	<li>להגדיר 2 מצלמות IR (למשל, מצלמות פליר T620) באמצעות רצועות הצמדה גוש עץ קטן כדי לייצר את הזווית הנכונה התכנסות של העדשות. הערה: המרחק האופטימלי מרחב המרכז של עדשות המצלמות 2 נחשבת בדרך כלל להיות זהה המרחק בין העיניים1 או כ- 7 ס מ.</li>
	<li>הר שתי המצלמות ג'ק מעבדה 10 x 10 ס מ, מיקום השקע במקפיא קרוב מספיק למפעל כדי לאפשר לתמונה להיות ממוקד. התאם את המצלמות אנכית או אופקית כך מאותו חלק של הצמח הוא גלוי של שתי מצלמות. השתמש את ג'ק למיקום שתי המצלמות אנכית בצורה כזאת, כי 2 תמונות מכילים את כל המפעל, חלק של הקרקע.</li>
	<li>לחבר את 2 מצלמות באמצעות מחבר USB לשקעים USB במחשב.</li>
	<li>חבר את השקעים ג / 2 שתי מצלמות כדי לאפשר ניטור רציף של הצמחים.</li>
</ol>2. המחשב וההתקנה תוכנה להקלטה
<ol><li>פתיחת 2 חלונות (1 חלון לכל מצלמה) של התוכנה על-ידי לחיצה כפולה על הסמל של התוכנה מצלמת אינפרא-אדום 2 x. בצע את ההוראות בתפריט ' עזרה ' כדי לחבר את המצלמה שמאלה בחלון השמאלי ואת המצלמה ימינה בחלון הנכון. הערה: הפרטים עבור שימוש בתוכנה ניתן לגשת דרך התפריט ' עזרה '. לוח מונוכרומטי היא המתאימה ביותר עבור דוגמה זו עקב הצורך בשימוש אדום-כחול לציפוי רינדור 3D.</li>
	<li>פתח את התוכנה ללכידת מסך על-ידי לחיצה כפולה על הסמל עבור התוכנית. להתאים את המסגרת לכידת על ידי לחיצה וגרירה המסגרת אז זה כולל שתי מצלמות כדי לאפשר של לכידת מסך של שתי מצלמות בו זמנית. הערה: מסך לכידת זרם הווידאו של שתי מצלמות בו זמנית חיוני משום שהוא מאפשר סנכרון מושלם של תצוגות שמאלה וימינה.</li>
	<li>להקליט הוידאו בדרגות 3-h עיבוד קל בתוכנת עיבוד וידאו. הערה: זה בלתי אפשרי לדעת בדיוק מתי הצמח יהיה להקפיא, לכן חשוב להקליט זמן מה לפני האירוע ההקפאה. האפשרות להקליט בקטעים היא תכונה של תוכנה זו, לכן מומלץ כי זה מוגדר כדי להקליט במשך 3 שעות. התוכנה לשמור באופן אוטומטי את ההקלטה 3-h, ולאחר מכן להתחיל הקלטות חדשות. הקובץ עבור כל 3-h הקלטה אוטומטית יינתן רצף מספרי אחרי השם. כל קובץ וידאו יהיו בין 10 ל- 20 GB, אז ודא כי מספיק שטח זמין בדיסק קשיח עבור קבצים מרובים בסדר גודל כזה.</li>
	<li>הפעלת התוכנית מקפיא על-ידי בחירת להפעיל התפריט בקר ולהתחיל לכידת מסך. לאחר מכן לחץ על לחצן Rec על החלון. ודא כי החלוקה לרמות מציג את האזור של המסך בשבי הופך לאדום.</li>
	<li>להקליט את הצמח תות שדה קפוא ל- 8 ° C והחזק את הטמפרטורה של מקפיא לשעה.</li>
	<li>להעלות את הטמפרטורה של המקפיא-2 ° C h עד במקפיא +2 מעלות צלזיוס. לעצור את ההקלטה. הערה: הכוללת הקפאת הזמן היא 14 h.</li>
	<li>המר את הקבצים עניין מתבנית .mp4 .mov באמצעות תוכנת המרה של הקובץ. הערה: במקרה זה, קובץ h 3 יחיד המכיל אירועים ההקפאה 1 או יותר ייעשה שימוש.</li>
</ol>3. עיבוד וידאו באמצעות סרטון הדמיה תוכנה
הערה: תוכנות ליצירת תמונות וידאו ייעשה שימוש בדוגמה זו. הדרכות כיצד להשתמש בתוכנה זמינים באינטרנט. דוגמה זו יניחו ידע בסיסי של התוכנה. ההנחה היא ההבנה של מונחים כגון "קומפוזיציה", "שכבה", ו "לעיבוד תור", כמו גם לוחות שונים, כיצד לטפל בהם.
<ol><li>לחץ פעמיים במקום כלשהו בתוך החלונית ' פרוייקט ' כדי לייבא את הקובץ. mov עניין תוכנת הדמיה, גרור את הקובץ אל הסמל ' קומפוזיציה ' בחלק התחתון של החלונית ' פרוייקט '. ואז לשמור את הפרוייקט לאותה תיקיה המכיל קטעי וידאו מקוריים. הערה: וידאו מוקלט יהיה גלוי בחלונית התצוגה המקדימה.</li>
	<li>לחץ על סמל האזור של עניין לאורך החלק התחתון של חלון התצוגה המקדימה, באמצעות הסמן, מתאר רק את ההקלטה מן המצלמה השמאלית.</li>
	<li>גרור על אותו סרטון .mov הסמל הרכב כדי ליצור הרכב השני של אותו סרטון. חזור על שלב 3.3, אבל הפעם, השתמש הסמן כדי לבחור רק המצלמה ימינה.</li>
	<li>בחר את הרכב > חיתוך מבנה שכבות האזור של אינטרס עבור התצוגה השמאלי. חזור על הפעולה עבור התצוגה. לשנות את הרכב אחד כדי לציין שהוא ימין ועל שמאל.</li>
	<li>לסמן את הרכב השמאלי על-ידי לחיצה על זה, בתפריט הראשי בחלק העליון, בחירת הרכב > הוספה לתור רינדור.</li>
	<li>בתור רינדור, לחץ על מודול וודא כי הסרטון יוצג ככתב וידאו (למשל, וידאו QuickTime). לחצו על ' קביעות רינדור ' כדי להפחית את הרזולוציה כדי לאפשר של רינדור מהיר יותר. לחץ על הפלט, שם וידאו תות שמאל, ולשמור אותו באותה תיקיה שבה את ההקלטה המקורית ואת הפרוייקט. לחץ על שמורולאחר מכן לחץ על לחצן רינדור בצד הימני העליון של החלונית ' רינדור '.</li>
	<li>חזור על צעד 3.6 ההרכב תות ימינה .</li>
	<li>לחץ פעמיים על החלונית ' פרוייקט ' ויבא תות תות ימינה ושמאלה קטעי וידאו כי היו רק שניתנו.</li>
	<li>להדגיש שני סרטוני הווידאו ולגרור אותם אל הסמל ' קומפוזיציה ' בחלק התחתון של החלונית ' פרוייקט '. במסך הנפתח מבקש עדיין משך, הזן 3 באפסים 5 עבור משך 3-h. הערה: שני סרטוני הווידאו, בדיוק מסונכרנת, תהיה בחלונית ' פרוייקט ', אך רק הווידאו העליון בפאנל הקומפוזיציה יהיה גלוי.</li>
	<li>כדי להציג את התמונה השנייה, לחץ על גלגל העין קטן כדי לבטל את השכבה. הקש שליטה/W כדי לאפשר פקד המסתובבת של התמונות בחלונית התצוגה המקדימה באמצעות הסמן. באמצעות הסמן, לחיצה על השכבה העליונה, להתאים את ההיבט המסתובבת של החלק העליון או התחתון התצוגה כדי לוודא גם תמונות נמצאים באותו מישור הסיבוב. ואז להתאים את המטוס X ו- Y ישירות בתוך קוד המקור של משקפי 3D.</li>
	<li>להאיר את השכבה העליונה של החלונית ' קומפוזיציה ', בחר אפקט > מבט > משקפי תלת-ממד מתוך התפריט בחלק העליון. הערה: הפרמטרים עבור 3D משקפיים אפקט יופיע בתוך לוח הבקרה.</li>
	<li>בחלונית ' בקרה ', לחץ על התיבה בצד ימין של "מבט שמאלה" — אם לוח הבקרה אינו מופרד מהחלונית ' ' פרוייקט, לחץ על הכרטיסיה של לוח הבקרה בחלק העליון של החלונית ' פרוייקט '. רשימה של קטעי וידאו 2 בפאנל הקומפוזיציה בתפריט הנפתח, לסמן את הוידאו ברשימה עבור התצוגה"שמאל". חזור על שלב זה עבור "תצוגה נכון".</li>
	<li>בתיבה בצד ימין של תצוגת תלת-ממד, בחרו LR כחול אדום.</li>
	<li>בעזרת משקפיים אדום-כחול, בדוק את התצוגה בחלונית ' פרוייקט '. אם התצוגה 3D נראה שגוי, נסה ללחוץ על החלף משמאל לימין. להתאים למקום התכנסות יישור אנכי כדי לחסל כל זן לברורות ועין.</li>
	<li>כאשר ההיבט תלת-ממד של הווידאו קבילה, לסמן את ההרכב על ידי לחיצה על אותו ובחר הרכב > הוסף לעיבוד תור כפי שנעשה בשלב 3.7. רינדור הוידאו לתוך באותה תיקיה שבה הקבצים האחרים בפרויקט. הערה: קובץ זה יהיה די גדול. ברגע שהקובץ כבר שניתנו, זה יכול להיות מחדש לאחר הרינדור גודל קובץ קטן יותר שימוש בתוכנת עיבוד וידאו.</li>
</ol>

<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>

המחברים אין לחשוף.

שתי מצלמות IR הנחוץ עבור פרוטוקול זה, הם חייב להיות מכוון את הנושא מזוויות שונות במקצת1. זה ידרוש את העדשות כדי להיות בין 5-8 ס מ אחד מהשני, אבל שניהם חייב להיות מכוון באותו המקום על הנושא כדי להצטלם. לחשוב על עדשות מצלמה 2 כסוג של הפונדקאית לעיניים של הצופה. המצלמה שמאלה הוא אנלוגי ...

למרות לחיות בעולם של שלושת הממדים הפיזיים, חוקרים מוגבלות לעתים קרובות לדיווח על תצפיות חזותיות בדו-ממד. תמונות דו-ממד אמנם בדרך כלל מספיקות להעביר מידע חשוב, חוסר מידע על עומק מגבילה את היכולת שלנו תופסים ומבינים את המורכבות של אובייקטים בעולם האמיתי. 1
זה מחסור במידע לגבי העומק מספק תמריץ בהפקת סרטי תלת-ממד בעיקר בתעשיית הקולנוע המסחרי מאז המאה ה-20 המוקדמות1. עם זאת, הפקת מידע ברור 3D ב עדיין תמונות וקטעי וידאו מתעכבת על ידי המורכבויות מעורב בהפקת תמונות אלה. הגישה הפשוטה ביותר כדי לייצר קולנוע תלת-ממד מבוססת על עקרונות שימוש בצילום סטריאוסקופי. צילום סטריאוסקופי מנצל שתי תמונות של אותו אובייקט מזוויות שונות במקצת שאיור תמונת תלת-ממד במוח. כדי להפוך את זה אפשרי, כל עין חייבים להסתכל רק את תדמיתה בהתאמה (קרי, העין השמאלית על התמונה השמאלית, העין הימנית על התמונה הנכונה). מאז העיניים לא טבעי יעשו זאת, כיסוי ראש סטריאוסקופי תוכנן כדי להפוך זה אפשרי1. כמה סטריאוסקופי הצגת טכניקות, כמו גם כמו קיטוב-שזירה, זמן-מרובב, וטכניקות תצוגה ראשי-הר, השתמשו במהלך הפיתוח של סרטי תלת מימד, אבל בשיטת השזירה צבע או טכנולוגיית באמצעות אדום, ירוק (או ציאן) משקפיים היא אחד של טכניקות הפשוטה והזולה ביותר. לסקירה מקיפה של 3D הדמיה וטכניקות שונות של המעורבים, ראה את הסקירה על ידי גנג1.
ניטור קפוא צמחים באמצעות IR צילום תרמי מבוססת על העיקרון כי כאשר המים קופא, זה צריך לוותר על אנרגיה פנימית2. אנרגיה זו היא בצורה של חום, אשר הוא לזיהוי האזור האינפרא-אדום של הספקטרום האלקטרומגנטי. מסוגל להקליט את האנרגיה IR מצלמות היו בשימוש מאז 19293. הדוח שפורסם הראשון בטכנולוגיה IR לסרט קפוא צמחים הוא מ. Cecardi et al. 2, אבל הרזולוציה של המצלמה בשימוש מקשה לקבוע במדויק הרקמה איפה הקפאת מאותחלת. ויזנייבסקי. et al. 4 נקבע אתרים מדויקת יותר של קרח התגרענות של מספר מיני צמחים בעזרת מצלמה ברזולוציה גבוהה יותר. ככל שהטכנולוגיה בשימוש IR צילום תרמי משופר, תמונות ברזולוציה גבוהה הוביל תגליות כגון חסמי מקפיא5 ולוקליזציה הסלולר מדויק של היווצרות קרח6.
קושי אחד לצלם נושאים IR נגרמת על ידי הבדלים קטנים בטמפרטורות. זה יגרום רוב האובייקטים בתוך שדה הראייה להיות בצבע דומה, ולכן קשה לקבוע בדיוק אילו אובייקטים הוא/הם קופאים. זה יכול להיות חשוב בעת קביעת סדר קפוא רקמות ספציפיות, כגון עלים או שורשי חיטה6. אם הוידאו IR של צמחים קפוא יכול לדימות תלת-ממד, המזוןאפשר לשפר את הדיוק של לקבוע איזה חלק של הצמח קפוא בנקודה מסוימת בזמן.
תות שדה הוא יבול באזורים מסוימים של ארצות הברית שבה יורדות הטמפרטורות הקפאה של ניכרת דאגה למגדלים. בתנאים מסוימים גדל והולך, זה נפוץ תות שדה פרחים יופיעו 2-3 שבועות לפני הממוצע באביב שעבר להקפיא. אירוע הקפאת יכול להתרחש בסוף יוני באזורים מסוימים של הרי האפלצ'ים7 , בדרך כלל תוצאות במוות של הפרח. הגנה פרוסט, לפיכך, הוא קריטי עבור מגדלי תות באזורים נתונים אלה להקפיא את האירועים. מגדלי תות בצפון קרוליינה, לדוגמה, פרוסט-להגן, בממוצע בין 4-6 אירועים פרוסט לפני בלום ו 1-2 קופא קשה במהלך המוקדמות פורחים תקופה8. כדי לסייע לפתח אחרים תות שדה קפוא סובלני יותר, חשוב להבין היבטים שונים של ההקפאה, כגון האתרים של קרח התגרענות והתפשטות לחלקים אחרים של הצמח. IR צילום תרמי מספק אמצעי יעיל לטיפול בבעיות אלה.
כאן, אנו משתמשים תות שדה להמחשת טכניקה עבור הקלטת אירועים הקפוא בשיטת טכנולוגיית תלת-ממד. תות שדה הוא גם מתאים עבור דוגמה זו כי עלים, פרחים מופצים באופן נרחב במרחב תלת-ממדי, ואפשר להבחין כאשר צפו בסרטי 2D אינפרא-אדום.

<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

הקפאת בצמחים ניתן לנטר באמצעות אינפרא-אדום (IR) הדמאה תרמית, כי כאשר המים קופא, זה נותן את החום. אולם, בעיות עם ניגודיות הצבעים לעשות 2 ממדים תמונות אינפרא-אדום (2D) קצת קשה לפרש. הצגת תמונה IR או הוידאו של צמחים קפוא 3 ממדי (3D) תאפשר של זיהוי מדויק יותר של אתרי התגרענות קרח, כמו גם את ההתקדמות של הקפאה. בנייר זה, נדגים אמצעי פשוט יחסית לייצר סרטון אינפרא-אדום תלת-ממד של צמח תות שדה קפוא. תות שדה הוא לתוצר חקלאי חשוב מבחינה כלכלית כי הוא נתון קפיץ לא צפוי להקפיא אירועים בתחומים רבים של העולם. הבנה מדויקת של הקפואות תות תספק מגדלים והן מגדלי עם דרכים חסכוני יותר כדי למנוע נזק לצמחים במהלך הקפאת התנאים.
הטכניקה מערבת מיצוב של שתי מצלמות IR בזוויות שונות במקצת לצלם את תות שדה קפוא. שני הזרמים וידאו תסונכרן דווקא באמצעות תוכנה ללכידת מסך מקליט שתי מצלמות בו זמנית. ההקלטות מכן ייובאו לתוך התוכנה הדמיה ומעובדים בטכניקה של טכנולוגיית. בעזרת משקפיים אדום-כחול, וידאו תלת-ממד זה מקל לקבוע האתר המדויק של קרח התגרענות על משטחים עלה.

באופן מפתיע, וידאו IR של צמח תות שדה קפוא (1 וידאו משלימה) ציינו כי לא כל עלים/פרחים קפא באותו זמן. העלים ופרחים קפא בנפרד בטמפרטורות שונות, אך העלים קפא מוקדם יותר מאשר את הפרחים, בטמפרטורה גבוהה. בנוסף, הקפאת החל העלים אך לא בהכרח במיקום זהה על כל עלה. ואילו תוצאות א?...

Watch this Scientific Journal Video about Protocol for Producing Three-Dimensional Infrared Video of Freezing in Plants at JoVE.com

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

כאן, אנו מציגים פרוטוקול לשיקוף צמח תות שדה קפוא 3 מידות. שתי מצלמות אינפרא אדום מוצבים בזווית שונה במקצת משמשים להפקת סרט אדום-כחול טכנולוגיית להתבונן על הקפאת של הצמח 3 מימדים.

פרוטוקול להפקת וידאו תלת ממדי אינפרא-אדום להקפאת בצמחים

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

protocol-for-producing-three-dimensional-infrared-video-freezing

Universidad de Cartagena UDEC

Research

JoVE Journal

Environment

6.1K Views.  United States Department of Agriculture and North Carolina State University. כאן, אנו מציגים פרוטוקול לשיקוף צמח תות שדה קפוא 3 מידות. שתי מצלמות אינפרא אדום מוצבים בזווית שונה במקצת משמשים להפקת סרט אדום-כחול טכנולוגיית להתבונן על הקפאת של הצמח 3 מימדים.

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

Experimental Protocol for Manipulating Plant-induced Soil Heterogeneity

Coexistence theory has often treated environmental heterogeneity as being independent of the community composition; however biotic feedbacks such as plant-soil feedbacks (PSF) have large effects on plant performance, and create environmental heterogeneity that depends on the community composition. Understanding the importance of PSF for plant community assembly necessitates understanding of the role of heterogeneity in PSF, in addition to mean PSF effects. Here, we describe a protocol for manipulating plant-induced soil heterogeneity. Two example experiments are presented: (1) a field experiment with a 6-patch grid of soils to measure plant population responses and (2) a greenhouse experiment with 2-patch soils to measure individual plant responses. Soils can be collected from the zone of root influence (soils from the rhizosphere and directly adjacent to the rhizosphere) of plants in the field from conspecific and heterospecific plant species. Replicate collections are used to avoid pseudoreplicating soil samples. These soils are then placed into separate patches for heterogeneous treatments or mixed for a homogenized treatment. Care should be taken to ensure that heterogeneous and homogenized treatments experience the same degree of soil disturbance. Plants can then be placed in these soil treatments to determine the effect of plant-induced soil heterogeneity on plant performance. We demonstrate that plant-induced heterogeneity results in different outcomes than predicted by traditional coexistence models, perhaps because of the dynamic nature of these feedbacks. Theory that incorporates environmental heterogeneity influenced by the assembling community and additional empirical work is needed to determine when heterogeneity intrinsic to the assembling community will result in different assembly outcomes compared with heterogeneity extrinsic to the community composition.

Understanding the role of environmental heterogeneity in species coexistence has typically focused on types of heterogeneity that are extrinsic to the community&#8217;s species composition. We provide novel detailed methods for creating soil heterogeneity treatments using soils subject to plant-soil feedback conditioning, or heterogeneity intrinsic to the community composition.

פרוטוקול ניסוי להטרוגניות קרקע מושרה צמח מניפולציה

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

Expression of Recombinant Cellulase Cel5A from Trichoderma reesei in Tobacco Plants

Cellulose degrading enzymes, cellulases, are targets of both research and industrial interests. The preponderance of these enzymes in difficult-to-culture organisms, such as hyphae-building fungi and anaerobic bacteria, has hastened the use of recombinant technologies in this field. Plant expression methods are a desirable system for large-scale production of enzymes and other industrially useful proteins. Herein, methods for the transient expression of a fungal endoglucanase, Trichoderma reesei Cel5A, in Nicotiana tabacum are demonstrated. Successful protein expression is shown, monitored by fluorescence using an mCherry-enzyme fusion protein. Additionally, a set of basic tests are used to examine the activity of transiently expressed T. reesei Cel5A, including SDS-PAGE, Western blotting, zymography, as well as&#160;fluorescence and dye-based substrate degradation assays. The system described here can be used to produce an active cellulase in a short time period, so as to assess the potential for further production in plants through constitutive or inducible expression systems.

Expression of Recombinant Cellulase Cel5A from Trichoderma reesei in Tobacco Plants

Tobacco plants were used to produce a fungal cellulase, TrCel5A, via a transient expression system. The expression could be monitored using a fluorescent fusion protein, and the protein activity was characterized post-expression.

ביטוי של רקומביננטי Cellulase Cel5A מ<em&gt; Reesei Trichoderma</em&gt; בצמחים טבק

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

Unidirectional influx and efflux of nutrients and toxicants, and their resultant net fluxes, are central to the nutrition and toxicology of plants. Radioisotope tracing is a major technique used to measure such fluxes, both within plants, and between plants and their environments. Flux data obtained with radiotracer protocols can help elucidate the capacity, mechanism, regulation, and energetics of transport systems for specific mineral nutrients or toxicants, and can provide insight into compartmentation and turnover rates of subcellular mineral and metabolite pools. Here, we describe two major radioisotope protocols used in plant biology: direct influx (DI) and compartmental analysis by tracer efflux (CATE). We focus on flux measurement of potassium (K+) as a nutrient, and ammonia/ammonium (NH3/NH4+) as a toxicant, in intact seedlings of the model species barley (Hordeum vulgare L.). These protocols can be readily adapted to other experimental systems (e.g., different species, excised plant material, and other nutrients/toxicants). Advantages and limitations of these protocols are discussed.

In planta measurement of nutrient and toxicant fluxes is essential to the study of plant nutrition and toxicity. Here, we cover radiotracer protocols for influx and efflux determination in intact plant roots, using potassium (K+) and ammonia/ammonium (NH3/NH4+) fluxes as examples. Advantages and limitations of such techniques are discussed.

מדידת שטפים של חומרים מזינים ומינרליים רעלים בצמחים עם חומרים רדיואקטיביים

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

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 often have devastating effects on agricultural production and can also play an important role in shaping community structure in natural populations of plants, especially in alpine, sub-arctic, and arctic ecosystems. Therefore, a better understanding of the freezing process in plants can play an important role in the development of methods of frost protection and understanding mechanisms of freeze avoidance. Here, we describe a protocol to visualize the freezing process in plants using high-resolution infrared thermography (HRIT). The use of this technology allows one to determine the primary sites of ice formation in plants, how ice propagates, and the presence of ice barriers. Furthermore, it allows one to examine the role of extrinsic and intrinsic nucleators in determining the temperature at which plants freeze and evaluate the ability of various compounds to either affect the freezing process or increase freezing tolerance. The use of HRIT allows one to visualize the many adaptations that have evolved in plants, which directly or indirectly impact the freezing process and ultimately enables plants to survive frost events.

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

Here we present a protocol that allows one to visualize sites of ice formation and avenues of ice propagation in plants utilizing high resolution infrared thermography (HRIT).

השימוש ברזולוציה גבוהה אינפרא אדום תרמוגרפיה (HRIT) לחקר הקרח נוקלאציה וקרח רביה בצמחים

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

Plant roots play a critical role in plant-soil-microbe interactions that occur in the rhizosphere, as well as processes with important implications to climate change and crop management. Quantitative size information on roots in their native environment is invaluable for studying root growth and environmental processes involving plants. X-ray computed tomography (XCT) has been demonstrated to be an effective tool for in situ root scanning and analysis. We aimed to develop a costless and efficient tool that approximates the surface and volume of the root regardless of its shape from three-dimensional (3D) tomography data. The root structure of a Prairie dropseed (Sporobolus heterolepis) specimen was imaged using XCT. The root was reconstructed, and the primary root structure was extracted from the data using a combination of licensed and open-source software. An isosurface polygonal mesh was then created for ease of analysis. We have developed the standalone application imeshJ, generated in MATLAB1, to calculate root volume and surface area from the mesh. The outputs of imeshJ are surface area (in mm2) and the volume (in mm3). The process, utilizing a unique combination of tools from imaging to quantitative root analysis, is described. A combination of XCT and open-source software proved to be a powerful combination to noninvasively image plant root samples, segment root data, and extract quantitative information from the 3D data. This methodology of processing 3D data should be applicable to other material/sample systems where there is connectivity between components of similar X-ray attenuation and difficulties arise with segmentation.

A methodology for obtaining visual and quantitative root structure information from X-ray computed tomography data acquired in-soil is presented.

חילוץ מדדים עבור מערכות רוט תלת ממדי: ניתוח עוצם Surface מן הנתונים-אדמת רנטגן טומוגרפיה הממוחשבת

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

Video Tracking Protocol to Screen Deterrent Chemistries for Honey Bees

The European honey bee, Apis mellifera L., is an economically and agriculturally important pollinator that generates billions of dollars annually. Honey bee colony numbers have been declining in the United States and many European countries since 1947. A number of factors play a role in this decline, including the unintentional exposure of honey bees to pesticides. The development of new methods and regulations are warranted to reduce pesticide exposures to these pollinators. One approach is the use of repellent chemistries that deter honey bees from a recently pesticide-treated crop. Here, we describe a protocol to discern the deterrence of honey bees exposed to select repellent chemistries. Honey bee foragers are collected and starved overnight in an incubator 15 h prior to testing. Individual honey bees are placed into Petri dishes that have either a sugar-agarose cube (control treatment) or sugar-agarose-compound cube (repellent treatment) placed into the middle of the dish. The Petri dish serves as the arena that is placed under a camera in a light box to record the honey bee locomotor activities using video tracking software. A total of 8 control and 8 repellent treatments were analyzed for a 10 min period with each treatment was duplicated with new honey bees. Here, we demonstrate that honey bees are deterred from the sugar-agarose cubes with a compound treatment whereas honey bees are attracted to the sugar-agarose cubes without an added compound.

The loss of honey bee colonies presents a challenge to crop pollination services. Current pollinator protection practices warrant an alternative approach to minimize the contact of honey bees to harmful pesticides using repellent chemistries. Here, we provide detailed methods for a visual tracking protocol to screen deterrents for bees.

פרוטוקול מעקב וידאו מסך ההרתעה Chemistries עבור דבורים דבש

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

The sonication process is commonly used for de-agglomerating and dispersing nanomaterials in aqueous based media, necessary to improve homogeneity and stability of the suspension. In this study, a systematic step-wise approach is carried out to identify optimal sonication conditions in order to achieve a stable dispersion. This approach has been adopted and shown to be suitable for several nanomaterials (cerium oxide, zinc oxide, and carbon nanotubes) dispersed in deionized (DI) water. However, with any change in either the nanomaterial type or dispersing medium, there needs to be optimization of the basic protocol by adjusting various factors such as sonication time, power, and sonicator type as well as temperature rise during the process. The approach records the dispersion process in detail. This is necessary to identify the time points as well as other above-mentioned conditions during the sonication process in which there may be undesirable changes, such as damage to the particle surface thus affecting surface properties. Our goal is to offer a harmonized approach that can control the quality of the final, produced dispersion. Such a guideline is instrumental in ensuring dispersion quality repeatability in the nanoscience community, particularly in the field of nanotoxicology.

Here, we present a step-wise protocol for the dispersion of nanomaterials in aqueous media with real-time characterization to identify the optimal sonication conditions, intensity, and duration for improved stability and uniformity of nanoparticle dispersions without impacting the sample integrity.

פיזור של ננו בתקשורת מימית: לקראת פרוטוקול אופטימיזציה

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

Development of New Methods for Quantifying Fish Density Using Underwater Stereo-video Tools

The use of video camera systems in ecological studies of fish continues to gain traction as a viable, non-extractive method of measuring fish lengths and estimating fish abundance. We developed and implemented a rotating stereo-video camera tool that covers a full 360 degrees of sampling, which maximizes sampling effort compared to stationary camera tools. A variety of studies have detailed the ability of static, stereo-camera systems to obtain highly accurate and precise measurements of fish; the focus here was on the development of methodological approaches to quantify fish density using rotating camera systems. The first approach was to develop a modification of the metric MaxN, which typically is a conservative count of the minimum number of fish observed on a given camera survey. We redefine MaxN to be the maximum number of fish observed in any given rotation of the camera system. When precautions are taken to avoid double counting, this method for MaxN may more accurately reflect true abundance than that obtained from a fixed camera. Secondly, because stereo-video allows fish to be mapped in three-dimensional space, precise estimates of the distance-from-camera can be obtained for each fish. By using the 95% percentile of the observed distance from camera to establish species-specific areas surveyed, we account for differences in detectability among species while avoiding diluting density estimates by using the maximum distance a species was observed. Accounting for this range of detectability is critical to accurately estimate fish abundances. This methodology will facilitate the integration of rotating stereo-video tools in both applied science and management contexts.

We describe a new method for counting fishes, and estimating relative abundance (MaxN) and fish density using rotating stereo-video camera systems. We also demonstrate how to use distance from camera (Z distance) to estimate species-specific detectability.

פיתוח שיטות חדשות לכימות תנועת הדגים בצפיפות בכלים סטריאו-וידאו תת-מימי

The use of video camera systems in ecological studies of fish continues to gain traction as a viable, non-extractive method of measuring fish lengths and ...

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

This paper presents detailed methods on detecting hepatic mitochondrial function for a better understanding the cause of metabolic disorders caused by environmental organochlorine pesticides (OCPs) in hepatocytes. HepG2 cells were exposed to &#946;-hexachlorocyclohexane (&#946;-HCH) for 24 h at an equivalent dose of internal exposure in general population. Ultrastructure in hepatocytes was examined by transmission electron microscopy (TEM) to show the damage of mitochondria. Mitochondrial function was further evaluated by mitochondrial fluorescence intensity, adenosine 5'-triphosphate (ATP) levels, oxygen consumption rate (OCR) and mitochondrial membrane potential (MMP) in HepG2 cells incubated with &#946;-HCH. The mitochondria fluorescence intensity after stained by mitochondrial green fluorescent probe was observed with a fluorescence microscopy. The luciferin-luciferase reaction was used to determine ATP levels. The MMP was detected by the cationic dye JC-1 and analyzed under flow cytometry. OCR was measured with an extracellular flux analyzer. In summary, these protocols were used in detecting mitochondrial function in hepatocytes with to investigate mitochondria damages.

Understanding the influence of environmental organochlorine pesticides (OCPs) on mitochondrial function in hepatocytes is important in exploring the mechanism of OCPs causing metabolic disorders. This paper presents detailed methods on detecting hepatic mitochondrial function.

פרוטוקול ניסיוני לזיהוי תפקוד מיטוכונדריאלי בהפטוציטים שנחשפו לחומרי הדברה אורגנוכלורין

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

As individuals increasingly live in cities, methods to study their everyday movements and the data that can be collected becomes important and valuable. Eye-tracking informatics are known to connect to a range of feelings, health conditions, mental states and actions. But because vision is the result of constant eye-movements, teasing out what is important from what is noise is complex and data intensive. Furthermore, a significant challenge is controlling for what people look at compared to what is presented to them.
The following presents a methodology for combining and analyzing eye-tracking on a video of a natural and complex scene with a machine learning technique for analyzing the content of the video. In the protocol we focus on analyzing data from filmed videos, how a video can be best used to record participants&#39; eye-tracking data, and importantly how the content of the video can be analyzed and combined with the eye-tracking data. We present a brief summary of the results and a discussion of the potential of the method for further studies in complex environments.

The objective of the protocol is to detail how to collect video data for use in the laboratory; how to record eye-tracking data of participants looking at the data and how to efficiently analyze the content of the videos that they were looking at using a machine learning technique.

שילוב נתוני מעקב אחר עיניים באמצעות ניתוח של תוכן וידאו מחינם-צפייה בסרטון וידאו של טיול בסביבה של פארק עירוני

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