
تعداد نشریات | 162 |
تعداد شمارهها | 6,693 |
تعداد مقالات | 72,239 |
تعداد مشاهده مقاله | 129,222,755 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 102,052,906 |
طراحی و توسعه سامانه نئوماتیک خودکار برای اندازهگیری حفرهزایی آوند در گیاهان | ||
مهندسی بیوسیستم ایران | ||
دوره 55، شماره 3، مهر 1403، صفحه 17-31 اصل مقاله (1.91 M) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ijbse.2025.384102.665570 | ||
نویسندگان | ||
حمیدرضا بخشی1؛ غلامرضا چگینی* 2؛ اکبر عرب حسینی1 | ||
1گروه فنی کشاورزی، دانشکده فناوری کشاورزی، دانشگاه تهران، تهران، ایران | ||
22. گروه فنی کشاورزی ، دانشکده فناوری ابوریحان -دانشگاه تهران | ||
چکیده | ||
یکی از مشکلات اصلی در سامانه انتقال آب در گیاهان حفرهزایی یا تشکیل حبابهای هوا در آوند است، که باعث کاهش ظرفیت انتقال و آسیب به گیاه میگردد. این پدیده به دلیل عواملی مانند تنش خشکی، انجماد یا آسیبهای فیزیکی رخ میدهد و معمولاً اندازهگیری آن به روشهای زمانبر و نیازمند نمونههای متعدد انجام میشود. در این تحقیق، یک سامانه خودکار نئوماتیک برای اندازهگیری حفرهزایی طراحی و ساخته شد که شامل مدار الکترونیکی، حسگر فشار، پمپ خلأ و اتصالات نئوماتیک بود. این سامانه با اعمال فشار منفی به گیاه و اندازهگیری پتانسیل برگ با استفاده از دستگاه سایکرومتر، پاسخ آوندها را ثبت میکند. ترکیب این سامانه با دستگاههای قابلحمل اندازهگیری پتانسیل آب برگ، یک سامانه کاملاً خودکار را برای دستیابی به منحنیهای آسیبپذیری دقیق، چه در شرایط آزمایشگاهی و چه در محیط مزرعه، ارائه میدهد. برای ارزیابی دستگاه، آزمایشهایی بر روی هفت نمونه از ژنوتیپ گردوی "خوشهای مشهد" و هفت نمونه از ژنوتیپ گردوی "ایرانی" با سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که ژنوتیپ خوشهای مشهد مقاومت بیشتری در برابر حفرهزایی نسبت به گردوی ایرانی دارد. سامانه نئوماتیک توسعهیافته توانست بهصورت کارآمد منحنیهای آسیبپذیری را اندازهگیری کرده و امکان مقایسه نمونهها را در شرایط آزمایشگاهی و مزرعهای فراهم آورد. این سامانه بهعنوان ابزاری دقیق و سریع، میتواند در پژوهشهای مرتبط با بهبود ویژگیهای فیزیولوژیک گیاهان کاربرد گستردهای داشته باشد و امکان اندازهگیری چندین نمونه یا اندام گیاهی مختلف (مانند ریشه، ساقه و برگ) و مقایسه آنها را در سطح نمونه فراهم کند. | ||
کلیدواژهها | ||
تنش خشکی؛ شکست هیدرولیک؛ حفرهزایی؛ مقاومت در برابر آمبولی؛ منحنی آسیبپذیری | ||
مراجع | ||
Allen, C. D., Breshears, D. D., & McDowell, N. G. (2015). On underestimation of global vulnerability to tree mortality and forest die‐off from hotter drought in the Anthropocene. Ecosphere, 6(8), 1-55. Allen, C. D., Macalady, A. K., Chenchouni, H., Bachelet, D., McDowell, N., Vennetier, M., Kitzberger, T., Rigling, A., Breshears, D. D., & Hogg, E. T. (2010). A global overview of drought and heat-induced tree mortality reveals emerging climate change risks for forests. Forest ecology and management, 259(4), 660-684. Bittencourt, P. R., Pereira, L., & Oliveira, R. S. (2018). Pneumatic method to measure plant xylem embolism. Bio-protocol, 8(20), e3059-e3059. Brando, P. M., Paolucci, L., Ummenhofer, C. C., Ordway, E. M., Hartmann, H., Cattau, M. E., Rattis, L., Medjibe, V., Coe, M. T., & Balch, J. (2019). Droughts, wildfires, and forest carbon cycling: A pantropical synthesis. Annual Review of Earth and Planetary Sciences, 47(1), 555-581. Brodribb, T. J. (2017). Progressing from ‘functional’to mechanistic traits. New Phytologist, 215(1), 9-11. Choat, B., Jansen, S., Brodribb, T. J., Cochard, H., Delzon, S., Bhaskar, R., Bucci, S. J., Feild, T. S., Gleason, S. M., & Hacke, U. G. (2012). Global convergence in the vulnerability of forests to drought. Nature, 491(7426), 752-755. Gauthey, A., Peters, J. M., Carins‐Murphy, M. R., Rodriguez‐Dominguez, C. M., Li, X., Delzon, S., King, A., López, R., Medlyn, B. E., & Tissue, D. T. (2020). Visual and hydraulic techniques produce similar estimates of cavitation resistance in woody species. New Phytologist, 228(3), 884-897. Hacke, U. G., Stiller, V., Sperry, J. S., Pittermann, J., & McCulloh, K. A. (2001). Cavitation fatigue. Embolism and refilling cycles can weaken the cavitation resistance of xylem. Plant physiology, 125(2), 779-786. Jansen, S., Guan, X., Kaack, L., Trabi, C., Miranda, M. T., Ribeiro, R., & Pereira, L. (2019). The Pneumatron estimates xylem embolism resistance in angiosperms based on gas diffusion kinetics: a mini-review. XI International Workshop on Sap Flow 1300, Jansen, S., Schuldt, B., & Choat, B. (2015). Current controversies and challenges in applying plant hydraulic techniques. New Phytologist, 205(3), 961-964. Knipfer, T., Brodersen, C. R., Zedan, A., Kluepfel, D. A., & McElrone, A. J. (2015). Patterns of drought-induced embolism formation and spread in living walnut saplings visualized using X-ray microtomography. Tree Physiology, 35(7), 744-755. Larter, M., Pfautsch, S., Domec, J. C., Trueba, S., Nagalingum, N., & Delzon, S. (2017). Aridity drove the evolution of extreme embolism resistance and the radiation of conifer genus Callitris. New Phytologist, 215(1), 97-112. Melcher, P. J., Michele Holbrook, N., Burns, M. J., Zwieniecki, M. A., Cobb, A. R., Brodribb, T. J., Choat, B., & Sack, L. (2012). Measurements of stem xylem hydraulic conductivity in the laboratory and field. Methods in Ecology and Evolution, 3(4), 685-694. Pereira, L., Bittencourt, P. R., Oliveira, R. S., Junior, M. B., Barros, F. V., Ribeiro, R. V., & Mazzafera, P. (2016). Plant pneumatics: stem air flow is related to embolism–new perspectives on methods in plant hydraulics. New Phytologist, 211(1), 357-370. Pereira, L., Bittencourt, P. R., Pacheco, V. S., Miranda, M. T., Zhang, Y., Oliveira, R. S., Groenendijk, P., Machado, E. C., Tyree, M. T., & Jansen, S. (2020). The Pneumatron: An automated pneumatic apparatus for estimating xylem vulnerability to embolism at high temporal resolution. Plant, Cell & Environment, 43(1), 131-142. Pereira, L., Bittencourt, P. R., Rowland, L., Brum, M., Miranda, M. T., Pacheco, V. S., Oliveira, R. S., Machado, E. C., Jansen, S., & Ribeiro, R. V. (2021). Using the pneumatic method to estimate embolism resistance in species with long vessels: a commentary on the article “A comparison of five methods to assess embolism resistance in trees”. Forest ecology and management, 479, 118547. Peng, G., Yang, D., Liang, Z., Li, J., & Tyree, M. T. (2019). An improved centrifuge method for determining water extraction curves and vulnerability curves in the long-vessel species Robinia pseudoacacia. Journal of experimental botany, 70(18), 4865-4876. Rowland, L., da Costa, A. C. L., Galbraith, D. R., Oliveira, R. S., Binks, O. J., Oliveira, A. A., Pullen, A., Doughty, C. E., Metcalfe, D., & Vasconcelos, S. S. (2015). Death from drought in tropical forests is triggered by hydraulics not carbon starvation. Nature, 528(7580), 119-122. Schultz, H. R. (2003). Differences in hydraulic architecture account for near‐isohydric and anisohydric behaviour of two field‐grown Vitis vinifera L. cultivars during drought. Plant, Cell & Environment, 26(8), 1393-1405. Sperry, J., Donnelly, J., & Tyree, M. (1988). A method for measuring hydraulic conductivity and embolism in xylem. Plant, Cell & Environment, 11(1), 35-40. Taiz, L. (2015). Plant physiology and development. In: Sinauer Associates. Incorporated. Trabi, C. L., Pereira, L., Guan, X., Miranda, M. T., Bittencourt, P. R., Oliveira, R. S., Ribeiro, R. V., & Jansen, S. (2021). A user manual to measure gas diffusion kinetics in plants: pneumatron construction, operation, and data analysis. Frontiers in Plant Science, 12, 633595. Trifilo, P., Raimondo, F., Lo Gullo, M. A., Barbera, P. M., Salleo, S., & Nardini, A. (2014). Relax and refill: xylem rehydration prior to hydraulic measurements favours embolism repair in stems and generates artificially low PLC values. Plant, Cell & Environment, 37(11), 2491-2499. Wheeler, J. K., Huggett, B. A., Tofte, A. N., Rockwell, F. E., & Holbrook, N. M. (2013). Cutting xylem under tension or supersaturated with gas can generate PLC and the appearance of rapid recovery from embolism. Plant, Cell & Environment, 36(11), 1938-1949. Yang, D., Pereira, L., Peng, G., Ribeiro, R. V., Kaack, L., Jansen, S., & Tyree, M. T. (2023). A Unit Pipe Pneumatic model to simulate gas kinetics during measurements of embolism in excised angiosperm xylem. Tree Physiology, 43(1), 88-101. Zhang, Y., Lamarque, L. J., Torres-Ruiz, J. M., Schuldt, B., Karimi, Z., Li, S., Qin, D.-W., Bittencourt, P., Burlett, R., & Cao, K.-F. (2018). Testing the plant pneumatic method to estimate xylem embolism resistance in stems of temperate trees. Tree Physiology, 38(7), 1016-1025. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 102 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 51 |