1. IntroductionRegulation of freezi

1. Introduction

Regulation of freezing in plant tissues is a key issue in cold hardiness mechanisms but still remains obscure (Ishikawa et al., 2009). This includes regulation of ice nucleation and propagation, inhibition of ice growth (e.g., antifreeze, recrystallization inhibition and morphological barriers), control of water flow, stabilization of supercooling and control of thawing. Among them, ice nucleation or how the plant initiates freezing is the primary event when the plants encounter subfreezing temperatures and is a vital part of freeze regulation (Pearce, 2001 and Wisniewski et al., 2009).

Theoretically, ice nucleation of plants can be caused by extrinsic ice such as snow, frosts, frozen soil or already frozen parts of the plant, also by epiphytic ice-nucleating bacteria and by plant intrinsic ice nucleation activity (the ability of tissues to cause ice nucleation, hereafter referred to as INA). The functional roles and contribution of plant intrinsic INA in ice nucleation and cold hardiness of wintering plants remain unanswered. It may be involved in initiating spontaneous freezing of the whole plant at high subzero temperatures under dry surface conditions in the absence of external ice (Kishimoto et al., 2014). Plant intrinsic INA may also contribute to the ice nucleation at specific sites to properly initiate and regulate tissue- and species-specific freezing behaviors of cold hardy plant tissues such as extracellular freezing and extra-organ freezing (Ishikawa and Sakai, 1985 and Ishikawa et al., 2009). It may also be involved in the accumulation and retention of ice crystals in appropriate and specific sites in the tissues. More studies are required to characterize plant intrinsic INA on precise spatial/temporal localization and distributions in the plant kingdom and how it is regulated and evolved. Previous attempts to identify plant intrinsic ice nucleators ended up with only partial characterization (e.g., Ashworth and Davis, 1984, Gross et al., 1988 and Brush et al., 1994) and the substances responsible for the INA have not been successfully identified (Wisniewski et al., 2009). Accumulation of more knowledge on this physiologically important trait as a cold hardiness mechanism and development of an accurate and reproducible assay system to realize such analyses seem essential.

In our previous study (Kishimoto et al., 2014), we revised the test tube nucleation assay (Ashworth and Davis, 1984, Gross et al., 1988 and Hirano et al., 1985) and developed a highly reproducible assay for determining INA of plant specimens. Our assay is characterized by the use of smaller systems (0.5-2 mL of water in a tube) with smaller samples and the elimination of possible foreign ice nucleators by autoclaving and clean handling procedures though it uses a similar apparatus (Fig. 1). Using this assay, we surveyed INA of various tissues of more than 600 species (e.g., Ishikawa, 2014, Sekozawa et al., 2002 and Ueda et al., 2002) and found an extremely high INA in blueberry cultivars. This INA was associated with stems, where it was localized in the cell wall fraction of bark tissues (Kishimoto et al., 2014). The stem INA was resistant to various antimicrobial treatments and showed highly consistent and specific localization in the tissues, which implies that the stem INA was most likely of intrinsic origin rather than microbial origin (Kishimoto et al., 2014). The localization of INA corresponded well to the freezing behavior (extracellular freezing) of the bark, ice accumulation in the bark and initiation of freezing in the stem. The high INA in blueberry stems seems to contribute to avoiding excess supercooling and spontaneously initiating freezing in the extracellular space of the bark by acting like a subfreezing temperature sensor. To further clarify the functional roles and identity of this high stem INA, studies are required to reveal when and how the INA of blueberry stems develops and changes seasonally in relation to growth/development, cold temperatures and cold hardiness/cold acclimation.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

1. บทนำระเบียบของแช่แข็งในเนื้อเยื่อพืชเป็นเรื่องสำคัญในกลไกไฟฟ้าเย็นแต่ยังคงยังคงบดบัง (อิ et al., 2009) ซึ่งรวมถึงระเบียบ nucleation น้ำแข็ง และเผยแพร่ ยับยั้งการเจริญเติบโตน้ำแข็ง (เช่น สาร recrystallization ยับยั้ง และอุปสรรคของ), ควบคุมการไหลของน้ำ เสถียรภาพของ supercooling และควบคุม thawing ในหมู่พวกเขา น้ำแข็ง nucleation หรือวิธีเริ่มต้นโรงงานแช่แข็งเป็นเหตุการณ์หลักเมื่อพบอุณหภูมิ subfreezing พืช และเป็นส่วนสำคัญของ ตรึงระเบียบ (Pearce, 2001 และ Wisniewski et al., 2009)ตามหลักวิชา nucleation น้ำแข็งของพืชอาจเกิด โดยน้ำแข็งสึกหรอเช่นหิมะ frosts ดินแช่แข็ง หรือแช่แข็งแล้วส่วนของโรงงาน ยัง โดย epiphytic nucleating น้ำแข็งแบคทีเรีย และพืชน้ำแข็ง intrinsic nucleation กิจกรรม (ความสามารถของเนื้อเยื่อทำให้เกิด nucleation น้ำแข็ง โดยเรียกว่าอิ) บทบาทหน้าที่และสัดส่วนของโรงงานอิ intrinsic nucleation น้ำแข็งและเย็นไฟฟ้าพืช wintering ยังคงอยู่ยังไม่ได้ตอบ มันอาจจะเกี่ยวข้องในจุดเยือกแข็งที่อยู่ของโรงงานทั้งหมดที่สูงอุณหภูมิสภาวะแห้งผิวในกรณีที่ของแข็งภายนอก (Kishimoto et al., 2014) subzero อิ intrinsic อาจร่วม nucleation น้ำแข็งที่บางไซต์จะเริ่มต้นอย่างถูกต้อง และควบคุมเนื้อเยื่อ - และ species - specific แช่แข็งลักษณะการทำงานของเนื้อเยื่อพืชแข็งเย็นเช่นแช่ extracellular และ อวัยวะพิเศษโรงงานแช่แข็ง (อิชิคาว่า และ Sakai, 1985 และอิ et al., 2009) มันอาจยังจะเกี่ยวข้องในการรวบรวมและเก็บรักษาผลึกน้ำแข็งในอเมริกาที่เหมาะสม และเฉพาะในเนื้อเยื่อ ศึกษาเพิ่มเติมจะต้องกำหนดลักษณะพืชอิ intrinsic แปลแม่นยำปริภูมิ/ขมับ และกระจายในอาณาจักรพืช และวิธีควบคุม และพัฒนา ก่อนหน้านี้พยายามระบุโรงงานน้ำแข็ง intrinsic nucleators สิ้นสุด มีเพียงบางส่วนจำแนก (เช่น Ashworth และ Davis, 1984 รวม et al., 1988 และแปรง et al., 1994) และสารที่รับผิดชอบสำหรับอิได้รับสำเร็จระบุ (Wisniewski et al., 2009) สะสมความรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับนี้ติด physiologically สำคัญเป็นกลไกเย็นไฟฟ้าและพัฒนาระบบการวิเคราะห์ที่ถูกต้อง และจำลองตระหนักวิเคราะห์ดังกล่าวดูเหมือนจะสำคัญในการศึกษาก่อนหน้านี้ของเรา (Kishimoto et al., 2014), เราแก้ไขวิเคราะห์ nucleation หลอดทดสอบ (Ashworth และ Davis, 1984 รวม et al., 1988 และโน่และ al., 1985) และพัฒนาวิเคราะห์จำลองสูงสำหรับกำหนดอิของพืชไว้เป็นตัวอย่าง วิเคราะห์ของเราเป็นลักษณะการใช้ระบบขนาดเล็ก (0.5-2 mL ของน้ำในหลอด) กับตัวอย่างขนาดเล็กและการกำจัดของแข็งไปต่างประเทศ nucleators autoclaving และจัดการขั้นตอนสะอาดแม้ว่าจะใช้เครื่องมือที่คล้ายกัน (Fig. 1) เราใช้การทดสอบนี้ สำรวจอิของเนื้อเยื่อต่าง ๆ มากกว่า 600 พันธุ์ (เช่น อิชิคาว่า 2014, Sekozawa และ al., 2002 และดะและ al., 2002) และพบอิมีสูงมากในพันธุ์บลูเบอรี่ อินี้ถูกเชื่อมโยงกับลำ ซึ่งมันเป็นภาษาท้องถิ่นในส่วนผนังเซลล์ของเนื้อเยื่อเปลือก (Kishimoto et al., 2014) ก้านอิถูกทนต่อจุลินทรีย์บำบัดต่าง ๆ และแสดงให้เห็นว่าแปลเฉพาะเจาะจง และสอดคล้องกันสูงในเนื้อเยื่อ ซึ่งหมายความว่า อิก้านของต้นกำเนิด intrinsic แทนที่เป็นจุดเริ่มต้นของจุลินทรีย์ (Kishimoto et al., 2014) มักเป็น แปลของ INA corresponded ลักษณะตรึง (extracellular จุดเยือกแข็ง) ของเปลือก สะสมน้ำแข็งในเปลือกและการเริ่มต้นของแช่แข็งในก้านการดี อิสูงในบลูเบอร์รี่ลำน่าจะ ช่วยให้หลีกเลี่ยงการเกิน supercooling และธรรมชาติเริ่มแช่แข็งในช่องว่างของเปลือกใน extracellular โดยทำหน้าที่เช่นเซนเซอร์อุณหภูมิ subfreezing การศึกษาจะไม่ต้องเปิดเผยเมื่อ และวิธีอิของบลูเบอร์รี่ลำพัฒนา และเปลี่ยนแปลงเกี่ยวกับการเจริญเติบโต/การพัฒนา อุณหภูมิเย็น และเย็นเย็นไฟฟ้า acclimation seasonally เพิ่มเติม ชี้แจงบทบาทหน้าที่และข้อมูลประจำตัวของก้านนี้สูงอิ

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

1 . บทนำ

ระเบียบของแช่แข็งในเนื้อเยื่อพืชเป็นปัญหาสําคัญในเย็นเข้มแข็ง กลไก แต่ยังคงปิดบัง ( Ishikawa et al . , 2009 ) ซึ่งรวมถึง ระเบียบของ nucleation น้ำแข็งและการขยายพันธุ์ ยับยั้งการเติบโตของน้ำแข็ง ( เช่น สาร ยับยั้งการตกผลึกและอุปสรรคทาง ) , การควบคุมการไหลของน้ำ , เสถียรภาพของซุปเปอร์คูลลิงและควบคุมการละลายในหมู่พวกเขา , น้ำแข็งขนาดหรือวิธีการที่พืชเริ่มแข็งเป็นเหตุการณ์แรก เมื่อพืชที่พบ subfreezing อุณหภูมิ และเป็นส่วนหนึ่งที่สำคัญของระเบียบแช่แข็ง ( Pearce , 2001 และวิสเนฟสกี้ et al . , 2009 ) .

ตามหลักวิชา , nucleation น้ำแข็งของพืชที่สามารถจะเกิดจากภายนอก เช่น น้ำแข็งหิมะ , น้ำค้างแข็ง ดินแข็ง หรือแช่แข็งแล้ว ชิ้นส่วนของพืชโดยอิงอาศัย น้ำแข็ง nucleating แบคทีเรียและพืชภายในกิจกรรม ( nucleation น้ำแข็งในเนื้อเยื่อ ทำให้เกิด nucleation น้ำแข็ง ภายหลังเรียกว่า อินา ) บทบาทหน้าที่และอิทธิพลของพืชที่แท้จริงในขนาดและความทนทานในน้ำแข็งเย็นของฤดูหนาวพืชยังคงยังไม่ได้ตอบ .มันอาจเกี่ยวข้องกับการเริ่มต้นจากการแช่แข็งของโรงงานทั้งหมดที่อุณหภูมิต่ำกว่าศูนย์องศาสูง ภายใต้เงื่อนไขในการขาดงานของพื้นผิวที่แห้งแข็งภายนอก ( Kishimoto et al . , 2010 )อินาภายในโรงงานยังอาจมีส่วนร่วมกับน้ำแข็งขนาดที่เฉพาะเว็บไซต์อย่างถูกต้อง ริเริ่มและควบคุมพฤติกรรมของเผ่าพันธุ์ - เฉพาะเนื้อเยื่อแช่แข็งและเนื้อเยื่อพืช Hardy เย็นและแช่แข็งและเสริมอวัยวะ เช่น การแช่แข็ง ( อิชิคาว่า ซาไกและ 2528 และอิชิ et al . , 2009 )มันอาจจะเกี่ยวข้องกับการสะสมและการรักษาของผลึกน้ำแข็งในเหมาะสมและเฉพาะเว็บไซต์ในเนื้อเยื่อ การศึกษาเพิ่มเติมจะต้องปลูกในพื้นที่ที่ชัดเจนภายในลักษณะ INA / เวลาจำกัดและการกระจายในโรงงานอาณาจักรมันควบคุมและวิวัฒนาการความพยายามก่อนหน้านี้ระบุพืชภายในน้ำแข็ง nucleators จบลงด้วยการเพียงบางส่วน ( เช่น แอชเวิร์ธและ Davis , 1984 , น่าสะอิดสะเอียน et al . , 1988 และแปรง et al . , 1994 ) และสารที่รับผิดชอบ ( ไม่ได้ระบุเรียบร้อยแล้ว ( วิสเนฟสกี้ et al . , 2009 )การสะสมความรู้ในลักษณะนี้ ที่สำคัญเราเป็นเย็นและความเข้มแข็งกลไกการพัฒนาที่ถูกต้องและวิธีวิเคราะห์ระบบ ) เพื่อทราบดังกล่าวดูเหมือนจำเป็น

ในการศึกษาของเรา ( Kishimoto et al . , 2010 ) เราปรับหลอดทดลองใช้และขนาดใกล้เดวิส , 1984 , รวม et al . , 1988 และ Hirano et al . ,1985 ) และพัฒนา ( สูง ) เพื่อกำหนดในตัวอย่างพืช การทดสอบของเราเป็นลักษณะการใช้งานของระบบเล็ก ( 0.5-2 มิลลิลิตรของน้ำในท่อ ) กับตัวอย่างที่มีขนาดเล็กและตัดน้ำแข็งต่างประเทศเป็นไปได้ nucleators โดยอัตราส่วนโฟกัส และสะอาด การจัดการกระบวนการ แม้ว่าจะใช้เครื่องมือที่คล้ายคลึงกัน ( รูปที่ 1 ) การใช้วิธีนี้เราสำรวจทั้งหมดในเนื้อเยื่อต่างๆ กว่า 600 ชนิด เช่น อิชิคาว่า ในปี 2014 sekozawa et al . , 2002 และอุเอดะ et al . , 2002 ) และพบ Ina สูงมากในพันธุ์บลูเบอร์รี่ ในนี้คือที่เกี่ยวข้องกับลำต้นซึ่งเป็นภาษาท้องถิ่นในผนังเซลล์ ส่วนเนื้อเยื่อเปลือกไม้ ( Kishimoto et al . , 2010 )ก้านอินาถูกป้องกันรักษาเชื้อต่างๆ และพบว่ามีความสอดคล้องและการปรับภาษาเฉพาะในเนื้อเยื่อ ซึ่งหมายความว่าต้นกำเนิดของ INA น่าจะเป็นจริงมากกว่าผลิตภัณฑ์ของจุลินทรีย์ ( Kishimoto et al . , 2010 ) แปลในสอดคล้องกับการแช่แข็งพฤติกรรม ( และหนาว ) ของเปลือกการสะสมน้ำแข็งในเปลือกและการเริ่มต้นของการแช่แข็งในลำต้น INA สูงในบลูเบอร์รี่ต้นดูเหมือนว่าจะช่วยหลีกเลี่ยงซุปเปอร์คูลลิงเกิน และได้เริ่มหนาวในพื้นที่สำคัญของเปลือก โดยทำตัวเป็น subfreezing เซ็นเซอร์อุณหภูมิ เพิ่มเติม ชี้แจงบทบาทหน้าที่ และเอกลักษณ์ของ INA ต้นนี้สูงการศึกษาจะต้องเปิดเผยเมื่อและวิธีการพัฒนาและการเปลี่ยนแปลงของบลูเบอร์รี่ในต้นฤดูกาลในความสัมพันธ์กับการเจริญเติบโต การพัฒนาความเข้มแข็งและอุณหภูมิความเย็นเย็นเย็น acclimation .