تعزيز معدل النمو الأولي من النباتات الزراعية باستخدام حقول مغناطيسية ساكنة

Summary

The goal of this protocol is to demonstrate the acceleration of the initial growth rate of plants by applying static magnetic fields with no external energy.

Abstract

الأجهزة الإلكترونية وأسلاك الضغط العالي تحفز المجالات المغناطيسية. تم تطبيق المجال المغناطيسي لل1،300-2،500 غاوس (0.2 تسلا) إلى أطباق بتري تحتوي على بذور حديقة بلسم (بلظامينا)، Mizuna (الكرنب رابا فار. تفرضه اليابان)، Komatsuna (الكرنب رابا فار. perviridis)، وMescluns (رشاد بيسوم ). طبقنا المغناطيس تحت الطبق الثقافة. خلال 4 أيام من التطبيق، لاحظنا أن الجذع والجذر طول زاد. أظهرت مجموعة تعرضوا لمعاملة الحقل المغناطيسي (ن = 10) 1.4 مرات أسرع معدل للنمو مقارنة مع مجموعة التحكم (ن = 11) في ما مجموعه 8 أيام (ع <0.0005). هذا المعدل أعلى 20٪ من تلك التي ذكرت في الدراسات السابقة. لم خطوط معقدة تويولين ليس لديها ربط النقاط، ولكن تحدث نقاط ربط بناء على طلب من المغناطيس. وهذا يدل على الفرق الكامل من السيطرة، مما يعني ترتيبات غير طبيعية. ومع ذلك، لا يزال السبب الدقيق غير واضح. هذه الدقةتشير ults من تعزيز النمو تطبيق المغناطيس أنه من الممكن لتعزيز معدل النمو، وزيادة الإنتاجية، أو التحكم في سرعة إنبات النباتات عن طريق تطبيق المجالات المغناطيسية الساكنة. أيضا، يمكن أن المجالات المغناطيسية تسبب تغيرات فسيولوجية في الخلايا النباتية ويمكن أن تحفز النمو. لذلك، التحفيز مع المجال المغناطيسي يمكن أن يكون لها آثار التي يمكن أن تكون مماثلة لتلك التي من الأسمدة الكيميائية، مما يعني أن استخدام الأسمدة يمكن تجنبها.

Introduction

الإنبات هو نمو النبات الذي يؤدي إلى تشكيل الشتلات ^1. في ظل ظروف معينة، يبدأ إنبات البذور والأنسجة الجنينية استئناف النمو. ويبدأ الماء إلى البذور من أجل تنشيط الانزيمات للإنبات. يمكن أن يتسبب البذور لتنبت في المختبر (في طبق بيتري أو أنبوب اختبار) ^1،2.

الحقول المغناطيسية الساكنة هي القوات الخاصة التي تسبب حركات الجزيئات مع الشحنات الأيونية عن طريق قوة لورنتز ^3،4. يتم تشكيل قوة لورنتز عندما المؤينة أو اتهم ينتقل الكائن تحت حقل مغناطيسي. ويتكون كل المواد مع الذرات التي تتكون من الإلكترونات والبروتونات. عندما تصبح الحقول المغناطيسية الحالية، سواء كانت ثابتة أو بالتناوب، فإنه يؤثر على حركة المواد المشحونة. وهذا ينطبق أيضا على النباتات وجزيئات الماء، مما يؤثر على حالة جزيء داخل الخلايا. في دراسة سابقة، واستخدمت لفائف الكهرومغناطيسيةلتوليد المجالات المغناطيسية نابض، وتم اختيار النباتات Komatsuna "كصاحب ^5. في هذه الدراسة، ولدت المغناطيس استخدمت المجالات المغناطيسية الساكنة لإعطاء آثار مماثلة ولكنها مختلفة باعتبارها دراسة التوسع في قوة لورنتز.

تردد المجال المغناطيسي، بدلا من الاستقطاب لها، هو عامل حاسم للإنبات النبات. وقد أشارت دراسات سابقة إلى أن أقصى معدلات الإنبات كانت أعلى بنسبة 20٪ من السيطرة عندما كان تردد المجال المغناطيسي ما يقرب من 10 هرتز. عندما تم إزالة الميدان بطريقة رجعية، وكان معدل النمو انخفضت قيمته ^5. الحقول المغناطيسية الساكنة يكون لها تأثير كبير على نمو ^6-8 الأولي، في المقام الأول على إنبات ⁶ و الجذر نمو ^7.

في هذه الدراسة، كنا مغناطيس ثابت إلى دراسة إمكانية تنظيم نمو النباتات الزراعية باستخدام المجالات المغناطيسية. على وجه الخصوص، ونحن تهدف إلى دetermine ما إذا كانت الظروف معينة من تطبيق المجال المغناطيسي يمكن أن يزيد من معدلات النمو إلى مستويات أعلى من تلك المذكورة في الأدب. وعلاوة على ذلك، إذا كان الإنبات الأولى من النباتات ويمكن زيادة بنجاح باستخدام مجال مغناطيسي، واستخدام الأسمدة الكيماوية يمكن تجنبها.

Protocol

1. الإعدادات الأولية

1. أنواع النباتات الزراعية
   1. استخدام حديقة بلسم (بلظامينا)، Mizuna (الكرنب رابا فار. تفرضه اليابان)، Komatsuna (الكرنب رابا فار. perviridis)، وMescluns (رشاد بيسوم) البذور.
      ملاحظة: بلظامينا (حديقة او بلسم روز بلسم) هو الأنواع المحلية إلى الهند؛ وتقع بعض أعضاء أيضا في ميانمار. Komatsuna (الكرنب رابا فار. perviridis أو komatsuna) هو البديل من نفس النوع مثل اللفت المشترك. رشاد مزروع (رشاد بيسوم) هو نوع من عشب الذي يرتبط تصنيفيا إلى الجرجير والخردل. لديهم النكهات ورائحة مماثلة لتلك التي تستخدم عادة هم تجاريا ^5،7.
2. الثقافات مصنع
   1. ثقافة حديقة بلسم (بلظامينا)، Mizuna (الكرنب رابا فار. تفرضه اليابان)، Komatsuna (الكرنب رابا فار. perviridis)، وميسلونالصورة (رشاد بيسوم) البذور في قطر 100 ملم (100 بي) طبق بيتري. تأكد من أن لوحة واحدة تحتوي على نوع واحد فقط من الأنواع.
   2. لظروف التربية، ووضع البذور على منشفة والسليلوز. تزج منشفة والبذور في الماء المقطر الثلاثي. قياس وتأكيد أن داخلي مختبر RT هي 18-25 درجة مئوية مع رطوبة تتراوح 65-75٪ (يرجى مراجعة القسم 3.1.2).
   3. لعدد من البذور، والثقافة 10 ± 1 بذور حديقة بلسم، 50 ± 10 بذور Mizuna، 330 ± 20 بذور Komatsuna، و 380 ± 20 بذور Mescluns. استخدام ظروف مماثلة يقاس 18-25 درجة مئوية مع رطوبة تتراوح 65-75٪ (يرجى مراجعة القسم 2.1.1).
      ملاحظة: تم إجراء جميع التجارب على الأوضاع الداخلية مع الرطوبة المنظمة ودرجة الحرارة تتراوح في المختبر. وكانت نسبة الرطوبة ودرجة الحرارة يست ثابتة، ولكن وفرت ظروف مماثلة لمجموعة والسيطرة المغناطيس العلاج.

2. الثقافة من أربعة النباتات الزراعية

1. طريقة تجريبية
   1. اتبع القسم 1.2.3) لأنواع النبات والظروف والثقافة في السيطرة ومجموعة تطبيقها المغناطيس.
   2. تطبيق ثلاثة المغناطيس من 1750 ± 350 غاوس (10000 غاوس = 1 تسلا) في الجزء السفلي من الأطباق بي 100 للحديقة بلسم. أثناء التطبيق، تأكد من أن المغناطيس الثلاثة ليست على اتصال مباشر مع البذور، ويتم فصل من البلاستيك أسفل من طبق بتري. يجب أن تكون المسافة المباشرة بين البذور والمغناطيس 2-4 ملم. تطبيق مغناطيس ل168 ساعة (7 أيام) لمدة أربعة النباتات الزراعية.
   3. وبعد كل الخطوات مماثل في 2.1.2)، وتطبيق اثنين من المغناطيس، واحد (التي تواجه N الجانب الصاعد) على الجانب S العلوي وغيرهم من المغناطيس (التي تواجه أعلى) على الجزء السفلي من لوحة الثقافة حديقة بلسم.
      ملاحظة: يتم تطبيق القطبين بشكل مختلف في حديقة بلسم. ومع ذلك، لا يعتبر التوجه القطب كعامل حاسم في هذه الدراسة للتعديلات النمو، حيث أن جميع البيئات متطابقة باستثناء الاتجاهمن الفيض المغناطيسي. وكان الغرض من N و S تطبيق القطب لحديقة بلسم لمعرفة القدرة العملية في استخدامه في المجالات، حيث توجه القطب يمكن أن يكون من الصعب السيطرة عليها.

3. تويولين تلطيخ من حديقة بلسم

1. تطبيقات المغناطيس مع الخاضعة للرقابة حالة الضوء
   1. وضع اثنين من المغناطيس (N القطب مواجهة) الجزء السفلي من لوحة 100 ملم لمدة 48 ساعة، وذلك باستخدام الشروط في الخطوة 1.2.2.
      ملاحظة: للتعديل على ضوء ذلك، وضعت الأطباق الثقافة على رف من البلاستيك في الحاضنة. تم استخدام حاضنة للاعتراض الضوء والحفاظ على درجة حرارة عند 25 درجة مئوية لمدة 48 ساعة في البيئات المظلمة. في نهاية المطاف، لم يستخدم هذا الشرط في هذه التجربة بسبب الاختلافات عالية في طول النمو.
2. تلطيخ مصنع
   1. إصلاح بلسم كامل SPP نبات زهرة مزدوجة، (بما في ذلك الجذع والجذور) التي تزرع في ظروف مماثلة مع خطوة 3.1.2) في 4٪ امتصاص العرق و 0.1 Mالعازلة الفوسفات (7.4 درجة الحموضة) لمدة 15 دقيقة.
   2. إزالة عينة بلسم وتزج لمدة 2 ساعة في عرقلة العازلة (2٪ مصل الحصان / 1٪ زلال المصل البقري / 0.1٪ تريتون X-100 في برنامج تلفزيوني، ودرجة الحموضة 7.5). غسل العينة بلسم عن طريق غمر مع برنامج تلفزيوني لمدة 15 دقيقة.
   3. لالمناعية مزدوج، واحتضان العينة مع الأجسام المضادة الأولية، ومكافحة ألفا تويولين (1: 1000)، O / N عند 4 درجات مئوية.
   4. إزالة عينة وتزج العينات مرة واحدة مع برنامج تلفزيوني لمدة 10 دقيقة لغسل. استخدام FITC، مترافق المضادة للماوس مفتش (1: 400)، والأجسام المضادة الثانوية واحتضان لمدة 2 ساعة على 25 درجة مئوية.
   5. تزج العينة في برنامج تلفزيوني وتغطية زلة عينة كاملة في الجزء السفلي من 24 لوحة جيدا. الحصول على الصور باستخدام المجهر مضان التقليدية لمراقبة التوجه تويولين (λ = 550 نانومتر، وتضخيم إلى 100X، 200X و 400X).
      ملاحظة: في هذه الحالة، وأكد مجموعة المغناطيس المعالجة (ن = 10) والضوابط (ن = 11) لحديقة بلسم (بلظامينا) فقط، ونمت في ظروف غير المظلمة.

طرق 4. جمع البيانات

1. إنشاء الوقت الفاصل بين نمو النباتات الزراعية أربعة
   1. تصوير المصنع في 10 دقيقة فترات، من خلال وضع مصراع لصناعة السيارات (يمكن القيام بذلك في أي كاميرا رقمية). تعيين الفتحة لF 3.2 وقيمة ISO 400.
   2. جمع 700-900 الصور لمدة 7-10 أيام. توصيل الكاميرا مع الأسلاك الكهربائية منذ بطارية يمكن أن تنفد.
   3. سحب الصور من خلال النقر واسقاط كل صورة زمنيا تحت خط يتدفقون مع برنامج صناعة السينما (انظر المواد والجدول المعدات). وضعه على خط التدفق في فترات متساوية من 0،045-0،05 ثانية لكل إلى ما مجموعه فيلم من 30-40 ثانية. تحقق ذلك أنه لا توجد الفجوات المظلمة مع اختيار كل صورة في الترتيب الزمني.
   4. بعد الخطوة 4.1.3، انقر فوق زر التشغيل في البرنامج لضمان فيلم تجميعها في 30-40 ثانية الوقت الفاصل بين الشرائح الفيديو وانقر على تقديم وحفظ لMPEG. أو شكل افي. للحصول على حجم أماهrkers، استخدم ربع الكندي، وبيني والأمريكي، وحاكم سنتيمتر على الجانب من الصورة.
   5. أداء ر -test ومؤامرة مربع للتحليل الإحصائي ^11،12.
      ملاحظة: استخدمت المجموعات ملخصات خمسة رقم لحساب الحد الأدنى (L) قيمة كما Q1 - [1.5 × (Q3 - Q1)] وأعلى حد (H) قيمة كما Q3 + [1.5 × (Q3 - Q1) ]. وقد أدرج هذا النهج في خطوة 1.2.2 لجمع البيانات طول ^11. تظهر القيم L و H المنطقة 99٪ من المؤامرات T-التوزيع، وهو ما يعني أن نقاط البيانات احظ خارج هذا النطاق يمكن اعتبار القيم المتطرفة. قطع مربع ور الطالب -test استخدمت لتحليل الاختلافات في مرتفعات الشتلات ^12.

النتائج

تويولين تلطيخ أظهرت فرقت أو ضعفت الهياكل في النباتات التي تزرع في وجود المغناطيس مقارنة بالمجموعة الضابطة (الشكل 2). وعلاوة على ذلك، أشارت 7 أيام دراسات مرور الزمن مع النباتات الزراعية بما في ذلك Komatsuna (الكرنب رابا فار. perviridis) وMescluns (رش...

Discussion

في جميع الأحوال، ينبغي تطبيق المغناطيس تحت طبق بتري. بحثت هذه الدراسة تأثير المجالات المغناطيسية على معدل نمو بذور العديد من الأنواع الزراعية، مع التركيز على حديقة بلسم كممثل للنباتات الزراعية. على سبيل المثال، تم تنفيذ تلطيخ تويولين على حديقة بلسم لتقييم التغيرات ...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Static magnets	JIM	N/A	2000Gauss
2% horse serum/1% bovine serum albumin/0.1% Triton X-100	Sigma-Aldrich	Merged with 55514	Blocking buffer
Primary antibody	Santa Cruz Biotechnology	sc-8035	a-Tubulin
Secondary antibody	Santa Cruz Biotechnology	sc-2010	FITC-conjugated anti-mouse IgG
time lapse photographic techniques	Manually controlled	N/A	ISO value 400 & aperture F 3.2
Sony Vegas Pro 13.0	Sony	N/A	N/A