استخدام أنظمة Aeroponic لنشر كلونال من القنب

Summary

تم تصميم هذا البروتوكول لتوفير معلومات تعليمية لنشر كلونال القنب ساتيفا L. من خلال تنفيذ النظم aeroponic. الطريقة الموصوفة هنا تشمل جميع الإمدادات والبروتوكولات اللازمة لإعادة إنتاج بنجاح الخصائص المورفولوجية والكيميائية المرغوبة في جنس القنب.

Abstract

يصف هذا البروتوكول توحيد تقنية الانتشار اللاستنساخي الفعالة للقنب باستخدام الأنظمة الأيروبونيكية. تم استئصال قصاصات التصوير الأولية من نوعين من القنب ، واسمهما "نبيذ الكرز" و "Red Robin" (17-20٪ ث / ث CBD) ، التي كانت بمثابة "النبات الأم". تم تطبيق سلائف أوشين (حمض الاندول-3-بوتيريك) لتحفيز نمو الجذر في الجزء القاعدي من القطع المقتطعة قبل وضعها في النظام. تم ضباب القطع بخفة مع محلول الضباب الغذائي كل ثلاثة أيام لتوفير الدعم الغذائي حيث يحتوي الحل على المغذيات الكبيرة الأساسية ، بما في ذلك النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم. حافظ خزان مياه النظام الهوائي على نطاق درجة الحموضة بين 5.0-6.0 ودرجة حرارة المياه بين 20-22 درجة مئوية. واستخدمت مضخة مياه غاطسة لتوصيل المياه إلى القطع. تم تزويد قصاصات طرف التصوير ب 24 ساعة من الضوء يوميا لمدة 10 أيام حتى حدث تطور الجذر ، والتي تم زرع القطع المتجذرة لأغراض البحث. وقد أثبتت هذه النظم الأيروبونية أنها تولد نتائج مرغوبة لنشر القنب . الأسلوب الموصوف هنا يخفف من القيود الزمنية المحتملة التي تنشأ عن الأساليب التقليدية للسماح لوسائل أكثر كفاءة لنشر اللاجنسي القنب.

Introduction

القنب ساتيفا L. هو سنوي، ثنائي، نبات المزهرة تصنف في Cannabaceae الأسرة. القنب، التي تنتج في الغالب داخل trichomes الغدية تقع على طبقة البشرة الخارجية من الأنسجة bract على inflorescences ^{الإناث1}، أصبحت موضوعا بحثيا شعبية متزايدة، ويرجع ذلك في المقام الأول إلى خصائصها الطبية المعترف بها تدريجيا. القنب (CBD) هو ثاني أبرز القنب وجدت في القنب بعد Δ9-tetrahydrocannabinol (THC) ويعزى إلى مجموعة من الفوائد الطبية, بما في ذلك خصائص ^مسكن2, خصائص مضادة للنوبات3, خصائص مضادة ^{للاكتئاب4}, الحد من خطر مرض ^{السكري5}, وعلاج اضطرابات النوم ^{المختلفة6}. نظرا لتعدد الفوائد الصحية المرتبطة المستقلبات من نبات القنب، وهناك طلب متزايد لإنتاجه على نطاق ^تجاري7. ولمقابلة هذا الطلب، يجري باستمرار تحسين أساليب الزراعة وإعادة اختراعها لتوفير مواد نباتية متسقة وعالية الجودة باستمرار لصناعة القنب الناشئة.

ويمكن تيسير انتشار القنب بطريقتين: الإنجاب الجنسي أو اللاجنسي. مثال على التكاثر الجنسي هو تلقيح البويضة الأنثوية بحبوب اللقاح من ستامين الذكر مما يؤدي إلى بذرة يمكن أن تنبت. إنبات البذور هو أسلوب زراعة موثوق به تم استخدامه لأغراض التربية والزراعة حيث يتم اختيار الصفات الظاهرية المرغوبة في الخطوط الأبوية لتحسين جودة نباتات القنب الذرية ، بما في ذلك سمات مثل تحمل الجفاف ومقاومة الحشرات وزيادة الغلة وزيادة ^{الفعالية8} . ومع ذلك ، فإن التلقيح المتبادل غير المقصود هو خطر كامن عند إجراء الإنجاب الجنسي ، مما يسبب ذرية غير مرغوب فيها ، مما يؤدي إلى فقدان محتمل للسمات المرغوبة أو إدخال الصفات غير المرغوب فيها. ويبرز مثال على هذا التلقيح غير المقصود من قبل مزارعي القنب الذين يتلقون بذور القنب الملقحة بحبوب اللقاح المنتجة ل THC مما يؤدي إلى خسارة اقتصادية كبيرة بسبب النباتات غير المتوافقة (>0.3٪ إجمالي THC w/w)⁹. بالإضافة إلى ذلك ، لتوليد محصول يتكون من الإناث فقط ، يجب زرع بذرة أنثوية بدلا من بذور غير أنثوية ، مما قد يؤدي إلى التهاب الهرمافروديتيز وغيرها من الصفات غير المرغوب فيها مما يؤدي إلى خسارة اقتصادية. للتغلب على الحد من التكاثر الجنسي للقنب، وقد مارست على نطاق واسع التكاثر اللاجنسي في نماذج الإنتاج التجاري لصناعة ^القنب10.

لا يتطلب التكاثر الجنسي للقنب سوى نبات واحد ، مما يسمح بتكاثر نمط وراثي واحد يسمح بالإنتاج التجاري للنباتات التي تحمل سمات زراعية ودوائية مرغوبة. شكل شائع من أشكال تكاثر القنب اللاجنسي هو قطع وإدراج أجزاء صغيرة من نبات أنثى في الركيزة الخالية من ^{التربة11} التي تغطيها قبة الرطوبة للحث على تكوين الجذر. على الرغم من أن هذه الطريقة قد أثبتت نجاحها ، إلا أن العيب الشائع هو تراكم مستوى عال من الرطوبة (عادة 80٪ أو أعلى) داخل القبة ، مما يوفر بيئة نمو مثالية لمسببات الأمراض الفطرية ، والتي يمكن أن تكون ضارة بالقطع الجديدة الحساسة. وثمة شكل آخر من أشكال الانتشار اللاجنسية هو التكاثر الدقيق باستخدام زراعة الأنسجة، حيث تسمح التقنيات العقيمة بنشر مواد نبات القنب الخالية من الحشرات والميكروبات والفيروسات في مساحة ^{محدودة12}. غير أن هذه العملية مكلفة وتستغرق وقتا طويلا وتتطلب فنيين مختبريين مدربين يتعذر الوصول إليهم عموما بالنسبة لمرافق القنب الواسعة النطاق.

ولا يوجد سوى عدد قليل جدا من التقارير البحثية المنشورة عن الانتشار اللاستنساخي للقنب. ومن أجل توفير أساس لفهم التكاثر اللاجنسية للقنب لأغراض البحث والإنتاج الصناعي، تهدف هذه الدراسة إلى إثبات سهولة وإمكانية الحصول على استخدام النظم الأيروبونية لنشر القنب بشكل شبهي. تعد الأنظمة Aeroponic مثالية لنشر القنب اللاجنسية ، حيث تزود باستمرار المياه الغنية بالمغذيات للقطع ، مما يؤدي إلى تكوين الجذر المبكر في الوقت المناسب ، والسماح بالحفاظ على النبات إلى أجل غير مسمى إذا لزم الأمر.

Protocol

1. توليد نبات الأم لنشر كلون

1. اختر نبات الأم الأنثوية الصحي الذي يعرض خصائص مورفولوجية وكيميائية مرغوبة خاصة بالاستخدام المقصود.
2. السماح للمصنع الأم للوصول إلى الحجم المناسب (ما يقرب من 25 يطلق النار ناضجة) لنشر كلونال (أي القطع).
3. السماح للنباتات الأم بالبقاء في مرحلة النمو النباتي (الضوء: الظلام = 18 ساعة: 6 ساعة) لتعزيز نمو التصوير للانتشار في المستقبل.

2. بناء وإعداد نظام aeroponic

1. ابدأ بوضع الغطاء فوق الحاوية (38.1 سم × 25.4 سم × 30.48 سم). حفر العدد المطلوب من الثقوب في الغطاء مع توفير مساحة كافية (ويفضل 3 سم) بين كل منهما.
2. ضع مضخة المياه (جدول المواد) في وسط الحاوية.
3. صب 7-8 لتر من الماء المقطر في الحاوية بحيث فوهة المضخة لا يزال ما يقرب من 2.5 سم فوق خط المياه.
   ملاحظة: هذا يضمن مضخة المياه الغاطسة (جدول المواد) قادرة على دفع المياه مع ما يكفي من القوة للانتشار عبر غطاء الحاوية. ينصح الماء المقطر; ومع ذلك، يمكن أيضا استخدام مياه الصنبور العادية.
4. وضع الكمية المناسبة من مكعبات روكوول (3.81 سم) (جدول المواد) أو مكعبات الوسائط المفضلة في كل فتحة. تشغيل المضخة والسماح لها لتشغيل لمدة 24 ساعة.
   ملاحظة: يفضل مكعبات روكوول بسبب قدرتها على "الرسو" على القطع المتجذرة حديثا التي تساعد على الحفاظ على النباتات تستقيم بعد زرع.

3. اختيار واختناق يطلق النار المناسبة

1. جمع يطلق النار بالقرب من meristem apical باستخدام مشرط معقم أو مقص. القطع هي ~ 10 سم في الطول، من الناحية المثالية مع عدة عقد.
   ملاحظة: قطع الجذعية بزاوية 45 درجة. قطع بزاوية 45 درجة يزيد من مساحة السطح للجزء القاعدي من القطع، مما يتيح مساحة أكبر لتطوير الجذر. من الاختياري إجراء فتحة صغيرة (1-2 سم) في منتصف القطع 45 درجة لزيادة مساحة السطح.
2. إزالة جميع أوراق الشجر باستثناء أوراق الشجر الموجودة على العقد الثلاثة الأولى.
3. تراجع قطع المقتطعة حديثا في حل التأصيل التي تحتوي على حمض الندول-3-بوتيريك (IBA) (جدول المواد) ~ 2-5 سم من قاعدة الجذعية ل ~ 5 ق.
4. أدخل القطع في وسط مكعب روكوول المتمركز في النظام aeroponic.
   ملاحظة: عمق الإدراج القطع هو أن تبقى ~ 1-2 سم من الجزء السفلي من مكعب روكوول.
5. رش قصاصات unrooted مع محلول الضباب المغذيات (جدول المواد) كل 3 أيام.
6. زراعة القطع مع 18-24 ساعة من الضوء يوميا مع كثافة تدفق الفوتون الضوئي (PPFD) من 100 ميكرومول / ^م2 / ثانية في 24-29 درجة مئوية و 40-60٪ الرطوبة النسبية.

4. صيانة النظام Aeroponic والصحة بروباجول

1. تجديد النظام بالماء عند درجة الحموضة بين 5.0- 6.0 كل 2-5 أيام.
2. ضباب طفيفة قصاصات (ضباب واحد لكل قطع) مع محلول الضباب المغذيات (جدول المواد) كل 3 أيام.
3. أضف 5 مل من كل محلول غذائي (جدول المواد) إلى الخزان كل 3-5 أيام.
   ملاحظة: إضافة المغذيات يسبب الماء ليكون البني وغامضة.
4. إضافة 15 مل من محلول تنظيف الطحالب والبكتيريا الذي يحتوي على حمض هيبوكلوروس (0.028٪) لكل 10 لتر من الماء كل 5 أيام (جدول المواد).

5. زرع البروباجول

1. حدد القطع ذات الجذور الليفية الطويلة والبيضاء.
   ملاحظة: تجنب القطع مع البني، لزج، وأنظمة الجذر القصير لأن هذا هو مؤشر لوجود تعفن الجذر وعادة ما يستغرق وقتا أطول للتأقلم مع المتوسطة المتنامية الجديدة ويمكن أن تجلب الأمراض غير المرغوب فيها.
2. طرد بعناية مكعب روكوول من النظام وفك الجذور.
3. زرع بروباجوليس القنب إلى وعاء الحضانة 4 لتر مليئة مزيج التربة المغذية (جدول المواد).
   ملاحظة: يوصى بالسقي على الفور لمنع الجذور من الجفاف.

6. تنظيف وتخزين نظام aeroponic

1. عندما يكون النظام لم يعد قيد الاستخدام، اغسل بالماء وانظفه بالإيثانول بنسبة 70٪ أو مطهر آخر.
2. إزالة مرشح من مضخة المياه وشطف بالماء لإزالة الحطام.
3. جفف النظام عن طريق مسحه بالمناشف الورقية أو منشفة.
4. ضع المضخة داخل الحوض مع الغطاء وتخزينها حتى تكون هناك حاجة إليها.

النتائج

للتحقق من كفاءة النظام aeroponic وصفها، تم استئصال ما مجموعه 10 و 12 يطلق النار صحية 14 سم طويلة من النباتات الأم، 'النبيذ الكرز' و 'روبن الأحمر'، على التوالي (الشكل 1A، B). وبعد الغطس في وسائط الحث الجذرية، وضعت المستنسخات في النظام (الشكل 2 ألف). يتم عرض بناء و...

Discussion

ومع تزايد الطلب على نباتات القنب ذات المحتوى المتسق من القنب، استغلت أساليب مختلفة للنشر اللاستنساخي في صناعة القنب . يظهر الانتشار اللاجنسية العديد من المزايا على الطرق الجنسية للإنتاج على نطاق واسع ومتسق. نظام الانتشار aeroponic هو نسخة معدلة من نظام الزراعة المائية التي تستخدم ض?...

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
1-part Fox Farm	Fox Farm		Soil Mix
1-part Promix	Promix		Soil Mix
1-part Roots Organic Original	Auora Innovations		Soil Mix
1-part Wiggle Worm Earth Worm Castings	UNCO Industries		Soil Mix
Algae and Bacterial Cleaning Solution (Clear Rez)	EZ Clone	SKU#: 225	8 fl. Oz.
Artificial Lighting	AgroBrite	SKU#: 1399	T5 324W 4' 6-Tube Fixture with Lamps
Cannabis Mother plant 1 (Cherry Wine)	Summit CBD	N/A	Donated material
Cannabis Mother Plant 2 (Red Wine)	Trilogene	SKU: 0101RR
Corresponding Plastic Lid	Office Depot	N/A	38.1 cm x 25.4 cm
Drill Bit 1	Dewalt	DW1586	38.1 mm spade drill bit
Drill Bit 2	Dewalt	DW1308	3.175 mm drill bit
Flora/Bloom (Nutrient Solution)-5 mL	General Hydroponics	SKU#: 726	946 mL (1 Quart) 2.43 lbs. (1.1 kg) (Available Phosphate 5.0%, Soluble Potash 4.0%, Magnesium 1.5%, Sulfur 1.0%)
FloraGrow (Nutrient Solution)- 5 mL	General Hydroponics	SKU#: 724	946 mL (1 Quart) 2.43 lbs. (1.1 kg) ((Total Nitrogen 2.0% (0.25% Ammoniacal Nitrogen, 1.75% Nitrate Nitrogen), Available Phosphate 1.0%, Soluble Potash 6.0%, Magnesium 0.5%))
FloraMicro (Nutrient Solution)- 5 mL	General Hydroponics	SKU#: 759	946 mL (1 Quart) 2.43 lbs. (1.1 kg) ((Total Nitrogen 5.0% (0.3% Ammoniacal Nitrogen, 4.7% Nitrate Nitrogen), Soluble Potash 1.0%, Calcium 5.0%, Boron 0.01%, Cobalt 0.0005%, Copper 0.01%, Iron 0.1%, Manganese 0.05%, Molybdenum 0.0008%, Zinc 0.015%))
Horticultural Scissors	Shear Perfection	SKU#: 12620	Platinum Stainless Steel Bonsai Scissors (2.4")
Isopropyl Alcohol	Equate	Walmart # 574133562	70% concentration
Nutrient Mist Solution (Clonex Mist)	Growth Technology	SKU#: 4889	10.14 fl. Oz (300 ml) (Total Nitrogen: 5.9 × 10-4 %, Available Phosphate: 4.0 × 10-4 %, Soluble Potash: 5.0 × 10-4 %)
pH Down	General Hydroponics	SKU#: 733	946 ml (1 Quart) 2.43 lbs. (1.1 kg)
pH Up	General Hydroponics	SKU#: 730	946 ml (1 Quart) 2.43 lbs. (1.1 kg)
Plastic Container	Office Depot	N/A	38.1 cm x 25.4 cm x 30.48 cm
Power Drill	Dewalt	DCD709B	20-Volt Max ½” Drill
Rockwool Cubes	Grodan	SKU#: 830	38.1 mm
Rooting Solution (Clonex Rooting Gel)	Growth Technology	SKU#: 939	3.4 fl. Oz. (100 ml) (Indolebutyric Acid - 0.31%)
Statistic Software (Prism)	GraphPad Inc.
Submersible Water Pump	ActiveAQUA	SKU: AAPW250	Model: AAPW250, Voltage 120V, Power 16W