Verbesserung des Anfangswachstumsrate von landwirtschaftlichen Pflanzen durch statische Magnetfelder

Zusammenfassung

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.

Zusammenfassung

Elektronische Geräte und Hochspannungsleitungen induzieren Magnetfelder. Ein Magnetfeld von 1,300-2,500 Gauss (0,2 Tesla) auf Petrischalen aufgetragen wurde Samen von Garten - Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) enthält, und Mescluns (Lepidium sativum ). Wir wandten Magneten unter der Kulturschale. Während der 4 Tage Anwendungs ​​beobachteten wir, dass der Stamm und Wurzellänge erhöht. Die Gruppe Magnetfeldbehandlung unterzogen (n = 10) zeigte eine 1,4-fache schneller Wachstumsrate im Vergleich mit der Kontrollgruppe (n = 11) in insgesamt 8 Tage (p <0,0005). Diese Rate ist 20% höher als die in früheren Studien berichtet. Die Tubulin komplexen Linien hatte keine Punkte verbinden, aber Verbindungsstellen auftreten bei der Anwendung von Magneten. Dies zeigt vollständige Differenz von der Kontrolle, die abnormal Anordnungen bedeutet. Jedoch bleibt die genaue Ursache nicht klar. Diese results Wachstumssteigerung Magneten des Anwendens legen nahe, dass es möglich ist, die Wachstumsrate zu verbessern, die Produktivität zu erhöhen, oder um die Geschwindigkeit der Keimung der Pflanzen steuern durch statische Magnetfelder anwenden. Auch Magnetfelder können physiologische Veränderungen in Pflanzenzellen verursachen und das Wachstum induzieren kann. Daher Stimulation mit einem Magnetfeld können mögliche Effekte, die denen von chemischen Düngemitteln ähnlich sind, was bedeutet, dass die Verwendung von Düngemitteln vermieden werden kann.

Einleitung

Keimung ist das Wachstum einer Pflanze, die ¹ in der Bildung der Keimling führt. Unter bestimmten Bedingungen beginnt die Keimung der Samen und die embryonalen Gewebe Wachstum wieder aufzunehmen. Es beginnt mit Feuchtigkeit auf das Saatgut, um Enzyme, die für die Keimung zu aktivieren. Samen können induziert werden , in vitro zu keimen (in einer Petrischale oder Teströhrchen) ^1,2.

Statische Magnetfelder sind spezielle Kräfte, die Bewegungen von Molekülen mit ionischen Ladungen durch die Lorentzkraft ^3,4 verursachen. Lorentzkraft wird gebildet, wenn ein ionisiertes oder geladene Objekt bewegt sich unter einem Magnetfeld. Jedes Material wird mit Atomen gebildet, die aus Elektronen und Protonen bestehen. Wenn magnetische Felder vorhanden sein, ob sie statisch oder Wechsel ist, wirkt sich die Bewegung von geladenen Materials. Dies gilt auch für Pflanzen und Wassermoleküle, die die intrazelluläre Molekül Zustand wirkt. In einer früheren Studie wurden elektromagnetische Spulen verwendetzu erzeugen Pflanzen gepulste Magnetfelder und 'Komatsuna' wurden ⁵ als die Themen gewählt. In der vorliegenden Studie erzeugten Magnet statische Magnetfelder wurden verwendet, um eine ähnliche, aber unterschiedliche Effekte als Expansions Studium der Lorentzkraft zu geben.

Die Frequenz des Magnetfeldes, sondern als seine Polarität, ist ein entscheidender Faktor für die Pflanzen Keimung. Frühere Studien haben vorgeschlagen, dass maximale Keimungsraten 20% höher als die Kontrolle waren, wenn die Frequenz des Magnetfeldes ungefähr 10 Hz war. Wenn das Feld in einer retrograden Weise entfernt wurde, wurde die Wachstumsrate ⁵ beeinträchtigt. Statische Magnetfelder haben eine beträchtliche Auswirkung auf die anfängliche Wachstums ^6-8, in erster Linie auf die Keimung und Wurzelwachstum ^{6 7.}

In der vorliegenden Untersuchung verwendeten wir statischen Magneten die Möglichkeit der Regulierung des Wachstums von landwirtschaftlichen Pflanzen zu untersuchen, durch magnetische Felder verwenden. Insbesondere wollten wir auf determine, ob bestimmte Bedingungen der Magnetfeldaufwandmengen, die Wachstums erhöhen könnte in der Literatur erwähnt diejenigen auf ein höheres Niveau als. Außerdem, wenn die anfängliche Keimung der Pflanzen kann erfolgreich unter Verwendung eines magnetischen Feldes erhöht werden, die Verwendung von chemischen Düngemitteln vermieden werden.

Protokoll

1. Grundeinstellungen

1. Landwirtschaftliche Pflanzenarten
   1. Verwenden Garten - Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) und Mescluns (Lepidium sativum) Samen.
      HINWEIS: Impatiens balsamina (Garten - Balsam oder Rose Balsam) ist eine Art stammt aus Indien; einige Mitglieder sind auch in Myanmar. Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis oder Komatsung) ist eine Variante der gleichen Art wie die gemeinsame Rübe. Gartenkresse (Lepidium sativum) ist eine Art von Kraut , das taxonomisch zu Kresse und Senf verwandt ist. Sie haben ähnliche Geschmacks- und Duft, für die sie ^5,7 kommerziell genutzt werden.
2. Pflanzenkulturen
   1. Kultur Garten - Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) und Mescluns (Lepidium sativum) Samen in einem Durchmesser von 100 mm (100 pi) Petrischale. Stellen Sie sicher, dass eine Platte nur eine Art von Spezies enthält.
   2. Für Kulturbedingungen, legen Sie die Samen auf einem Zellulosetuch. Tauchen Sie das Handtuch und Samen in dreifach destilliertem Wasser. Messen Sie und bestätigen Sie, dass der Innen Labor RT ist 18-25 ° C, mit einer Luftfeuchtigkeit von 65-75% (bitte Abschnitt 3.1.2).
   3. Für Anzahl von Samen, Kultur 10 ± 1 Samen von Garten-Balsam, 50 ± 10 Samen von Mizuna, 330 ± 20 Samen von Komatsuna und 380 ± 20 Samen von Mescluns. Verwenden Sie den gleichen Bedingungen gemessen, wie 18-25 ° C, mit einer Luftfeuchtigkeit von 65-75% (bitte Abschnitt 2.1.1).
      HINWEIS: Alle Experimente wurden an Bedingungen im Innenbereich mit der geregelten Luftfeuchtigkeit und Temperaturbereich im Labor durchgeführt. Die Feuchtigkeit und die Temperatur war nicht statisch, sondern vorgesehen, um die gleichen Bedingungen für den Magneten behandelten Gruppe und der Kontroll.

2. Kultur von vier landwirtschaftlichen Pflanzen

1. Versuchsdurchführung
   1. Folgen Sie Abschnitt 1.2.3) für Pflanzenarten und Kulturbedingungen in der Steuerung und Magnet angewendet Gruppe.
   2. Bewerben drei Magnete von 1.750 ± 350 Gauss (10.000 Gauss = 1 Tesla) am unteren Rand der 100 pi Gerichte für Garten-Balsam. Während der Anwendung sicher, dass die drei Magnete nicht in direktem Kontakt mit den Samen, und werden durch den Kunststoffboden der Petrischale getrennt. Der direkte Abstand zwischen Samen und Magneten sollte 2-4 mm betragen. Tragen Sie Magnete für 168 Stunden (7 Tage) für vier landwirtschaftlichen Pflanzen.
   3. Im Anschluss an alle identisch Schritte in 2.1.2), gelten zwei Magneten, ein (gegenüber N-Seite nach oben) auf der Oberseite und anderen Magneten (gegenüber S-Seite nach oben) an der Unterseite des Garten-Balsam Kulturplatte.
      HINWEIS: Die Pole sind unterschiedlich in Garten-Balsam aufgetragen. Jedoch ist die Polausrichtung nicht als entscheidender Faktor in dieser Studie für das Wachstum Veränderungen berücksichtigt, da alle Umgebungen identisch mit Ausnahme der Richtung sind,des magnetischen Flusses. Der Zweck von N- und S-Pol-Anwendung für Garten-Balsam war sich mit der es in den Bereichen der praktischen Fähigkeit, zu sehen, wo Pole Orientierung schwer sein könnte, zu verwalten.

3. Tubulin Anfärbung von Garten-Balsam

1. Magnet-Anwendungen mit geregelten Licht Zustand
   1. Legen Sie zwei Magnete (N-Pol nach oben) unten in der 100-mm-Platte für 48 Stunden unter Verwendung von Bedingungen in Schritt 1.2.2.
      HINWEIS: Für die Modifikation von Licht, die Kulturschalen auf einem Kunststoff-Regal in den Inkubator gelegt wurden. Inkubator wurde das Abfangen von Licht und Halten der Temperatur bei 25 ° C für 48 Stunden in dunklen Umgebungen verwendet wird. Schließlich wurde diese Bedingung nicht bei diesem Versuch durch hohe Schwankungen in Wachstumslänge.
2. Pflanzen Anfärben
   1. Befestigen Sie das gesamte Impatiens SPP Doppel Blume Pflanze (einschließlich Stamm und Wurzeln) gewachsen auf identischen Bedingungen mit Schritt 3.1.2) in 4% Paraformaldehyd und 0,1 MPhosphatpuffer (pH 7,4) für 15 min.
   2. Entfernen Sie die Impatiens Probe und tauche für 2 h in Blockierungspuffer (2% Pferdeserum / 1% Rinderserumalbumin / 0,1% Triton X-100 in PBS, pH 7,5). Waschen Sie die Impatiens Probe für 15 min mit PBS eingetaucht wird.
   3. Für Doppel-Immunfärbung, Inkubation der Probe mit dem primären Antikörper, anti-alpha-Tubulin (1: 1000), O / N bei 4 ° C.
   4. Entfernen Sie die Probe und tauchen Sie die Proben einmal mit PBS für 10 Minuten zu waschen. Verwendung FITC-konjugierter anti-Maus-IgG (1: 400) als sekundärer Antikörper und bei 25 ° C für 2 Stunden inkubiert.
   5. Tauchen Sie die Probe in PBS und decken die gesamte Probe im Boden von 24-Well-Platte gleiten. Erhalten Sie Bilder ein herkömmliches Fluoreszenzmikroskop mit Tubulin Orientierung zu beobachten (λ = 550 nm, vergrößert zu 100X, 200X und 400X).
      HINWEIS: In diesem Fall wird der Magnet behandelten Gruppe (n = 10) und Kontrollgruppe (n = 11) nur für Garten - Balsam (Impatiens balsamina) bestätigt wurden, in nicht-Dunkel - Bedingungen gezüchtet.

4. Methoden der Datenerhebung

1. Zeitraffer Schaffung von vier landwirtschaftliche Pflanzenwachstum
   1. Fotografieren Sie das Werk in 10-Minuten-Intervallen, durch Verschluss Auto-Einstellung (dies kann in jeder digitalen Kamera gemacht werden). Stellen Sie die Blende F 3.2 und den ISO-Wert bis 400.
   2. Sammeln Sie 700 bis 900 Bilder für 7-10 Tage. Schließen Sie die Kamera mit elektrischen Leitungen, da Batterie erschöpft sein könnte.
   3. Ziehen Sie die Bilder durch einen Klick und Ablegen jedes Bild chronologisch unter der Streaming-Linie mit Filme Software (siehe Materialien und Geräte Tabelle). Legen Sie es auf einem Streaming-Linie in gleicher Dauer von 0,045 bis 0,05 sec für jeden in einen Film insgesamt 30-40 sec. Überprüfen Sie so, dass es keine dunklen Lücken mit dem jedes Bild in einer chronologischen Reihenfolge auswählen.
   4. Nach dem Schritt 4.1.3, Play-Taste in der Software klicken Sie auf die kompilierte-Film in eine 30-40 sec Zeitraffer-Video-Folie und klicken Sie auf machen und speichern zu .mpeg oder .avi-Format zu gewährleisten. Für Größe markers Verwenden Canadian Quarter, einen amerikanischen Penny und einen Zentimeter Lineal auf der Seite des Fotos.
   5. Führen t -test und Box - Plot für die statistische Analyse ^11,12.
      HINWEIS: Gruppen von fünf Nummer Zusammenfassungen wurden verwendet, um die untere Grenze (L) Wert als die Berechnung von Q1 - [1,5 x (Q3 - Q1)] und die obere Grenze (H) Wert als Q3 + [1,5 x (Q3 - Q1) ]. Dieser Ansatz wurde in den Schritt integriert 1.2.2 für Länge der Datenerhebung ^11. Die L- und H-Werte zeigen die 99% der Fläche der T-Verteilung Plots, was bedeutet, dass die Datenpunkte außerhalb dieses Bereichs beobachtet wird, kann als Ausreißer werden. Box - Plots und Student-t - Test verwendet wurden ¹² , die Unterschiede in den Höhen von Sämlingen zu analysieren.

Ergebnisse

Tubulin - Färbung zeigte in Pflanzen in Gegenwart des Magneten dispergiert oder verdünnt Strukturen gewachsen im Vergleich zur Kontrolle (Abbildung 2). Außerdem 7 Tage Zeitrafferstudien mit landwirtschaftlichen Pflanzen einschließlich Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) und Mescluns (Lepidium sativum) zeigte an, daß ein Magnet statisches Magnetfeld abgeleitet erhöht das anfängliche Wachstum dieser Pflanzen (Abbildung 3).

Diskussion

In allen Bedingungen sollte Magneten unter der Petrischale aufgebracht werden. Diese Studie untersuchte den Einfluss von Magnetfeldern auf die Wachstumsrate der Samen für mehrere landwirtschaftliche Pflanzenarten, mit Fokus auf Garten-Balsam als Vertreter der landwirtschaftlichen Pflanzen. Zum Beispiel wurde Tubulin-Färbung an Garden Balsam durchgeführt, die molekularen Ebene Änderungen in root zu bewerten und Skelettmikrostrukturen stammen Einfluß des Magnetfeldes in der Länge Proliferation hindeutet. Sowohl die ...

Materialien

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