Mejora de la tasa de crecimiento inicial de las plantas agrícolas mediante el uso de campos magnéticos estáticos

Resumen

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.

Resumen

dispositivos electrónicos y cables de alta tensión inducen campos magnéticos. Un campo magnético de Gauss 1,300-2,500 (0.2 Tesla) se aplicó a placas de Petri que contienen semillas de bálsamo del jardín (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis), y Mescluns (Lepidium sativum ). Se aplicaron los imanes bajo la placa de cultivo. Durante los 4 días de la aplicación, se observó que la longitud del tallo y la raíz aumentado. El grupo sometido a un tratamiento de campo magnético (n = 10) mostró un 1,4 veces más rápido ritmo de crecimiento en comparación con el grupo control (n = 11) en un total de 8 días (p <0,0005). Esta tasa es 20% superior a la reportada en estudios previos. Las líneas complejas de tubulina no tienen puntos de conexión, pero los puntos de conexión se producen de la aplicación de imanes. Esto muestra completa diferencia del control, lo que significa arreglos anormales. Sin embargo, la causa exacta no está clara. estas resULTS de mejora del crecimiento de la aplicación de imanes sugieren que es posible mejorar la tasa de crecimiento, aumentar la productividad, o controlar la velocidad de germinación de las plantas mediante la aplicación de campos magnéticos estáticos. Además, los campos magnéticos pueden causar cambios fisiológicos en las células vegetales y pueden inducir el crecimiento. Por lo tanto, la estimulación con un campo magnético puede tener posibles efectos que son similares a las de los fertilizantes químicos, lo que significa que el uso de fertilizantes puede ser evitado.

Introducción

La germinación es el crecimiento de una planta que da lugar a la formación de la planta de semillero ^1. Bajo ciertas condiciones, la germinación de semillas comienza y los tejidos embrionarios reanudar el crecimiento. Comienza con la hidratación de la semilla con el fin de activar las enzimas para la germinación. Las semillas pueden ser inducidos a germinar in vitro (en una placa de Petri o tubo de ensayo) ^1,2.

Los campos magnéticos estáticos son fuerzas especiales que provocan movimientos de las moléculas con cargas iónicas por medio de la fuerza de Lorentz ^3,4. se forma una fuerza de Lorentz cuando ionizados o cargados objeto se mueve bajo un campo magnético. Cada material se formó con los átomos que están compuestos de electrones y protones. Cuando los campos magnéticos se hacen presentes, ya sea estática o alterna, que afecta a la circulación de material cargado. Esto también se aplica a las plantas y las moléculas de agua, que afecta a la condición molécula intracelular. En un estudio anterior, se utilizaron bobinas electromagnéticaspara generar campos magnéticos pulsados, y las plantas 'komatsuna' fueron elegidos como los temas ^5. En el presente estudio, el imán genera campos magnéticos estáticos se utilizan para dar un efecto similar pero diferente como un estudio de la expansión de la fuerza de Lorentz.

La frecuencia del campo magnético, en lugar de su polaridad, es un factor crucial para la germinación de las plantas. Estudios anteriores han sugerido que las tasas de germinación máximas fueron 20% más alto que el control cuando la frecuencia del campo magnético fue de aproximadamente 10 Hz. Cuando el campo se quita de forma retrógrada, la tasa de crecimiento se deteriora ^5. Los campos magnéticos estáticos tienen un efecto considerable en el ^6-8 inicial de crecimiento, principalmente en la germinación y crecimiento de las raíces ^{6 7.}

En el presente estudio, hemos utilizado los imanes estáticos para examinar la posibilidad de regular el crecimiento de plantas agrícolas mediante el uso de campos magnéticos. En particular, el objetivo fue determine si ciertas condiciones de aplicación del campo magnético podría aumentar las tasas de crecimiento a niveles más altos que los mencionados en la literatura. Además, si la germinación inicial de las plantas se puede incrementar con éxito utilizando un campo magnético, el uso de fertilizantes químicos se puede evitar.

Protocolo

1. Ajustes iniciales

1. Especies de plantas agrícolas
   1. Uso del jardín Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis), y Mescluns (Lepidium sativum) semillas.
      NOTA: Impatiens balsamina (bálsamo del jardín o Rose Balsam) es una especie nativa de la India; algunos miembros también se encuentran en Myanmar. Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis o komatsuna) es una variante de la misma especie que el nabo común. El mastuerzo (Lepidium sativum) es un tipo de hierba que se taxonómicamente relacionado con el berro y la mostaza. Tienen sabores y aromas similares, para los que se utilizan comercialmente ^5,7.
2. Los cultivos de plantas
   1. Cultura Jardín Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis), y mezclums (Lepidium sativum) semillas en un 100 mm de diámetro (100 pi) placa de Petri. Asegúrese de que una placa contiene sólo un tipo de especie.
   2. Para las condiciones de cultivo, colocar las semillas en una toalla de celulosa. Sumergir la toalla y semillas en agua destilada tres veces. Medir y confirmar que el laboratorio de interior RT es de 18-25 ° C, con una humedad que oscila de 65-75% (por favor, compruebe la sección 3.1.2).
   3. Por número de semillas, cultivo de 10 ± 1 semillas de bálsamo del jardín, 50 ± 10 semillas de Mizuna, 330 ± 20 semillas de Komatsuna, y 380 ± 20 semillas de Mescluns. Use condiciones idénticas medidas como 18-25 ° C, con una humedad que oscila de 65-75% (por favor, compruebe la sección 2.1.1).
      NOTA: Todos los experimentos se realizaron en condiciones de interior con la humedad regulado y rango de temperatura en el laboratorio. La humedad y la temperatura no era estática, pero siempre y cuando las condiciones idénticas para tratar el imán y el grupo control.

2. Cultura de cuatro plantas agrícolas

1. Procedimiento experimental
   1. Siga la Sección 1.2.3) para las especies de plantas y las condiciones de cultivo en los grupos control y aplicado imán.
   2. Aplicar tres imanes de 1750 ± 350 Gauss (10.000 Gauss = 1 Tesla) en la parte inferior de las placas de 100 pi de Garden Balsam. Durante la aplicación, asegúrese de que los tres imanes no están en contacto directo con las semillas, y se separan por la parte inferior de plástico de la placa de Petri. La distancia directa entre las semillas y los imanes debe ser de 2-4 mm. Aplicar los imanes de 168 horas (7 días) durante cuatro plantas agrícolas.
   3. Siguiendo todos los pasos de forma idéntica en 2.1.2), se aplican dos imanes, uno (N orientados hacia los lados hacia arriba) en el lado S imán superior y otra (hacia arriba) en la parte inferior de la placa de cultivo de bálsamo del jardín.
      NOTA: Los postes se aplican de manera diferente en Garden Balsam. Sin embargo, la orientación de polos no se considera como un factor crucial en este estudio para alteraciones del crecimiento, como todos los entornos son idénticos excepto por la direccióndel flujo magnético. El propósito de N y S aplicación polos para bálsamo del jardín era para ver su capacidad práctica en su uso en los campos, donde la orientación de polos podría ser difícil de manejar.

3. La tinción de tubulina Jardín Balsam

1. Aplicaciones de imán con Regulado Condición Luz
   1. Coloque dos imanes (polo N hacia arriba) parte inferior de la placa de 100 mm durante 48 horas, utilizando las condiciones en el paso 1.2.2.
      NOTA: Para la modificación de la luz, las placas de cultivo fueron colocados en un estante de plástico en la incubadora. Incubadora se utilizó para la intercepción de la luz y la temperatura se mantiene a 25 ° C durante 48 horas en ambientes oscuros. Con el tiempo, esta condición no se utilizó en este experimento debido a las altas variaciones en la longitud de crecimiento.
2. La tinción de plantas
   1. Fijar la totalidad de impatiens SPP planta de flor doble, (incluyendo el tronco y las raíces) crecido en idénticas condiciones con la etapa 3.1.2) en 4% de paraformaldehído y 0,1 Mtampón de fosfato (pH 7,4) durante 15 min.
   2. Retirar la muestra impatiens y sumergirse durante 2 horas en tampón de bloqueo (2% de suero de caballo / 1% de albúmina de suero bovino / 0,1% de Triton X-100 en PBS, pH 7,5). Lavar la muestra impatiens por inmersión con PBS durante 15 min.
   3. Para inmunotinción doble, incubar la muestra con el anticuerpo primario, anti-tubulina alfa (1: 1.000), O / N a 4 ° C.
   4. Retire la muestra y sumergir las muestras una vez con PBS durante 10 min para lavar. Uso conjugado con FITC anti-IgG de ratón (1: 400) como el anticuerpo secundario e incubar durante 2 horas a 25 ° C.
   5. Sumergir la muestra en PBS y de cubre toda la muestra en la parte inferior de la placa de 24 pocillos. Obtención de imágenes mediante un microscopio de fluorescencia convencional para observar la orientación de la tubulina (λ = 550 nm, magnificado a 100X, 200X y 400X).
      NOTA: En este caso, el grupo tratado imán (n = 10) y controles (n = 11) se confirmaron para Garden Balsam (Impatiens balsamina) solamente, que se cultiva en condiciones de no-oscuros.

4. Métodos de Recogida de Datos

1. Lapso de tiempo Creación de crecimiento de las plantas Cuatro Agrícola
   1. Fotografía de la planta a intervalos de 10 min, mediante el establecimiento de obturador para auto (esto se puede hacer en cualquier cámara digital). Ajuste la abertura a F 3.2 y el valor ISO 400.
   2. Recoger 700-900 imágenes durante 7-10 días. Conectar la cámara con los cables eléctricos ya batería puede estar agotada.
   3. Arrastre las imágenes haciendo clic y colocar cada imagen cronológicamente bajo la línea de transmisión de creación de películas con el software (ver materiales y equipos de mesa). Póngalo en una línea de streaming en duraciones iguales de 0,045 a 0,05 seg para cada película en un total de 30-40 seg. La hora de llegada a fin de que no haya espacios oscuros con la selección de la cada imagen en un orden cronológico.
   4. Después del paso 4.1.3, haga clic en el botón de reproducción en el software para asegurar la película compilado en un lapso de tiempo de diapositivas de vídeo de 30-40 segundos y haga clic en Procesar y guardar en formato .avi o .mpeg. Para el tamaño de markers, utilice cuartos de Canadá, un penique americano, y una regla de centímetros en el lado de la foto.
   5. Realizar la prueba t y el diagrama de caja para el análisis estadístico ^11,12.
      NOTA: Los grupos de resúmenes de cinco números se utilizaron para calcular el límite inferior (L) valor como Q1 - [1,5 × (Q3 - Q1)] y el límite superior (H) valor como Q3 + [1.5 × (Q3 - Q1) ]. Este enfoque se incorporó en el paso 1.2.2 para la recolección de datos de longitud ^11. Los valores de L y H muestran el área 99% de las parcelas T-distribución, lo que significa que los puntos de datos observados fuera de este rango pueden ser considerados valores atípicos. Los diagramas de caja y la t de Student-test se utilizaron para analizar las diferencias en las alturas de las plántulas ^12.

Resultados

Tinción de tubulina mostró dispersa o estructuras adelgazado en las plantas cultivadas en presencia del imán en comparación con el control (Figura 2). Por otra parte, los estudios de 7 días de lapso de tiempo con las plantas agrícolas, incluidas Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) y Mescluns (Lepidium sativum) indicaron que un imán campo magnético estático deriva aumenta el crecimiento inicial de estas plantas (Figura 3)....

Discusión

En todas las condiciones, los imanes deben aplicarse bajo la placa de Petri. Este estudio examinó la influencia de los campos magnéticos sobre la tasa de crecimiento de las semillas de varias especies agrícolas, con especial atención en bálsamo del jardín como representante de plantas agrícolas. Por ejemplo, la tinción de tubulina se realizó sobre el Garden Balsam para evaluar los cambios en el nivel molecular en la raíz y el tallo micro-estructuras esqueléticas que sugiere la influencia del campo magnético ...

Materiales

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