Name: employing aeroponic systems for the clonal propagation of cannabis
Uploaded: 2021-12-01T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Employing Aeroponic Systems for the Clonal Propagation of Cannabis at JoVE.com

Questa ricerca è stata sostenuta dall'Institute of Cannabis Research presso la Colorado State University-Pueblo e dal Ministero della Scienza e delle TIC (2021-DD-UP-0379) e dalla città di Chuncheon (Hemp R & D and industrialization, 2020-2021), Gli autori desiderano anche ringraziare Justin Henderson al Summit CBD per la generosa donazione per i semi di "Cherry Wine".

1. Generazione di una pianta madre per la propagazione clonale
<ol><li>Seleziona una pianta madre sana e femminile che presenti caratteristiche morfologiche e chimiche desiderabili specifiche per l'uso previsto.</li>
	<li>Lasciare che la pianta madre raggiunga la dimensione appropriata (circa 25 germogli maturi) per la propagazione clonale (cioè talee).</li>
	<li>Permettere alle piante madri di rimanere nella fase di crescita vegetativa (luce: scuro = 18 h:6 h) per favorire la crescita dei germogli pe...

<ol>
	<li>ElSohly, M. A., Radwan, M. M., Gul, W., Chandra, S., Galal, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Phytochemistry+of+Cannabis+sativa+L.">Phytochemistry of Cannabis sativa L.</a> Progress in the Chemistry of Organic Natural Products. 103, 1-36 (2017).</li><li>Cunetti, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Chronic+pain+treatment+with+cannabidiol+in+kidney+transplant+patients+in+Uruguay.">Chronic pain treatment with cannabidiol in kidney transplant patients in Uruguay.</a> Transplantation Proceedings. 50 (2), 461-464 (2018).</li><li>Hausman-Kedem, M., Menascu, S., Kramer, U. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Efficacy+of+CBD-enriched+medical+cannabis+for+treatment+of+refractory+epilepsy+in+children+and+adolescents+-+An+observational,+longitudinal+study.">Efficacy of CBD-enriched medical cannabis for treatment of refractory epilepsy in children and adolescents - An observational, longitudinal study.</a> Brain &amp; Development. 40 (7), 544-551 (2018).</li><li>Linge, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannabidiol+induces+rapid-acting+antidepressant-like+effects+and+enhances+cortical+5-HT/glutamate+neurotransmission:+role+of+5-HT1A+receptors.">Cannabidiol induces rapid-acting antidepressant-like effects and enhances cortical 5-HT/glutamate neurotransmission: role of 5-HT1A receptors.</a> Neuropharmacology. 103, 16-26 (2016).</li><li>Lehmann, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+cannabidiol+treatment+reduces+early+pancreatic+inflammation+in+type+1+diabetes.">Experimental cannabidiol treatment reduces early pancreatic inflammation in type 1 diabetes.</a> Clinical Hemorheology and Microcirculation. 64 (4), 655-662 (2016).</li><li>Shannon, S., Lewis, N., Lee, H., Hughes, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannabidiol+in+anxiety+and+sleep:+A+large+case+series.">Cannabidiol in anxiety and sleep: A large case series.</a> The Permanente Journal. 23, 18-41 (2019).</li><li>Russo, E. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=History+of+cannabis+and+its+preparations+in+saga,+science,+and+sobriquet.">History of cannabis and its preparations in saga, science, and sobriquet.</a> Chemistry &amp; Biodiversity. 4 (8), 1614-1648 (2007).</li><li>Vera, C. L., Hanks, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Hemp+production+in+Western+Canada.">Hemp production in Western Canada.</a> Journal of Industrial Hemp. 9 (2), 79-86 (2004).</li><li>. Hot hemp: How high THC levels can ruin a legal hemp harvest Available from: <a target="_blank" href="https://www.westword.com/marijuana/hot-hemp-how-high-thc-levels-can-ruin-a-legal-hemp-harvest-9963683">https://www.westword.com/marijuana/hot-hemp-how-high-thc-levels-can-ruin-a-legal-hemp-harvest-9963683</a> (2018)</li><li>Lata, H., Chandra, S., Techen, N., Khan, I. A., ElSohly, M. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Assessment+of+the+genetic+stability+of+micropropagated+plants+of+Cannabis+sativa+by+ISSR+markers.">Assessment of the genetic stability of micropropagated plants of Cannabis sativa by ISSR markers.</a> Planta Medica. 76 (1), 97-100 (2010).</li><li>Caplan, D., Dixon, M., Zheng, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Optimal+rate+of+organic+fertilizer+during+the+flowering+stage+for+Cannabis+grown+in+two+coir-based+substrates.">Optimal rate of organic fertilizer during the flowering stage for Cannabis grown in two coir-based substrates.</a> HortScience. 52 (12), 1796 (2017).</li><li>Monthony, A. S., Page, S. R., Hesami, M., Jones, A. M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+past,+present+and+future+of+Cannabis+sativa+tissue+culture.">The past, present and future of Cannabis sativa tissue culture.</a> Plants (Basel). 10 (1), 185 (2021).</li><li>Clarke, R. C., Merlin, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cannabis+domestication,+breeding+history,+present-day+genetic+diversity,+and+future+prospects.">Cannabis domestication, breeding history, present-day genetic diversity, and future prospects.</a> Critical Reviews in Plant Sciences. 35 (5-6), 293-327 (2016).</li></ol>

Con la crescente domanda di piante di cannabis con un contenuto costante di cannabinoidi, vari metodi di propagazione clonale sono stati sfruttati nell'industria della cannabis . La propagazione asessuata mostra diversi vantaggi rispetto ai metodi sessuali per una produzione coerente e su larga scala. Un sistema di propagazione aeroponica è una versione modificata di un sistema idroponico che utilizza una nebbia d'acqua ricca di nutrienti aerati per fornire un rapido sviluppo delle radici. Il sistema a...

Cannabis sativa L. è una pianta da fiore annuale, dioica, classificata nella famiglia delle Cannabaceae. I cannabinoidi, prodotti prevalentemente all'interno di tricomi ghiandolari situati sullo strato epidermico esterno dei tessuti brattee sulle infiorescenze femminili1, stanno diventando un argomento di ricerca sempre più popolare, principalmente a causa delle loro proprietà medicinali progressivamente riconosciute. Il cannabidiolo (CBD) è il secondo cannabinoide più importante presente nella cannabis dopo il Δ9-tetraidrocannabinolo (THC) ed è attribuito a una serie di benefici medicinali, tra cui proprietà analgesiche2, proprietà anticonvulsive3, proprietà antidepressive4, riduzione del rischio di diabete5 e trattamento di vari disturbi del sonno6. A causa della moltitudine di benefici per la salute associati ai metaboliti della pianta di cannabis, c'è una crescente domanda per la sua produzione su scala commerciale7. Per soddisfare questa domanda, i metodi di coltivazione vengono costantemente migliorati e reinventati per fornire continuamente materiale vegetale coerente e di alta qualità all'emergente industria della cannabis.
La propagazione della Cannabis può essere facilitata in due modi: riproduzione sessuale o asessuata. Un esempio di riproduzione sessuale è l'impollinazione di un ovulo femmina con polline proveniente dallo stame di un maschio con conseguente seme che può essere germinato. La germinazione dei semi è un metodo di coltivazione affidabile che è stato utilizzato per scopi di riproduzione e coltivazione in cui i tratti fenotipici desiderabili sono selezionati in linee parentali per migliorare la qualità della prole Piante di cannabis , compresi tratti come la tolleranza alla siccità, la resistenza agli insetti, l'aumento della resa e l'aumento della potenza8 . Tuttavia, l'impollinazione incrociata non intenzionale è un rischio intrinseco quando si esegue la riproduzione sessuale, causando una prole indesiderata, che porta alla potenziale perdita di tratti desiderabili o all'introduzione di tratti indesiderati. Un esempio di questa impollinazione involontaria è evidenziato dai coltivatori di canapa che ricevono semi di canapa impollinati con polline che produce THC con conseguente significativa perdita economica a causa delle piante non conformi (>0,3% THC totale w / w) 9. Inoltre, per generare un raccolto composto da sole femmine, un seme femminizzato deve essere seminato invece di un seme non femminizzato, che può portare a ermafroditismo e altri tratti indesiderati che portano alla perdita economica. Per superare la limitazione della riproduzione sessuale della Cannabis, la riproduzione asessuata è stata ampiamente praticata nei modelli di produzione commerciale dell'industria della Cannabis10.
La riproduzione asessuata della Cannabis richiede solo una singola pianta, che consente la moltiplicazione di un singolo genotipo che consente la produzione commerciale di piante che portano caratteristiche agronomiche e farmaceutiche desiderabili. Una forma comune di riproduzione asessuata della cannabis è quella di tagliare e inserire piccole porzioni di una pianta femminile in un substrato fuori suolo11 che è coperto da una cupola di umidità per indurre la formazione di radici. Sebbene questo metodo si sia dimostrato efficace, uno svantaggio comune è l'accumulo di un alto livello di umidità (di solito l'80% o superiore) all'interno della cupola, fornendo un ambiente di crescita ideale per i patogeni fungini, che possono essere dannosi per le nuove talee sensibili. Un'altra forma di propagazione asessuata è la micropropagazione mediante coltura tissutale, in cui tecniche sterili consentono la propagazione di insetti, microbi e materiale vegetale di cannabis privo di virus in uno spazio limitato12. Questo processo, tuttavia, è costoso, richiede tempo e richiede tecnici di laboratorio addestrati che sono generalmente inaccessibili per le strutture di cannabis su larga scala.
Esistono pochissimi rapporti di ricerca pubblicati sulla propagazione clonale della Cannabis. Al fine di fornire una base per la comprensione della riproduzione asessuata della Cannabis per scopi di ricerca e produzione industriale, questo studio mirava a dimostrare la facilità e l'accessibilità dell'impiego di sistemi aeroponici per la propagazione clonale della Cannabis. I sistemi aeroponici sono ideali per la propagazione asessuata della Cannabis, fornendo costantemente acqua ricca di nutrienti alle talee, inducendo la formazione precoce delle radici in modo tempestivo e consentendo di mantenere una pianta a tempo indeterminato, se necessario.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1-part Fox Farm</td>
			<td>Fox Farm</td>
			<td></td>
			<td>Soil Mix</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-part Promix</td>
			<td>Promix</td>
			<td></td>
			<td>Soil Mix</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-part Roots Organic Original</td>
			<td>Auora Innovations</td>
			<td></td>
			<td>Soil Mix</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>1-part Wiggle Worm Earth Worm Castings</td>
			<td>UNCO Industries</td>
			<td></td>
			<td>Soil Mix</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Algae and Bacterial Cleaning Solution (Clear Rez)</td>
			<td>EZ Clone</td>
			<td>SKU#: 225</td>
			<td>8 fl. Oz.</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Artificial Lighting</td>
			<td>AgroBrite</td>
			<td>SKU#: 1399</td>
			<td>T5 324W 4&#39; 6-Tube Fixture with Lamps</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannabis Mother plant 1 (Cherry Wine)</td>
			<td>Summit CBD</td>
			<td>N/A</td>
			<td>Donated material</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cannabis Mother Plant 2 (Red Wine)</td>
			<td>Trilogene</td>
			<td>SKU: 0101RR</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corresponding Plastic Lid</td>
			<td>Office Depot</td>
			<td>N/A</td>
			<td>38.1 cm x 25.4 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drill Bit 1</td>
			<td>Dewalt</td>
			<td>DW1586</td>
			<td>38.1 mm spade drill bit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Drill Bit 2</td>
			<td>Dewalt</td>
			<td>DW1308</td>
			<td>3.175 mm drill bit</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flora/Bloom (Nutrient Solution)-5 mL</td>
			<td>General Hydroponics</td>
			<td>SKU#: 726</td>
			<td>946 mL (1 Quart) 2.43 lbs. (1.1 kg) (Available Phosphate 5.0%, Soluble Potash 4.0%, Magnesium 1.5%, Sulfur 1.0%)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FloraGrow (Nutrient Solution)- 5 mL</td>
			<td>General Hydroponics</td>
			<td>SKU#: 724</td>
			<td>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%))</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>FloraMicro (Nutrient Solution)- 5 mL</td>
			<td>General Hydroponics</td>
			<td>SKU#: 759</td>
			<td>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%))</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Horticultural Scissors</td>
			<td>Shear Perfection</td>
			<td>SKU#: 12620</td>
			<td>Platinum Stainless Steel Bonsai Scissors (2.4&#34;)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Isopropyl Alcohol</td>
			<td>Equate</td>
			<td>Walmart # 574133562</td>
			<td>70% concentration</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Nutrient Mist Solution (Clonex Mist)</td>
			<td>Growth Technology</td>
			<td>SKU#: 4889</td>
			<td>10.14 fl. Oz (300 ml) (Total Nitrogen: 5.9 &#215; 10-4 %, Available Phosphate: 4.0 &#215; 10-4 %, Soluble Potash: 5.0 &#215; 10-4 %)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH Down</td>
			<td>General Hydroponics</td>
			<td>SKU#: 733</td>
			<td>946 ml (1 Quart) 2.43 lbs. (1.1 kg)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>pH Up</td>
			<td>General Hydroponics</td>
			<td>SKU#: 730</td>
			<td>946 ml (1 Quart) 2.43 lbs. (1.1 kg)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic Container</td>
			<td>Office Depot</td>
			<td>N/A</td>
			<td>38.1 cm x 25.4 cm x 30.48 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Power Drill</td>
			<td>Dewalt</td>
			<td>DCD709B</td>
			<td>20-Volt Max &#189;&#8221; Drill</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rockwool Cubes</td>
			<td>Grodan</td>
			<td>SKU#: 830</td>
			<td>38.1 mm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Rooting Solution (Clonex Rooting Gel)</td>
			<td>Growth Technology</td>
			<td>SKU#: 939</td>
			<td>3.4 fl. Oz. (100 ml) (Indolebutyric Acid - 0.31%)</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Statistic Software (Prism)</td>
			<td>GraphPad Inc.</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Submersible Water Pump</td>
			<td>ActiveAQUA</td>
			<td>SKU: AAPW250</td>
			<td>Model: AAPW250, Voltage 120V, Power 16W</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

employing aeroponic systems for the clonal propagation of cannabis

Questo protocollo descrive la standardizzazione di un'efficiente tecnica di propagazione clonale della canapa utilizzando sistemi aeroponici. Le talee primarie sono state asportate da due varietà di canapa, denominate "Cherry Wine" e "Red Robin" (17-20% w / p CBD), che fungevano da "pianta madre". Un precursore dell'auxina (acido indolo-3-butirrico) è stato applicato per stimolare lo sviluppo delle radici nella porzione basale delle talee asportate prima del posizionamento nel sistema. Le talee sono state leggermente nebulizzate con la soluzione di nebbia nutriente ogni tre giorni per fornire supporto nutrizionale poiché la soluzione contiene i macronutrienti essenziali, tra cui azoto, fosforo e potassio. Il serbatoio dell'acqua del sistema aeroponico ha mantenuto un intervallo di pH compreso tra 5,0-6,0 e una temperatura dell'acqua compresa tra 20-22 °C. Una pompa sommergibile dell'acqua è stata utilizzata per fornire acqua alle talee. Le talee della punta del germoglio sono state fornite con 24 ore di luce al giorno per 10 giorni fino allo sviluppo delle radici, su cui le talee radicate sono state trapiantate a scopo di ricerca. Questi sistemi aeroponici hanno dimostrato di generare risultati desiderabili per la propagazione della cannabis. Il metodo qui descritto allevia i potenziali vincoli di tempo che derivano dai metodi tradizionali per consentire un mezzo più efficiente per la propagazione asessuata della Cannabis.

Per convalidare l'efficienza del sistema aeroponico descritto, un totale di 10 e 12 germogli sani lunghi 14 cm sono stati asportati dalle piante madri, rispettivamente "Cherry Wine" e "Red Robin" (Figura 1A, B). Dopo l'immersione nel supporto di induzione di rooting, i cloni sono stati inseriti nel sistema (Figura 2A). La costruzione e il funzionamento di un sistema aeroponico sono mostrati come diagramma schematico nella Fi...

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Employing Aeroponic Systems for the Clonal Propagation of Cannabis

Questo protocollo è progettato per fornire informazioni didattiche per la propagazione clonale della Cannabis sativa L. implementando sistemi aeroponici. Il metodo qui descritto include tutte le forniture e i protocolli necessari per riprodurre con successo le proprietà morfologiche e chimiche desiderabili nel genere Cannabis.

Utilizzo di sistemi aeroponici per la propagazione clonale della cannabis

This protocol describes the standardization of an efficient clonal propagation technique of hemp by utilizing aeroponic systems. Primary shoot cuttings ...

Questo protocollo può aiutare a prendere una decisione informata su come procedere con la rigenerazione della genetica di cannabis desiderata nella ricerca o in contesti di produzione commerciale. Il vantaggio principale di questa tecnica è indurre la formazione precoce di radici nelle talee di cannabis limitando la loro suscettibilità a potenziali agenti patogeni. Le implicazioni di questa tecnica si estendono verso il miglioramento delle sfide osservate nella propagazione della cannabis inducendo la formazione precoce delle radici nelle talee, che possono essere applicate in contesti di ricerca o di produzione.Con un bisturi o una forbice sterilizzati, tagliare i germogli con diversi nodi di circa 10 centimetri di lunghezza vicino al meristema apicale con un angolo di 45 gradi. Rimuovere tutto il fogliame tranne quello presente sui primi tre nodi. Immergere il taglio appena asportato a circa due o cinque centimetri dalla base del gambo nella soluzione radicante contenente acido indolo-3-butirrico per circa cinque secondi.Inserire il taglio al centro di un cubo di lana di roccia fino alla profondità di circa due centimetri sopra la base del cubo, posizionato nel sistema aeroponico. Spruzzare le talee non radicate con una soluzione di nebbia nutriente ogni tre giorni. Coltiva talee per circa 18-24 ore in luce al giorno con una densità di flusso fotonico fotosintetico di 100 micromoli al secondo per metro quadrato.Ogni due o cinque giorni, reintegrare il sistema con acqua a un pH compreso tra cinque e sei. Nebulizzare leggermente le talee con una soluzione di nebbia nutritiva ogni tre giorni e versare cinque millilitri di soluzione nutritiva nel serbatoio ogni tre o cinque giorni. Aggiungere 15 millilitri della soluzione detergente di alghe e batteri, contenente lo 0,028% di acido ipocloroso ogni cinque giorni.Seleziona le talee con radici fibrose lunghe e bianche. Rimuovere con cura il cubo di lana di roccia dal sistema e districare le radici. Trapiantare i propaguli di cannabis in un vaso da quattro litri pieno di un mix di terreno nutriente.La figura mostra cloni che hanno sviluppato radici in tre-sette giorni e radici completamente sviluppate di 37 centimetri di lunghezza dopo 10-14 giorni sul sistema, piantate in un vaso pieno di terra. La lunghezza media dei germogli e delle radici era di circa 24,8 centimetri e 37,8 centimetri per Cherry Wine e circa 21,4 centimetri e 39,7 centimetri circa per Red Robin, rispettivamente. Le differenze tra le due varietà sono state analizzate da ANOVA bidirezionale seguito dal test delle molteplici compassioni di Tukey, che non mostra differenze significative nelle lunghezze dei germogli e delle radici tra le due varietà.La selezione di talee sane che mostrano una nuova crescita vigorosa è l'ideale per la propagazione. Il mantenimento del livello dell'acqua, della temperatura, del pH e degli aspetti nutrizionali del serbatoio del sistema sono fondamentali per risultati rapidi ed efficaci.

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