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

Esta pesquisa foi apoiada pelo Instituto de Pesquisa da Cannabis da Universidade do Estado do Colorado-Pueblo e do Ministério da Ciência e TIC (2021-DD-UP-0379), e pela cidade de Chuncheon (Hemp P&D e industrialização, 2020-2021), os autores também desejam agradecer Justin Henderson no Summit CBD pela generosa doação para sementes de "Cherry Wine".

1. Geração de uma planta mãe para propagação clonal
<ol><li>Selecione uma planta mãe saudável e feminina que exa exposi de características morfológicas e químicas desejáveis específicas do uso pretendido.</li>
	<li>Permita que a planta mãe atinja o tamanho adequado (cerca de 25 brotos maduros) para propagação clonal (ou seja, cortes).</li>
	<li>Permitir que as plantas-mãe permaneçam no estágio de crescimento vegetativo (luz: escura = 18 h:6 h) para promover o crescimento da filmagem p...

<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>

Com a crescente demanda por plantas de Cannabis com conteúdo consistente de canabinoides, vários métodos de propagação clonal têm sido explorados na indústria da Cannabis . A propagação assexual mostra várias vantagens sobre os métodos sexuais para uma produção consistente em larga escala. Um sistema de propagação aeropônica é uma versão modificada de um sistema hidropônico que utiliza uma névoa de água rica em nutrientes aeradas para proporcionar um rápido desenvolvimento radicula...

Cannabis sativa L. é uma planta anual, dioecious, florido classificada na família Cannabaceae. Os canabinóides, produzidos predominantemente dentro de trichomes glandulares localizados na camada epidérmica externa de tecidos bract em inflorescências femininas1, estão se tornando um tema de pesquisa cada vez mais popular, principalmente devido às suas propriedades medicinais progressivamente reconhecidas. O canabidiol (CBD) é o segundo canabinoide mais proeminente encontrado na Cannabis após Δ9-tetrahidrocanabinol (THC) e é atribuído a uma série de benefícios medicinais, incluindo propriedades analgésicas2, propriedades anticonvulsivas3, propriedades antidepressivos4, reduzindo o risco de diabetes5, e tratando vários distúrbios do sono6. Devido à infinidade de benefícios para a saúde associados aos metabólitos da planta cannabis, há uma demanda crescente por sua produção em escala comercial7. Para atender a essa demanda, os métodos de cultivo estão constantemente sendo aprimorados e reinventados para fornecer continuamente material vegetal consistente e de alta qualidade para a emergente indústria da Cannabis.
A propagação da Cannabis pode ser facilitada de duas formas: reprodução sexual ou assexual. Um exemplo de reprodução sexual é polinizar uma ovula fêmea com pólen da estames masculina resultando em uma semente que pode ser germinada. Germinação de sementes é um método de cultivo confiável que tem sido usado para fins de reprodução e cultivo onde traços fenotípicos desejáveis são selecionados em linhas parentais para melhorar a qualidade das plantas de cannabis da prole, incluindo características como tolerância à seca, resistência a insetos, aumento do rendimento e aumento da potência8 . No entanto, a polinização cruzada não intencional é um risco inerente ao realizar a reprodução sexual, causando descendentes indesejáveis, o que leva à perda potencial de traços desejáveis ou à introdução de traços indesejados. Um exemplo dessa polinização não intencional é destacado pelos produtores de cânhamo que recebem sementes de cânhamo polinizado com pólen produtor de THC, resultando em perda econômica significativa devido às plantas não compatíveis (>0,3% total de THC w/w)9. Além disso, para gerar uma cultura que consiste apenas de fêmeas, uma semente feminizada deve ser semeada em vez de uma semente não feminizada, o que pode levar ao hermafroditismo e outros traços indesejáveis que levam à perda econômica. Para superar a limitação da reprodução sexual da Cannabis, a reprodução assexual tem sido amplamente praticada em modelos de produção comercial da indústria da Cannabis10.
A reprodução assexual da Cannabis requer apenas uma única planta, o que permite a multiplicação de um único genótipo que permite a produção comercial de plantas portadoras de traços agronômicos e farmacêuticos desejáveis. Uma forma comum de reprodução assexual da Cannabis é cortar e inserir pequenas porções de uma planta feminina em um substrato11 sem solo que é coberto por uma cúpula de umidade para induzir a formação de raízes. Embora este método tenha se mostrado bem sucedido, uma desvantagem comum é o acúmulo de um alto nível de umidade (geralmente 80% ou mais) dentro da cúpula, proporcionando um ambiente de crescimento ideal para patógenos fúngicos, que podem ser prejudiciais a novos cortes sensíveis. Outra forma de propagação assexual é a micropropagação utilizando cultura tecidual, onde técnicas estéreis permitem a propagação de material vegetal cannabis livre de insetos e vírus em espaço limitado12. Esse processo, no entanto, é caro, demorado e requer técnicos de laboratório treinados que geralmente são inacessíveis para instalações de Cannabis em larga escala.
Poucos relatórios de pesquisa publicados existem sobre a propagação clonal da Cannabis. Com o objetivo de fornecer uma base para a compreensão da reprodução assexual da Cannabis para fins de pesquisa e produção industrial, este estudo teve como objetivo demonstrar a facilidade e acessibilidade da utilização de sistemas aeropônicos para a propagação clonal da Cannabis. Os sistemas aeropônicos são ideais para a propagação assexual da Cannabis, fornecendo água rica em nutrientes para as estacas, induzindo a formação precoce de raízes em tempo hábil e permitindo que uma planta seja mantida indefinidamente, se necessário.

<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

Este protocolo descreve a padronização de uma técnica eficiente de propagação clonal do cânhamo utilizando sistemas aeropônicos. As estacas primárias foram extirpadas de duas variedades de cânhamo, denominadas "Cherry Wine" e "Red Robin" (17-20% c/w CBD), que serviram como "planta mãe". Um precursor de auxina (ácido indol-3-butírico) foi aplicado para estimular o desenvolvimento radicular na porção basal dos cortes excisados antes da colocação no sistema. As cortes foram levemente embaçadas com a solução de névoa de nutrientes a cada três dias para fornecer suporte nutricional, pois a solução contém os macronutrientes essenciais, incluindo nitrogênio, fósforo e potássio. O reservatório de água do sistema aeropônico manteve uma faixa de pH entre 5,0-6,0 e uma temperatura de água entre 20-22 °C. Uma bomba de água submersível foi usada para fornecer água para as estacas. As estacas de ponta de ensaio foram fornecidas com 24h de luz por dia durante 10 dias até que ocorreu o desenvolvimento da raiz, sobre o qual as estacas enraizadas foram transplantadas para fins de pesquisa. Estes sistemas aeropônicos provaram gerar resultados desejáveis para a propagação da Cannabis . O método aqui descrito alivia potenciais restrições de tempo que surgem dos métodos tradicionais para permitir um meio mais eficiente para a propagação assexual da Cannabis.

Para validar a eficiência do sistema aeropônico descrito, um total de 10 e 12 brotos saudáveis de 14 cm de comprimento foram extirpados das plantas-mãe, 'Cherry Wine' e 'Red Robin', respectivamente (Figura 1A,B). Depois de mergulhar em mídia de indução de raiz, os clones foram colocados no sistema (Figura 2A). A construção e operação de um sistema aeropônico é mostrada como um diagrama esquemático na Figura 2A<...

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Employing Aeroponic Systems for the Clonal Propagation of Cannabis

Este protocolo foi projetado para fornecer informações instrucionais para a propagação clonal da Cannabis sativa L. através da implementação de sistemas aeropônicos. O método descrito aqui inclui todos os suprimentos e protocolos necessários para reproduzir com sucesso propriedades morfológicas e químicas desejáveis no gênero Cannabis.

Empregando Sistemas Aeropônicos para a Propagação Clonal da Cannabis

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

Este protocolo pode auxiliar na tomada de uma decisão informada sobre como proceder com a regeneração da genética da cannabis desejada em pesquisas ou ambientes de produção comercial. A principal vantagem dessa técnica é induzir a formação precoce de raízes em cortes de cannabis, limitando sua suscetibilidade a potenciais patógenos. As implicações dessa técnica se estendem para o aprimoramento dos desafios observados na propagação da cannabis, induzindo a formação precoce de raízes em cortes, que podem ser aplicadas em ambientes de pesquisa ou produção.Com um bisturi esterilizado ou uma tesoura, corte os tiros com vários nódulos de aproximadamente 10 centímetros de comprimento perto do meristem apical em um ângulo de 45 graus. Remova todas as folhagens, exceto as presentes nos três nós superiores. Mergulhe o corte recém-extirpado a aproximadamente dois a cinco centímetros acima da base da haste na solução de raiz contendo ácido indol-3-butírico por aproximadamente cinco segundos.Insira o corte no centro de um cubo de rockwool até a profundidade de aproximadamente dois centímetros acima da base do cubo, posicionado no sistema aeropônico. Pulverize as estacas não arrancadas com uma solução de névoa de nutrientes a cada três dias. Cultivar estacas por cerca de 18 a 24 horas em luz por dia com uma densidade de fluxo de fótons fotossintéticos de 100 micromoles por segundo por metro quadrado.A cada dois ou cinco dias, reabasteca o sistema com água em um pH entre cinco e seis. Misture levemente as estacas com solução de névoa de nutrientes a cada três dias e despeje cinco mililitros de solução de nutrientes no reservatório a cada três ou cinco dias. Adicione 15 mililitros da solução de limpeza de algas e bactérias, contendo ácido hipocloros de 0,028% a cada cinco dias.Selecione as estacas com raízes fibrosas longas e brancas. Desaloja cuidadosamente o cubo de rockwool do sistema e desembaraça as raízes. Transplante os propagules de cannabis para um pote de berçário de quatro litros cheio de uma mistura nutritiva de solo.A figura mostra clones que desenvolveram raízes em três a sete dias e desenvolveram raízes totalmente de 37 centímetros de comprimento após 10 a 14 dias no sistema, plantadas em um vaso cheio de solo. O comprimento médio de brotos e raízes foi de aproximadamente 24,8 centímetros e 37,8 centímetros para Cherry Wine e aproximadamente 21,4 centímetros e 39,7 centímetros aproximadamente para Red Robin, respectivamente. As diferenças entre as duas variedades foram analisadas pela ANOVA bidirecional seguida pelo teste de compaixão múltipla de Tukey, não mostrando diferenças significativas nos comprimentos de filmagem e raiz entre as duas variedades.Selecionar estacas saudáveis que exempusem um novo crescimento vigoroso é ideal para a propagação. A manutenção do nível de água, temperatura, pH e aspectos nutricionais do reservatório do sistema são fundamentais para resultados rápidos e eficazes.

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