الزراعة المائية: نظام تنوعا لدراسة الغذائية تخصيص ومصنع الردود على توافر المواد الغذائية والتعرض للعناصر السامة

يوفر البروتوكول التالي إرشادات خطوة بخطوة لإعداد نظام الزراعة المائية في المختبر. تم تحسين هذا البروتوكول ل Arabidopsis thaliana. أحد العوامل الرئيسية التي تساهم في التأسيس الناجح للثقافة المائية هو صحة الشتلات المستخدمة في التجربة.

لذلك ، يلعب تعقيم الأدوات والبذور ووسائط الاستزراع دورا مهما في تقليل مخاطر التلوث وتوفير بداية جيدة للنباتات قبل زرعها في نظام الزراعة المائية. في هذه الخطوة ، يقوم غاز الكلور المنبعث من التفاعل بين المبيض وحمض الهيدروكلوريك بتعقيم سطح البذور. قبل نقل البذور إلى أنبوب طرد مركزي سعة 1.5 مليلتر ، استخدم قلم رصاص لتسمية الأنبوب وتحديد البذور.

يفضل استخدام القلم الرصاص لأن الحبر قد يتلاشى أثناء التعقيم. ضع علامة أيضا على غطاء الأنبوب باستخدام Sharpie. يجب أن تختفي هذه العلامة أثناء عملية التعقيم بسبب غاز الكلور المنبعث.

حجم البذور الموصى به لكل أنبوب هو حوالي 100 ميكرولتر. ضع الأنبوب الملصق ، والغطاء مفتوحا في المجفف أو غرفة التفريغ. ضع المجفف في غطاء دخان كيميائي نشط.

صب 100 مل من المبيض في دورق سعة 250 مل ، ضعه في المجفف وأغلق صمام المجفف. أضف بسرعة 3 ملليلتر من حمض الهيدروكلوريك بنسبة 12٪ إلى المبيض باستخدام سحاحة. أغلق الغطاء على الفور.

اسمح للتعقيم بالاستمرار لمدة أربع ساعات. هنا المجفف في غطاء التدفق الصفحي النشط بعد أربع ساعات من التعقيم وإزالة المبيض. تشير العلامة الحمراء التي تتلاشى إلى توليد كمية كافية من غاز الكلور.

افتح غطاء المجفف على نطاق واسع وقم بتهوية البذور المعقمة لمدة 30 دقيقة على الأقل. بعد ذلك ، يمكن استخدام البذور على الفور أو تخزينها في مكان جاف. تساعد هذه الخطوة على توفير شتلات صحية قبل مرحلة الزرع.

هذه هي العناصر اللازمة لبدء ألواح البذور. بذور معقمة ، لوحات وسائط 1/4 MS ، ورق ترشيح معقم ، شريط ملي بور ، أعواد أسنان معقمة ، قلم تحديد ، رقائق الألومنيوم. أولا نقل البذور من أنبوب الطرد المركزي إلى ورق ترشيح معقم.

بلل أحد طرفي عود الأسنان قليلا واستخدم هذه النهاية المرطبة لالتقاط البذور من ورق الترشيح ووضعها على سطح الأجار. انشر البذور عبر الطبق بكثافة بذرة واحدة تقريبا لكل سنتيمتر مربع. هنا نستخدم عددا قليلا من البذور لتوضيح الخطوة ولكن يمكنك صنع طبق مليء بالبذور.

اكتب التاريخ على غطاء اللوحة لتتبع عمر النبات. استخدم شريطا دقيقا للحفاظ على غطاء اللوحة متصلا بجسم اللوحة. يسمح هذا الشريط أيضا بتبادل الرطوبة بين الهواء والمناخ المحلي داخل اللوحة.

استخدم رقائق الألومنيوم لتغطية اللوحة وحجب الضوء قبل وضع النبات في الغرفة الباردة لمدة يومين. يمكن استخدام أوقات أطول للمساعدة في عملية الإنبات. مثل 1/4 MS ، يحتاج محلول الزراعة المائية أيضا إلى التعقيم بعد التحضير.

لقد استخدمنا بنجاح محلول المغذيات التالي لزراعة نبات الأرابيدوبسيس ثاليانا ولكن يمكن تعديله لاستيعاب تجارب محددة أو أنواع نباتية مختلفة. يقترح تحضير محلول مخزون من كل مغذيات كبيرة في زجاجات مختلفة وجميع المغذيات الدقيقة في زجاجة واحدة ، باستثناء الحديد EDTA. يمكن تحضير محلول مغذي 10x قبل التجربة ، ولكن يجب تعقيمه وتخزينه في غرفة التبريد.

فيما يلي المواد التي تحتاجها لإعداد حاملات النباتات. حاوية الزراعة المائية ، لوح الرغوة ، سكين الورق ، حفار الفلين ، سدادات أنبوب الرغوة المعقمة ، الملقط. قم أولا بقياس حجم الحاوية.

ثم قطع لوح الرغوة حسب الأبعاد المطلوبة. سكين ورقي مفيد في هذه الحالة. تحقق من حجم لوح الرغوة يناسب الحاوية جيدا.

استخدم ملاقط صغيرة لتثبيت اللوحة. اضبط حجم لوح الرغوة إذا لزم الأمر. استخدم قلم رصاص لتحديد المواضع التي سيتم تثبيت النباتات فيها.

استخدم تجويف الفلين لعمل ثقوب في لوح الرغوة. الكثافة الموصى بها: نبتة واحدة لكل 10 سم مربع. بعد ذلك ، قم بعمل قطع يمتد على طول كل سدادة رغوية باستخدام شفرة حلاقة.

توخي الحذر الشديد عند استخدام شفرات الحلاقة. سيتم ملء كل ثقب بسدادة رغوية. وبالتالي ، يجب أن يكون حجم الثقوب متناسبا مع المقابس.

انقع المقابس في الماء منزوع الأيونات وقم بالتعقيم السائل قبل إعداد الزراعة المائية. الآن انقل الشتلات وقم بإعداد مضخة الهواء. هذا هو محلول الزراعة المائية بتركيز العمل.

هذه هي سدادات أنبوب الرغوة المعقمة. وهذه هي الشتلات المتوسطة التي يبلغ عمرها 12 يوما. افتح اللوحة.

استخدم ملاقط صغيرة لسحب الشتلات برفق من الصفيحة المتوسطة ووضع الجذر على طول شق سدادة الرغوة. قم بتوصيل أنبوب الرغوة الذي يحمل الشتلات بعناية في لوح الرغوة وضع اللوح في الحاوية بمحلول مائي استمر في الزرع للحصول على العدد المطلوب من النباتات.

تأكد من نقع سدادات أنبوب الرغوة بمحلول الزراعة المائية. بعد ذلك سنوضح كيفية إعداد نظام التهوية ، باستخدام مضخات هواء صغيرة من نوع حوض السمك ، وأنابيب بلاستيكية ، وأحجار فقاعات أحواض السمك ، ونظام الصمامات ، ومضخة هواء. قم أولا بتوصيل الجزء القصير والمقطوع من أنبوب خط الهواء بأحجار الفقاعات.

ثم قم بتوصيل الحجارة بنظام الصمام. بعد ذلك ، قم بتوصيل نظام الصمام بالمضخة. بعد تنشيط المضخة ، يقوم الشخص الموجود في مكان الحادث بضبط الصمام للتحكم في معدل تدفق الهواء.

يجب أن يكون تدفق الهواء كافيا لتوفير الأكسجين دون التسبب في تلف نظام الجذر. الآن ضع لوح الرغوة مع الشتلات في إعداد الزراعة المائية. قم بتغطية جوانب الحاوية للحد من وصول الضوء إلى المحلول والحد من نمو الطحالب.

قم أيضا بتغطية أسطح الحاويات بأغطية شفافة لمنع الضوء الشديد الذي يمكن أن يجفف الشتلات المزروعة حديثا. بمجرد أن تكبر النباتات ، قم بإزالة الأغطية. بالنسبة للباحثين المهتمين بالمغذيات النباتية ، توفر التجارب المائية نظاما مثاليا لاختبار استجابات النبات لظروف المغذيات المختلفة من خلال التلاعب بتركيزات العناصر ذات الأهمية.

يمكن للباحثين إعداد ظروف مغذية كافية أو ناقصة أو سامة. هذه هي شتلات نبات الأرابيدوبسيس المزروعة في نظام الزراعة المائية كما هو موضح في البروتوكول. سمح للنباتات بالنمو لمدة ثلاثة أسابيع في نظام الزراعة المائية قبل تغيير تركيبة المحلول المائي.

يقوم الشخص الموجود في المشهد بتجديد المحلول المائي قبل إعطاء العلاج للنباتات. تم استخدام محلول مخزون من عنصر الكادميوم السام لرفع المحلول المائي. كان تركيز الكادميوم المستخدم في هذه التجربة 20 ميكرومولار.

بعد تحضير المحلول ، يتم إرجاع النباتات إلى حاوياتها. بعد ستة أيام من المعالجة ، أظهرت النباتات المعرضة للكادميوم تأخر النمو وأعراض الإصابة بالكلور. كما لوحظ انخفاض في كل من الكتلة الحيوية للبراعم والجذور.

يوضح هذا الشكل تجربة مختلفة لنباتات نبات الأرابيدوبسيس المزروعة في نظام الزراعة المائية حيث تمت معالجتها بتركيزات مختلفة من الزنك. أظهرت النباتات المزروعة بتركيزات زنك أعلى من 42 ميكرومولار نموا متأخرا بسبب تركيزات الزنك العالية. بينما أظهرت النباتات التي لا تحتوي على الزنك المضاف أيضا نموا متأخرا بسبب نقص الزنك مقارنة بالنباتات المزروعة ب 7 ميكرومولار من الزنك.

في الختام ، هذا النظام المائي غير مكلف وقابل للتطوير. يسمح لنا باختبار حساسية النبات للعناصر السامة أو دراسة متطلبات المغذيات النباتية. يمكن ملاحظة كل من الجذور والبراعم وجمعها بشكل منفصل لتحليل العناصر أو تحليل التعبير الجيني.