Dieses Protokoll wurde entwickelt, um Anleitungsinformationen für die klonale Vermehrung von Cannabis sativa L. durch die Implementierung aeroponischer Systeme bereitzustellen. Die hier beschriebene Methode umfasst alle notwendigen Vorräte und Protokolle, um wünschenswerte morphologische und chemische Eigenschaften in der Gattung Cannabis erfolgreich zu reproduzieren.
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Methodenartikel
Einsatz aeroponischer Systeme für die klonale Vermehrung von Cannabis
In diesem Artikel
Zusammenfassung
Zusammenfassung
Dieses Protokoll beschreibt die Standardisierung einer effizienten klonalen Vermehrungstechnik von Hanf unter Verwendung aeroponischer Systeme. Primäre Triebstecklinge wurden aus zwei Hanfsorten namens "Cherry Wine" und "Red Robin" (17-20% mit CBD) herausgeschnitten, die als "Mutterpflanze" dienten. Eine Auxin-Vorstufe (Indol-3-Buttersäure) wurde aufgetragen, um die Wurzelentwicklung im basalen Teil der ausgeschnittenen Stecklinge vor dem Einsetzen in das System zu stimulieren. Stecklinge wurden alle drei Tage leicht mit der Nährnebellösung besprüht, um die Ernährung zu unterstützen, da die Lösung die essentiellen Makronährstoffe wie Stickstoff, Phosphor und Kalium enthält. Das Wasserreservoir des aeroponischen Systems hielt einen pH-Bereich zwischen 5,0-6,0 und eine Wassertemperatur zwischen 20-22 ° C aufrecht. Eine Tauchwasserpumpe wurde verwendet, um Wasser zu den Stecklingen zu liefern. Die Triebspitzenschnitte wurden 10 Tage lang mit 24 h Licht pro Tag versorgt, bis die Wurzelentwicklung stattfand, auf die die bewurzelten Stecklinge zu Forschungszwecken transplantiert wurden. Diese aeroponischen Systeme haben sich als wünschenswerte Ergebnisse für die Cannabisvermehrung erwiesen. Die hier beschriebene Methode lindert potenzielle Zeitbeschränkungen, die sich aus traditionellen Methoden ergeben, um ein effizienteres Mittel für die asexuelle Vermehrung von Cannabis zu ermöglichen.
Einleitung
Cannabis sativa L. ist eine einjährige, zweihäusige, blühende Pflanze aus der Familie der Cannabaceae. Cannabinoide, die vorwiegend in Drüsentrichomen auf der äußeren epidermalen Schicht von Hochblattgeweben an weiblichen Blütenständen1 produziert werden, werden vor allem aufgrund ihrer zunehmend anerkannten medizinischen Eigenschaften zu einem immer beliebteren Forschungsthema. Cannabidiol (CBD) ist nach Δ9-Tetrahydrocannabinol (THC) das zweithäufigste Cannabinoid in Cannabis und wird einer Vielzahl von medizinischen Vorteilen zugeschrieben, darunter analgetische Eigenschaften2, Anti-Krampf-Eigenschaften3, antidepressive Eigenschaften4, Verringerung des Diabetesrisikos5 und Behandlung verschiedener Schlafstörungen6. Aufgrund der Vielzahl von gesundheitlichen Vorteilen, die mit den Metaboliten der Cannabispflanze verbunden sind, besteht eine wachsende Nachfrage nach ihrer kommerziellen Produktion7. Um dieser Nachfrage gerecht zu werden, werden die Anbaumethoden ständig verbessert und neu erfunden, um der aufstrebenden Cannabisindustrie kontinuierlich konsistentes, hochwertiges Pflanzenmaterial zu liefern.
Die Vermehrung von Cannabis kann auf zwei Arten erleichtert werden: sexuelle oder asexuelle Fortpflanzung. Ein Beispiel für sexuelle Fortpflanzung ist die Bestäubung einer weiblichen Eizelle mit Pollen aus den Staubblättern eines Männchens, was zu einem Samen führt, der gekeimt werden kann. Die Samenkeimung ist eine zuverlässige Anbaumethode, die für Züchtungs- und Kultivierungszwecke verwendet wurde, bei der wünschenswerte phänotypische Merkmale in den Elternlinien ausgewählt werden, um die Qualität der Nachkommen zu verbessern Cannabispflanzen , einschließlich Merkmalen wie Trockenheitstoleranz, Insektenresistenz, erhöhtem Ertrag und erhöhter Potenz8 . Unbeabsichtigte Fremdbestäubung ist jedoch ein inhärentes Risiko bei der sexuellen Fortpflanzung und verursacht unerwünschte Nachkommen, was zum potenziellen Verlust wünschenswerter Merkmale oder zur Einführung unerwünschter Merkmale führt. Ein Beispiel für diese unbeabsichtigte Bestäubung wird durch Hanfzüchter hervorgehoben, die Hanfsamen erhalten, die mit THC-produzierendem Pollen bestäubt wurden, was zu erheblichen wirtschaftlichen Verlusten aufgrund der nicht konformen Pflanzen führt (>0,3% Gesamt-THC w/w)9. Um eine Ernte zu erzeugen, die nur aus Weibchen besteht, muss außerdem ein feminisierter Samen anstelle eines nicht feminisierten Samens ausgesät werden, was zu Hermaphroditismus und anderen unerwünschten Merkmalen führen kann, die zu wirtschaftlichem Verlust führen. Um die Einschränkung der sexuellen Fortpflanzung von Cannabis zu überwinden, wurde die asexuelle Fortpflanzung in kommerziellen Produktionsmodellen der Cannabisindustrie umfassend praktiziert10.
Die asexuelle Fortpflanzung von Cannabis erfordert nur eine einzige Pflanze, was die Vermehrung eines einzigen Genotyps ermöglicht, der die kommerzielle Produktion von Pflanzen mit wünschenswerten agronomischen und pharmazeutischen Eigenschaften ermöglicht. Eine häufige Form der asexuellen Cannabis-Fortpflanzung besteht darin, kleine Teile einer weiblichen Pflanze zu schneiden und in ein erdloses Substrat11 einzufügen, das von einer Feuchtigkeitskuppel bedeckt ist, um die Wurzelbildung zu induzieren. Obwohl sich diese Methode als erfolgreich erwiesen hat, ist ein häufiger Nachteil die Ansammlung einer hohen Luftfeuchtigkeit (normalerweise 80% oder höher) in der Kuppel, die eine ideale Wachstumsumgebung für pilzliche Krankheitserreger bietet, die für neue, empfindliche Stecklinge schädlich sein können. Eine weitere Form der asexuellen Vermehrung ist die Mikrovermehrung mittels Gewebekultur, bei der sterile Techniken die Vermehrung von insekten-, mikroben- und virusfreiem Cannabispflanzenmaterial auf begrenztem Raum ermöglichen12. Dieser Prozess ist jedoch teuer, zeitaufwendig und erfordert ausgebildete Labortechniker, die für große Cannabisanlagen im Allgemeinen nicht zugänglich sind.
Es gibt nur sehr wenige veröffentlichte Forschungsberichte über die klonale Vermehrung von Cannabis. Um eine Grundlage für das Verständnis der asexuellen Fortpflanzung von Cannabis für Forschungszwecke und die industrielle Produktion zu schaffen, zielte diese Studie darauf ab, die Leichtigkeit und Zugänglichkeit des Einsatzes aeroponischer Systeme für die klonale Vermehrung von Cannabis zu demonstrieren. Aeroponische Systeme sind ideal für die asexuelle Vermehrung von Cannabis, indem sie die Stecklinge konsequent mit nährstoffreichem Wasser versorgen, rechtzeitig eine frühe Wurzelbildung induzieren und es ermöglichen, dass eine Pflanze bei Bedarf auf unbestimmte Zeit erhalten bleibt.
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Protokoll
1. Erzeugung einer Mutterpflanze zur klonalen Vermehrung
- Wählen Sie eine gesunde, weibliche Mutterpflanze, die wünschenswerte morphologische und chemische Eigenschaften aufweist, die für ihre beabsichtigte Verwendung spezifisch sind.
- Lassen Sie die Mutterpflanze die geeignete Größe (etwa 25 reife Triebe) für die klonale Vermehrung (d. H. Stecklinge) erreichen.
- Lassen Sie die Mutterpflanzen im vegetativen Wachstumsstadium (hell: dunkel = 18 h:6 h) bleiben, um das Triebwachstum für die zukünftige Vermehrung zu fördern.
2. Bau und Vorbereitung des aeroponischen Systems
- Beginnen Sie mit der Positionierung des Deckels auf dem Behälter (38,1 cm x 25,4 cm x 30,48 cm). Bohren Sie die gewünschte Anzahl von Löchern in den Deckel und schaffen Sie dabei ausreichend Platz (vorzugsweise 3 cm) zwischen den einzelnen Löchern.
- Positionieren Sie die Wasserpumpe (Tabelle der Materialien) in der Mitte des Behälters.
- Gießen Sie 7-8 L destilliertes Wasser in den Behälter, so dass die Pumpdüse etwa 2,5 cm über der Wasserlinie bleibt.
HINWEIS: Dies stellt sicher, dass die Tauchwasserpumpe (Tabelle der Materialien) in der Lage ist, Wasser mit genügend Kraft zu drücken, um sich über den Behälterdeckel zu verteilen. Destilliertes Wasser wird empfohlen; es kann jedoch auch normales Leitungswasser verwendet werden. - Legen Sie die entsprechende Menge an Steinwollewürfeln (3,81 cm) (Tabelle der Materialien) oder Medienwürfeln Ihrer Wahl in jeden Schlitz. Schalten Sie die Pumpe ein und lassen Sie sie 24 Stunden laufen.
HINWEIS: Steinwollewürfel werden aufgrund ihrer "Verankerungsfähigkeit" auf den neu verwurzelten Stecklingen bevorzugt, die dazu beitragen, die Pflanzen nach der Transplantation aufrecht zu halten.
3. Auswahl und Entnahme geeigneter Triebe
- Sammle Triebe in der Nähe des apikalen Meristems mit einem sterilisierten Skalpell oder einer Schere. Stecklinge sind ~10 cm lang, idealerweise mit mehreren Knoten.
HINWEIS: Schneiden Sie den Stiel in einem Winkel von 45 °. Das Schneiden in einem Winkel von 45° vergrößert die Oberfläche des basalen Teils des Schnitts und bietet mehr Platz für die Wurzelentwicklung. Es ist optional, einen kleinen Schlitz (1-2 cm) in der Mitte des 45 ° -Schnitts zu machen, um die Oberfläche weiter zu vergrößern. - Entfernen Sie das gesamte Laub mit Ausnahme des Laubs, das auf den oberen drei Knoten vorhanden ist.
- Tauchen Sie den neu ausgeschnittenen Schnitt in die Wurzellösung, die Indol-3-Buttersäure (IBA) enthält (Materialtabelle) ~ 2-5 cm von der Basis des Stiels für ~ 5 s.
- Führen Sie den Schnitt in die Mitte eines Rockwool-Würfels ein, der im aeroponischen System positioniert ist.
HINWEIS: Die Schnitteinführtiefe muss ~1-2 cm vom Boden des Rockwool-Würfels entfernt bleiben. - Besprühen Sie die unbewurzelten Stecklinge alle 3 Tage mit der Nährnebellösung (Table of Materials).
- Züchten Sie die Stecklinge mit 18-24 h Licht pro Tag mit einer photosynthetischen Photonenflussdichte (PPFD) von 100 μmol/m2/s bei 24-29 °C und 40-60% relativer Luftfeuchtigkeit.
4. Wartung des aeroponischen Systems und Gesundheit der Fortpflanzung
- Füllen Sie das System alle 2-5 Tage mit Wasser bei einem pH-Wert zwischen 5,0 und 6,0 auf.
- Besprühen Sie die Stecklinge (ein Nebel pro Schnitt) alle 3 Tage leicht mit der Nährnebellösung (Materialtabelle).
- 5 ml jeder Nährlösung (Tabelle der Materialien) alle 3-5 Tage in das Reservoir geben.
HINWEIS: Die Nährstoffzugabe bewirkt, dass Wasser braun und trüb ist. - Alle 5 Tage 15 ml der algen- und bakterienhaltigen Reinigungslösung mit hypochloriger Säure (0,028 %) pro 10 l Wasser zugeben (Materialtabelle).
5. Transplantationspropagulen
- Wählen Sie die Stecklinge mit langen, weißen, faserigen Wurzeln.
HINWEIS: Vermeiden Sie Stecklinge mit braunen, schleimigen und kurzen Wurzelsystemen, da dies ein Indikator für das Vorhandensein von Wurzelfäule ist und in der Regel länger braucht, um sich an das neue Wachstumsmedium zu gewöhnen, und unerwünschte Krankheiten mit sich bringen kann. - Entfernen Sie vorsichtig den Steinwollewürfel aus dem System und entwirren Sie die Wurzeln.
- Verpflanzen Sie das Cannabis-Propagul in einen 4-Liter-Baumschultopf, der mit einer nahrhaften Bodenmischung gefüllt ist (Materialtabelle).
HINWEIS: Es wird empfohlen, die Wurzeln sofort zu gießen, um ein Austrocknen der Wurzeln zu verhindern.
6. Reinigung und Lagerung des aeroponischen Systems
- Wenn das System nicht mehr in Gebrauch ist, waschen Sie es mit Wasser und reinigen Sie es mit 70% Ethanol oder einem anderen Desinfektionsmittel.
- Entfernen Sie den Filter von der Wasserpumpe und spülen Sie ihn mit Wasser ab, um Ablagerungen zu entfernen.
- Trocknen Sie das System, indem Sie es mit Papiertüchern oder einem Waschlappen abwischen.
- Stellen Sie die Pumpe mit dem Deckel in die Wanne und lagern Sie sie, bis sie benötigt wird.
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Ergebnisse
Um die Effizienz des beschriebenen aeroponischen Systems zu validieren, wurden insgesamt 10 bzw. 12 gesunde 14 cm lange Triebe aus den Mutterpflanzen "Kirschwein" bzw. "Rotkehlchen" entnommen (Abbildung 1A,B). Nach dem Eintauchen in das Rooting-Induktionsmedium wurden die Klone in das System eingebracht (Abbildung 2A). Der Aufbau und Betrieb eines aeroponischen Systems ist in Abbildung 2A schematisch dargestellt.
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Diskussion
Mit der steigenden Nachfrage nach Cannabispflanzen mit konstantem Cannabinoidgehalt wurden in der Cannabisindustrie verschiedene klonale Vermehrungsmethoden genutzt. Die asexuelle Vermehrung zeigt mehrere Vorteile gegenüber sexuellen Methoden für eine groß angelegte, konsistente Produktion. Ein aeroponisches Vermehrungssystem ist eine modifizierte Version eines hydroponischen Systems, das einen belüfteten nährstoffreichen Wassernebel verwendet, um eine schnelle Wurzelentwicklung zu ermöglichen. Das besc...
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Offenlegungen
Die Autoren haben keine Interessenkonflikte.
Danksagungen
Diese Forschung wurde vom Institut für Cannabisforschung an der Colorado State University-Pueblo und dem Ministerium für Wissenschaft und IKT (2021-DD-UP-0379) und der Stadt Chuncheon (Hanfforschung und -entwicklung und Industrialisierung, 2020-2021) unterstützt.
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Materialien
| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| 1-teilig Fox | Farm Fox Farm | Soil Mix | |
| 1-teilig | Promix Promix | Soil Mix | |
| 1-teilig Roots Organic Original | Auora Innovations | Soil Mix | |
| 1-teiliger Wiggle Worm Earthworm Castings | UNCO Industries | Soil Mix | |
| Algen- und Bakterienreinigungslösung (Clear Rez) | EZ Clone | SKU#: 225 | 8 fl. Oz. |
| Künstliche Beleuchtung | AgroBrite | SKU#: 1399 | T5 324W 4' 6-Rohr Leuchte mit Lampen |
| Cannabis Mutterpflanze 1 (Kirschwein) | Summit CBD | N/A | Spendendes Material |
| Cannabis Mutterpflanze 2 (Rotwein) | Trilogene | Artikelnummer: 0101RR | |
| Entsprechender Kunststoffdeckel | Office Depot | N/A | 38,1 cm x 25,4 cm |
| Bohrer 1 | Dewalt | DW1586 | 38,1 mm Spatenbohrer |
| Bohrer 2 | Dewalt | DW1308 | 3,175 mm Bohrer |
| Flora/Bloom (Nährlösung)-5 mL | Allgemeine Hydrokultur | SKU#: 726 | 946 mL (1 Quart) 2,43 lbs. (1,1 kg) (Verfügbares Phosphat 5,0%, lösliches Kali 4,0%, Magnesium 1,5%, Schwefel 1,0%) |
| FloraGrow (Nährlösung)- 5 mL | Allgemeine Hydrokultur | SKU#: 724 | 946 mL (1 Quart) 2,43 lbs. (1,1 kg) ((Gesamtstickstoff 2,0 % (0,25 % Ammoniumstickstoff, 1,75 % Nitratstickstoff), verfügbares Phosphat 1,0 %, lösliches Kali 6,0 %, Magnesium 0,5 %))FloraMicro |
| (Nährlösung)- 5 mL | Allgemeine Hydrokultur | SKU#: 759 | 946 mL (1 Quart) 2,43 lbs. (1,1 kg) ((Gesamtstickstoff 5,0 % (0,3 % Ammoniumstickstoff, 4,7 % Nitratstickstoff), lösliches Kali 1,0 %, Calcium 5,0 %, Bor 0,01%, Kobalt 0,0005%, Kupfer 0,01%, Eisen 0,1%, Mangan 0,05%, Molybdän 0,0008%, Zink 0,015%)) |
| Gartenbauschere | Schere Perfektion | SKU#: 12620 | Platin Edelstahl Bonsai Schere (2,4") |
| Isopropylalkohol | Entspricht | Walmart # 574133562 | 70% Konzentration |
| Nährnebellösung (Clonex Mist) | Wachstumstechnologie | SKU#: 4889 | 10.14 fl. Oz (300 ml) (Gesamtstickstoff: 5,9 & mal 10-4 %, verfügbares Phosphat: 4,0 x 10 - 4 %, lösliches Kali: 5,0 x 10-4 %) |
| pH Down | Allgemeine Hydrokultur | SKU#: 733 | 946 ml (1 Quart) 2,43 lbs. (1,1 kg) |
| pH Up | Allgemeine Hydrokultur | SKU#: 730 | 946 ml (1 Quart) 2,43 lbs. (1,1 kg) |
| Kunststoffbehälter | Office Depot | N/A | 38,1 cm x 25,4 cm x 30,48 cm |
| Bohrmaschine | Dewalt | DCD709B | 20-Volt Max ½ ” Bohrer |
| Steinwolle Würfel | Grodan | SKU#: 830 | 38,1 mm |
| Bewurzelungslösung (Clonex Bewurzelungsgel) | Wachstumstechnologie | SKU#: 939 | 3,4 fl. Oz. (100 ml) (Indolbuttersäure - 0,31%) |
| Statistik-Software (Prisma) | GraphPad Inc. | ||
| Tauchpumpe | ActiveAQUA | Artikelnummer: AAPW250 | Modell: AAPW250, Spannung 120V, Leistung 16W |
Referenzen
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