Name: Verbesserung des Anfangswachstumsrate von landwirtschaftlichen Pflanzen durch statische Magnetfelder (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2016-07-08T13:00:00.000+00:00
Duration: 5 min 17 s
Description: Erfahren Sie, wie statische Magnetfelder das Anfangswachstum von Impatiens balsamina beschleunigen. Diese energieeffiziente Methode ermöglicht nachhaltige Ansätze in der Landwirtschaft ohne Düngemittel.

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Diese Studie wurde von der National Research Foundation of Korea (NRF) unterstützt (2011-0012728). Ein Poster, das diese Studie präsentiert, wurde von der Korean Society of Applied Biological Sciences (KSABC) mit dem Best Poster Award ausgezeichnet.

1. Grundeinstellungen <ol><li> Landwirtschaftliche Pflanzenarten <ol><li> Verwenden Garten - Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) und Mescluns (Lepidium sativum) Samen. HINWEIS: Impatiens balsamina (Garten - Balsam oder Rose Balsam) ist eine Art stammt aus Indien; einige Mitglieder sind auch in Myanmar. Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis oder Komatsung) ist eine Variante der gleichen Art wie die gemeinsame Rübe. Gartenkresse (Lepidium sativum) ist eine Art von Kraut , das taxonomisch zu Kresse und Senf verwandt ist. Sie haben ähnliche Geschmacks- und Duft, für die sie 5,7 kommerziell genutzt werden. </li></ol></li><li> Pflanzenkulturen <ol><li> Kultur Garten - Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) und Mescluns (Lepidium sativum) Samen in einem Durchmesser von 100 mm (100 pi) Petrischale. Stellen Sie sicher, dass eine Platte nur eine Art von Spezies enthält. </li><li> Für Kulturbedingungen, legen Sie die Samen auf einem Zellulosetuch. Tauchen Sie das Handtuch und Samen in dreifach destilliertem Wasser. Messen Sie und bestätigen Sie, dass der Innen Labor RT ist 18-25 ° C, mit einer Luftfeuchtigkeit von 65-75% (bitte Abschnitt 3.1.2). </li><li> Für Anzahl von Samen, Kultur 10 ± 1 Samen von Garten-Balsam, 50 ± 10 Samen von Mizuna, 330 ± 20 Samen von Komatsuna und 380 ± 20 Samen von Mescluns. Verwenden Sie den gleichen Bedingungen gemessen, wie 18-25 ° C, mit einer Luftfeuchtigkeit von 65-75% (bitte Abschnitt 2.1.1). HINWEIS: Alle Experimente wurden an Bedingungen im Innenbereich mit der geregelten Luftfeuchtigkeit und Temperaturbereich im Labor durchgeführt. Die Feuchtigkeit und die Temperatur war nicht statisch, sondern vorgesehen, um die gleichen Bedingungen für den Magneten behandelten Gruppe und der Kontroll. </li></ol></li></ol> 2. Kultur von vier landwirtschaftlichen Pflanzen<ol><li> Versuchsdurchführung <ol><li> Folgen Sie Abschnitt 1.2.3) für Pflanzenarten und Kulturbedingungen in der Steuerung und Magnet angewendet Gruppe. </li><li> Bewerben drei Magnete von 1.750 ± 350 Gauss (10.000 Gauss = 1 Tesla) am unteren Rand der 100 pi Gerichte für Garten-Balsam. Während der Anwendung sicher, dass die drei Magnete nicht in direktem Kontakt mit den Samen, und werden durch den Kunststoffboden der Petrischale getrennt. Der direkte Abstand zwischen Samen und Magneten sollte 2-4 mm betragen. Tragen Sie Magnete für 168 Stunden (7 Tage) für vier landwirtschaftlichen Pflanzen. </li><li> Im Anschluss an alle identisch Schritte in 2.1.2), gelten zwei Magneten, ein (gegenüber N-Seite nach oben) auf der Oberseite und anderen Magneten (gegenüber S-Seite nach oben) an der Unterseite des Garten-Balsam Kulturplatte. HINWEIS: Die Pole sind unterschiedlich in Garten-Balsam aufgetragen. Jedoch ist die Polausrichtung nicht als entscheidender Faktor in dieser Studie für das Wachstum Veränderungen berücksichtigt, da alle Umgebungen identisch mit Ausnahme der Richtung sind,des magnetischen Flusses. Der Zweck von N- und S-Pol-Anwendung für Garten-Balsam war sich mit der es in den Bereichen der praktischen Fähigkeit, zu sehen, wo Pole Orientierung schwer sein könnte, zu verwalten. </li></ol></li></ol> 3. Tubulin Anfärbung von Garten-Balsam <ol><li> Magnet-Anwendungen mit geregelten Licht Zustand <ol><li> Legen Sie zwei Magnete (N-Pol nach oben) unten in der 100-mm-Platte für 48 Stunden unter Verwendung von Bedingungen in Schritt 1.2.2. HINWEIS: Für die Modifikation von Licht, die Kulturschalen auf einem Kunststoff-Regal in den Inkubator gelegt wurden. Inkubator wurde das Abfangen von Licht und Halten der Temperatur bei 25 ° C für 48 Stunden in dunklen Umgebungen verwendet wird. Schließlich wurde diese Bedingung nicht bei diesem Versuch durch hohe Schwankungen in Wachstumslänge. </li></ol></li><li> Pflanzen Anfärben <ol><li> Befestigen Sie das gesamte Impatiens SPP Doppel Blume Pflanze (einschließlich Stamm und Wurzeln) gewachsen auf identischen Bedingungen mit Schritt 3.1.2) in 4% Paraformaldehyd und 0,1 MPhosphatpuffer (pH 7,4) für 15 min. </li><li> Entfernen Sie die Impatiens Probe und tauche für 2 h in Blockierungspuffer (2% Pferdeserum / 1% Rinderserumalbumin / 0,1% Triton X-100 in PBS, pH 7,5). Waschen Sie die Impatiens Probe für 15 min mit PBS eingetaucht wird. </li><li> Für Doppel-Immunfärbung, Inkubation der Probe mit dem primären Antikörper, anti-alpha-Tubulin (1: 1000), O / N bei 4 ° C. </li><li> Entfernen Sie die Probe und tauchen Sie die Proben einmal mit PBS für 10 Minuten zu waschen. Verwendung FITC-konjugierter anti-Maus-IgG (1: 400) als sekundärer Antikörper und bei 25 ° C für 2 Stunden inkubiert. </li><li> Tauchen Sie die Probe in PBS und decken die gesamte Probe im Boden von 24-Well-Platte gleiten. Erhalten Sie Bilder ein herkömmliches Fluoreszenzmikroskop mit Tubulin Orientierung zu beobachten (λ = 550 nm, vergrößert zu 100X, 200X und 400X). HINWEIS: In diesem Fall wird der Magnet behandelten Gruppe (n = 10) und Kontrollgruppe (n = 11) nur für Garten - Balsam (Impatiens balsamina) bestätigt wurden, in nicht-Dunkel - Bedingungen gezüchtet. </li&gt; </ol></li></ol> 4. Methoden der Datenerhebung <ol><li> Zeitraffer Schaffung von vier landwirtschaftliche Pflanzenwachstum <ol><li> Fotografieren Sie das Werk in 10-Minuten-Intervallen, durch Verschluss Auto-Einstellung (dies kann in jeder digitalen Kamera gemacht werden). Stellen Sie die Blende F 3.2 und den ISO-Wert bis 400. </li><li> Sammeln Sie 700 bis 900 Bilder für 7-10 Tage. Schließen Sie die Kamera mit elektrischen Leitungen, da Batterie erschöpft sein könnte. </li><li> Ziehen Sie die Bilder durch einen Klick und Ablegen jedes Bild chronologisch unter der Streaming-Linie mit Filme Software (siehe Materialien und Geräte Tabelle). Legen Sie es auf einem Streaming-Linie in gleicher Dauer von 0,045 bis 0,05 sec für jeden in einen Film insgesamt 30-40 sec. Überprüfen Sie so, dass es keine dunklen Lücken mit dem jedes Bild in einer chronologischen Reihenfolge auswählen. </li><li> Nach dem Schritt 4.1.3, Play-Taste in der Software klicken Sie auf die kompilierte-Film in eine 30-40 sec Zeitraffer-Video-Folie und klicken Sie auf machen und speichern zu .mpeg oder .avi-Format zu gewährleisten. Für Größe markers Verwenden Canadian Quarter, einen amerikanischen Penny und einen Zentimeter Lineal auf der Seite des Fotos. </li><li> Führen t -test und Box - Plot für die statistische Analyse 11,12. HINWEIS: Gruppen von fünf Nummer Zusammenfassungen wurden verwendet, um die untere Grenze (L) Wert als die Berechnung von Q1 - [1,5 x (Q3 - Q1)] und die obere Grenze (H) Wert als Q3 + [1,5 x (Q3 - Q1) ]. Dieser Ansatz wurde in den Schritt integriert 1.2.2 für Länge der Datenerhebung 11. Die L- und H-Werte zeigen die 99% der Fläche der T-Verteilung Plots, was bedeutet, dass die Datenpunkte außerhalb dieses Bereichs beobachtet wird, kann als Ausreißer werden. Box - Plots und Student-t - Test verwendet wurden 12 , die Unterschiede in den Höhen von Sämlingen zu analysieren. </li></ol></li></ol>

<ol><li>Martin, F. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+measurement+of+pollen+tube+growth+inhibition%5BTitle%5D)+AND+%22Plant+Physiol%22%5BJournal%5D)">In vitro measurement of pollen tube growth inhibition.</a> Plant Physiol. 49, 924-925 (1972).</li>
<li>Pfahler, P. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((In+vitro+germination+characteristics+of+maize+pollen+to+detect+biological+activity+of+environmental+pollutants%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Health+Perspect%22%5BJournal%5D)">In vitro germination characteristics of maize pollen to detect biological activity of environmental pollutants.</a> Environ Health Perspect. 37, 125-132 (1981).</li>
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<li>Kim, S., Im, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Static+magnetic+fields+inhibit+proliferation+and+disperse+subcellular+localization+of+gamma+complex+protein3+in+cultured+C2C12+myoblast+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Biochem+Biophys%22%5BJournal%5D)">Static magnetic fields inhibit proliferation and disperse subcellular localization of gamma complex protein3 in cultured C2C12 myoblast cells.</a> Cell Biochem Biophys. 57, 1-8 (2010).</li>
<li>Benjamini, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Opening+the+Box+of+a+Boxplot%5BTitle%5D)+AND+%22The+American+Statistician%22%5BJournal%5D)">Opening the Box of a Boxplot.</a> The American Statistician. 42, 257-262 (1988).</li>
</ol>

Die Autoren haben nichts offenzulegen.

In allen Bedingungen sollte Magneten unter der Petrischale aufgebracht werden. Diese Studie untersuchte den Einfluss von Magnetfeldern auf die Wachstumsrate der Samen für mehrere landwirtschaftliche Pflanzenarten, mit Fokus auf Garten-Balsam als Vertreter der landwirtschaftlichen Pflanzen. Zum Beispiel wurde Tubulin-Färbung an Garden Balsam durchgeführt, die molekularen Ebene Änderungen in root zu bewerten und Skelettmikrostrukturen stammen Einfluß des Magnetfeldes in der Länge Proliferation hindeutet. Sowohl die N- und...

Keimung ist das Wachstum einer Pflanze, die 1 in der Bildung der Keimling führt. Unter bestimmten Bedingungen beginnt die Keimung der Samen und die embryonalen Gewebe Wachstum wieder aufzunehmen. Es beginnt mit Feuchtigkeit auf das Saatgut, um Enzyme, die für die Keimung zu aktivieren. Samen können induziert werden , in vitro zu keimen (in einer Petrischale oder Teströhrchen) 1,2. Statische Magnetfelder sind spezielle Kräfte, die Bewegungen von Molekülen mit ionischen Ladungen durch die Lorentzkraft 3,4 verursachen. Lorentzkraft wird gebildet, wenn ein ionisiertes oder geladene Objekt bewegt sich unter einem Magnetfeld. Jedes Material wird mit Atomen gebildet, die aus Elektronen und Protonen bestehen. Wenn magnetische Felder vorhanden sein, ob sie statisch oder Wechsel ist, wirkt sich die Bewegung von geladenen Materials. Dies gilt auch für Pflanzen und Wassermoleküle, die die intrazelluläre Molekül Zustand wirkt. In einer früheren Studie wurden elektromagnetische Spulen verwendetzu erzeugen Pflanzen gepulste Magnetfelder und &#39;Komatsuna&#39; wurden 5 als die Themen gewählt. In der vorliegenden Studie erzeugten Magnet statische Magnetfelder wurden verwendet, um eine ähnliche, aber unterschiedliche Effekte als Expansions Studium der Lorentzkraft zu geben. Die Frequenz des Magnetfeldes, sondern als seine Polarität, ist ein entscheidender Faktor für die Pflanzen Keimung. Frühere Studien haben vorgeschlagen, dass maximale Keimungsraten 20% höher als die Kontrolle waren, wenn die Frequenz des Magnetfeldes ungefähr 10 Hz war. Wenn das Feld in einer retrograden Weise entfernt wurde, wurde die Wachstumsrate 5 beeinträchtigt. Statische Magnetfelder haben eine beträchtliche Auswirkung auf die anfängliche Wachstums 6-8, in erster Linie auf die Keimung und Wurzelwachstum 6 7. In der vorliegenden Untersuchung verwendeten wir statischen Magneten die Möglichkeit der Regulierung des Wachstums von landwirtschaftlichen Pflanzen zu untersuchen, durch magnetische Felder verwenden. Insbesondere wollten wir auf determine, ob bestimmte Bedingungen der Magnetfeldaufwandmengen, die Wachstums erhöhen könnte in der Literatur erwähnt diejenigen auf ein höheres Niveau als. Außerdem, wenn die anfängliche Keimung der Pflanzen kann erfolgreich unter Verwendung eines magnetischen Feldes erhöht werden, die Verwendung von chemischen Düngemitteln vermieden werden.

<table><tbody><tr><td>Statische Magnete</td><td>JIM</td><td></td><td>2000Gauss</td></tr><tr><td>2 % Pferdeserum/1 % Rinderserumalbumin/0,1 % Triton X-100</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>Fusioniert mit 55514</td><td>Blockierungspuffer</td></tr><tr><td>Primärer Antikörper</td><td>Santa Cruz Biotechnology</td><td>sc-8035</td><td>a-Tubulin</td></tr><tr><td>Sekundärer Antikörper</td><td>Santa Cruz Biotechnology</td><td>sc-2010</td><td>FITC-konjugiertes Anti-Maus-IgG-Zeit</td></tr><tr><td> Zeitrafferfotografie</td><td>Manuell gesteuerter</td><td></td><td>ISO-Wert 400 & Blende F 3.2</td></tr><tr><td>Sony Vegas Pro 13.0</td><td>Sony</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

verbesserung des anfangswachstumsrate von landwirtschaftlichen pflanzen durch statische magnetfelder

Enhancement of the Initial Growth Rate of Agricultural Plants by Using Static Magnetic Fields

Elektronische Geräte und Hochspannungsleitungen induzieren Magnetfelder. Ein Magnetfeld von 1,300-2,500 Gauss (0,2 Tesla) auf Petrischalen aufgetragen wurde Samen von Garten - Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) enthält, und Mescluns (Lepidium sativum ). Wir wandten Magneten unter der Kulturschale. Während der 4 Tage Anwendungs ​​beobachteten wir, dass der Stamm und Wurzellänge erhöht. Die Gruppe Magnetfeldbehandlung unterzogen (n = 10) zeigte eine 1,4-fache schneller Wachstumsrate im Vergleich mit der Kontrollgruppe (n = 11) in insgesamt 8 Tage (p &lt;0,0005). Diese Rate ist 20% höher als die in früheren Studien berichtet. Die Tubulin komplexen Linien hatte keine Punkte verbinden, aber Verbindungsstellen auftreten bei der Anwendung von Magneten. Dies zeigt vollständige Differenz von der Kontrolle, die abnormal Anordnungen bedeutet. Jedoch bleibt die genaue Ursache nicht klar. Diese results Wachstumssteigerung Magneten des Anwendens legen nahe, dass es möglich ist, die Wachstumsrate zu verbessern, die Produktivität zu erhöhen, oder um die Geschwindigkeit der Keimung der Pflanzen steuern durch statische Magnetfelder anwenden. Auch Magnetfelder können physiologische Veränderungen in Pflanzenzellen verursachen und das Wachstum induzieren kann. Daher Stimulation mit einem Magnetfeld können mögliche Effekte, die denen von chemischen Düngemitteln ähnlich sind, was bedeutet, dass die Verwendung von Düngemitteln vermieden werden kann.

Tubulin - Färbung zeigte in Pflanzen in Gegenwart des Magneten dispergiert oder verdünnt Strukturen gewachsen im Vergleich zur Kontrolle (Abbildung 2). Außerdem 7 Tage Zeitrafferstudien mit landwirtschaftlichen Pflanzen einschließlich Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) und Mescluns (Lepidium sativum) zeigte an, daß ein Magnet statisches Magnetfeld abgeleitet erhöht das anfängliche Wachstum dieser Pflanzen (Abbildung 3). <p cl...

Das Ziel dieses Protokolls ist es, die Beschleunigung der anfänglichen Wachstumsrate von Pflanzen durch das Anlegen statischer Magnetfelder ohne externe Energie zu demonstrieren.

Verbesserung des Anfangswachstumsrate von landwirtschaftlichen Pflanzen durch statische Magnetfelder

Electronic devices and high-voltage wires induce magnetic fields. A magnetic field of 1,300-2,500 Gauss (0.2 Tesla) was applied to Petri dishes containing ...

Das übergeordnete Ziel dieses Verfahrens besteht darin, die Wachstumsrate von Pflanzen mithilfe statischer Magnetfelder zu fördern. Diese Methode kann helfen, zentrale Fragen in der Landwirtschaft und im Bereich der Ernährungsmedizin zu beantworten, die sich mit Techniken der Lebensmittelproduktion befassen. Der Hauptvorteil dieser Technik liegt darin, dass sie weder Energie noch Düngemittel benötigt.Kultivieren Sie zunächst Impatiens balsamina- oder Gartenbalsam-Samen, indem Sie diese auf ein Zellulose-Tuch in separaten Petrischalen mit einem Durchmesser von 100 Millimetern geben. Tauchen Sie anschließend das Tuch mit den Samen in dreifach destilliertes Wasser ein. Messen und bestätigen Sie, dass die Innentemperatur des Labors zwischen 18 und 25 Grad Celsius liegt, bei einer Luftfeuchtigkeit von 65 bis 75 %. Platzieren Sie drei Magnete mit einer Stärke von 1.750 ± 350 Gauss unter die Petrischale mit dem Gartenbalsam, wobei ein Abstand von zwei bis vier Millimetern zwischen den Samen und den Magneten eingehalten werden muss.Danach, nachdem drei Magnete unter eine zweite Schale mit Samen gelegt wurden, zwei Magnete so übereinanderstapeln, dass bei dem oberen Magneten die Nordseite nach oben und bei dem unteren Magneten die Südseite nach oben zeigt. Anschließend die beiden Magnete zusammen an der Unterseite der Acker-Springkraut-Kulturplatte befestigen. Um Zeitrafferaufnahmen des Pflanzenwachstums zu erstellen, nachdem eine Digitalkamera gemäß dem schriftlichen Protokoll zum Fotografieren der Pflanze eingerichtet wurde, Größenmarkierungen wie eine kanadische 25-Cent-Münze, ein amerikanischer Penny und ein Zentimetermaßstab an der Seite des Sichtfeldes platzieren.Sammeln Sie anschließend 700 bis 900 Bilder über einen Zeitraum von sieben bis zehn Tagen. Erstellen Sie mithilfe einer Videobearbeitungssoftware gemäß dem schriftlichen Protokoll aus den Bildern einen Zeitrafferfilm und spielen Sie den Film zur Überprüfung ab. Nachdem Sie die Samen wie zuvor in diesem Video gezeigt auf ein Zellulosetuch aufgebracht haben, platzieren Sie zwei Magnete mit nach oben gerichteten Nordpolen auf der Unterseite der 100-Millimeter-Platte und inkubieren diese 48 Stunden lang.Um die Pflanzen zu färben, stellen Sie die gesamte Impatiens-SPP-Doppelblütenpflanze in 4 % Paraformaldehyd und 0,1-molares Fast-Feed-Puffer und fixieren die Pflanze 15 Minuten lang. Überführen Sie die Pflanzenprobe in einen Blockierpuffer und inkubieren Sie sie zwei Stunden lang. Anschließend tauchen Sie die Impatiens-Probe 15 Minuten lang in PDS ein, um sie zu waschen.Nach der Wäsche primäre Anti-α-Tubulin-Antikörper hinzufügen und über Nacht bei vier Grad Celsius inkubieren. Am nächsten Tag die Probe in PBS für 10 Minuten überführen. Anschließend die Pflanze in FITC-konjugiertes Anti-Maus-IgG geben und zwei Stunden im Dunkeln bei 25 Grad Celsius inkubieren.Nach der Inkubation das Probenmaterial in PBS in einer Vertiefung einer 24-Loch-Platte einlegen und einen Deckgläser über die gesamte Probe legen. Anschließend mit einem Fluoreszenzmikroskop die turbulente Orientierung beobachten. Diese Abbildung zeigt, dass Garten-Balsaminen unter Dunkelwachstumsbedingungen nur einen geringfügigen Anstieg der Wachstumsrate aufwiesen, wenn sie einem statischen Magnetfeld ausgesetzt waren.Jedoch war das Magnetfeld mit einer erhöhten Wachstumsrate verbunden, wenn die Pflanzen unter Lichteinfluss wuchsen. Am dritten Tag war der Unterschied in der Höhe zwischen den Pflanzen, die dem Magnetfeld ausgesetzt waren, und den Kontrollpflanzen statistisch signifikant. Und die Unterschiede blieben bis zum siebten Tag bestehen.Diese Fluoreszenzbilder zeigen die turbulente Entwicklung in dispergierte oder dünne Strukturen in Pflanzen, die in Gegenwart von Magneten wachsen, verglichen mit den Kontrollpflanzen. Wenn man diese Technik einmal beherrscht, kann sie bei ordnungsgemäßer Durchführung innerhalb von 72 Stunden durchgeführt werden. Bei der Durchführung dieses Verfahrens ist es wichtig, die Intensität der Magnete zu kontrollieren.Nach Durchführung dieses Verfahrens können Anwendungen an anderen Modellorganismen durchgeführt werden, um weitere Fragen zu beantworten, beispielsweise nach der genetischen Grundlage der Wachstumssteigerung unter Feldbedingungen. Nach ihrer Entwicklung ebnete diese Technik Forschern auf dem Gebiet der Ernährungsmedizin den Weg, einen zentralen Regulator der Nährstoffanreicherung und des Pflanzenwachstums zu untersuchen. Nach dem Anschauen dieses Videos sollten Sie ein gutes Verständnis dafür haben, wie das Anfangswachstum einer Pflanze mithilfe von Magneten verbessert werden kann.Beachten Sie, dass die Arbeit im direkten Kontakt mit Magneten äußerst gefährlich sein kann, und Bedingungen wie Luftfeuchtigkeit können zur Zersetzung von Eisen führen und sollten bei der Durchführung dieses Verfahrens stets berücksichtigt werden.

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Anwendung einer Bakterienmischung als Biodünger zur Förderung des Pflanzenwachstums

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Erdmagnetfeld (GMF) und Pflanze Evolution: Untersuchung der Auswirkungen von Gmf Reversal auf<em&gt; Arabidopsis thaliana</em&gt; Entwicklung und Genexpression

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