La hidroponía: un sistema versátil para el Estudio de nutrientes Las respuestas de las plantas a la asignación y disponibilidad de nutrientes y la exposición a elementos tóxicos

El siguiente protocolo proporciona instrucciones paso a paso para configurar un sistema hidropónico en un laboratorio. Este protocolo ha sido optimizado para Arabidopsis thaliana. Uno de los principales factores que contribuyen a un establecimiento exitoso de un cultivo hidropónico es la salud de las plántulas utilizadas para el experimento.

Por lo tanto, la esterilización de instrumentos, semillas y medios de cultivo juega un papel importante en la reducción del riesgo de contaminación y proporciona un buen comienzo para las plantas antes de que se trasplanten al sistema hidropónico. En este paso, el cloro gaseoso liberado por la reacción entre la lejía y el ácido clorhídrico esteriliza la superficie de las semillas. Antes de transferir las semillas a un tubo de centrífuga de 1,5 mililitros, use un lápiz para etiquetar el tubo e identificar las semillas.

Se prefiere el lápiz porque la tinta puede desvanecerse durante la esterilización. También marque la tapa del tubo con un rotulador. Esta marca debería desaparecer durante el curso del proceso de esterilización debido al cloro gaseoso liberado.

El volumen de semilla recomendado por tubo es de alrededor de 100 microlitros. Coloque el tubo etiquetado, con la tapa abierta, en el desecador o en la cámara de vacío. Coloque el desecador en una campana de gases químicos activos.

Vierta 100 mililitros de lejía en un vaso de precipitados de 250 mililitros, colóquelo en el desecador y cierre la válvula del desecador. Agregue rápidamente 3 mililitros de ácido clorhídrico al 12% a la lejía con una bureta. Cierre la tapa inmediatamente.

Deje que la esterilización continúe durante cuatro horas. Aquí está el desecador en una campana de flujo laminar activo después de cuatro horas de esterilización y se retiró la lejía. La marca roja de desvanecimiento indica que se ha generado una cantidad suficiente de cloro gaseoso.

Abra bien la tapa del desecador y airee las semillas esterilizadas durante al menos 30 minutos. Después de esto, las semillas se pueden usar inmediatamente o almacenar en un lugar seco. Este paso ayuda a proporcionar plántulas saludables antes de la fase de trasplante.

Estos son los elementos necesarios para comenzar las placas de semillas. Semillas estériles, placas de 1/4 MS, papel de filtro estéril, cinta de miliporos, palillos de dientes estériles, rotulador, papel de aluminio. Primero transfiera las semillas del tubo de centrífuga a un papel de filtro estéril.

Humedece ligeramente un extremo del palillo y usa este extremo humectado para recoger las semillas del papel de filtro y colocarlas sobre la superficie del agar. Extienda las semillas por el plato a una densidad de aproximadamente una semilla por centímetro cuadrado. Aquí usamos solo unas pocas semillas para demostrar el paso, pero puedes hacer un plato lleno de semillas.

Escriba la fecha en la tapa del plato para llevar un registro de la edad de la planta. Use cinta adhesiva de microporos para mantener la tapa de la placa unida al cuerpo de la placa. Esta cinta también permite el intercambio de humedad entre el aire y el microclima dentro de la placa.

Use papel de aluminio para cubrir la placa y bloquear la luz antes de colocar la planta en la cámara frigorífica durante dos días. Se pueden usar tiempos más largos para ayudar al proceso de germinación. Al igual que el 1/4 MS, la solución hidropónica también debe esterilizarse después de la preparación.

Hemos utilizado con éxito la siguiente solución de nutrientes para cultivar Arabidopsis thaliana, pero podría modificarse para adaptarse a experimentos específicos o a diferentes especies de plantas. Se sugiere preparar una solución madre de cada macronutriente en diferentes frascos y todos los micronutrientes en un frasco, excepto el hierro-EDTA. Se puede preparar una solución de nutrientes 10x antes del experimento, pero debe esterilizarse en autoclave y almacenarse en la cámara frigorífica.

Los siguientes son materiales que necesita para preparar los portaplantas. Contenedor de hidroponía, tablero de espuma, cuchillo de papel, barrenador de corcho, tapones de tubo de espuma estéril, pinzas. Primero mida el tamaño del recipiente.

Luego corte el tablero de espuma de acuerdo con las dimensiones necesarias. Un cuchillo de papel es útil en este caso. Comprobación del tamaño del tablero de espuma que se ajusta bien al contenedor.

Usa pinzas pequeñas para sujetar la tabla. Ajuste el tamaño de la tabla de espuma si es necesario. Use un lápiz para marcar las posiciones donde se anclarán las plantas.

Usa un orificio de corcho para crear agujeros en el tablero de espuma. Densidad recomendada:Una planta por cada 10 centímetros cuadrados. A continuación, haz un corte a lo largo de cada tapón de espuma con una cuchilla de afeitar.

Tenga mucho cuidado al usar hojas de afeitar. Cada agujero se rellenará con un tapón de espuma. Por lo tanto, el tamaño de los orificios debe ser proporcional a los tapones.

Remoje los dos tapones en agua desionizada y en autoclave líquido antes de la instalación hidropónica. Ahora transfiera las plántulas y configure la bomba de aire. Esta es una solución hidropónica a concentración de trabajo.

Estos son los tapones de tubo de espuma estéril. Y estas son las plántulas de 12 días de edad de plato mediano. Abre el plato.

Use pinzas pequeñas para sacar suavemente una plántula del plato mediano y coloque la raíz a lo largo de la incisión del tapón de espuma. Conecte con cuidado el tubo de espuma que sostiene la plántula en la tabla de espuma y coloque la tabla en el recipiente con solución hidropónica. Siga trasplantando para obtener la cantidad deseada de plantas.

Asegúrate de que los tapones de los tubos de espuma estén empapados con la solución hidropónica. A continuación, mostraremos cómo configurar el sistema de aireación, utilizando pequeñas bombas de aire tipo acuario, tubos de plástico, piedras de burbujas de acuario, sistema de válvulas y una bomba de aire. Primero conecte la parte corta y cortada del tubo de la línea de aire a las piedras de burbujas.

A continuación, conecte las piedras al sistema de válvulas. A continuación, conecte el sistema de válvulas a la bomba. Después de activar la bomba, la persona en la escena está ajustando la válvula para controlar el caudal de aire.

El flujo de aire debe ser suficiente para proporcionar oxígeno sin causar daños al sistema radicular. Ahora coloque la tabla de espuma con plántulas en la configuración hidropónica. Cubra los lados del recipiente para limitar la luz que llega a la solución y limitar el crecimiento de algas.

También cubra la parte superior del recipiente con tapas transparentes para evitar la luz intensa que podría desecar las plántulas recién trasplantadas. Una vez que las plantas crezcan, retire las tapas. Para los investigadores interesados en los nutrientes de las plantas, los experimentos hidropónicos proporcionan un sistema ideal para probar las respuestas de las plantas a diferentes condiciones de nutrientes mediante la manipulación de las concentraciones de los elementos de interés.

Los investigadores pueden establecer condiciones de nutrientes suficientes, deficientes o tóxicas. Se trata de plántulas de Arabidopsis cultivadas en el sistema hidropónico tal y como se describe en el protocolo. Se permitió que las plantas crecieran durante tres semanas en el sistema hidropónico antes de cambiar la composición de la solución hidropónica.

La persona en la escena está renovando la solución hidropónica antes de dar tratamiento a las plantas. Se utilizó una solución madre del elemento tóxico cadmio para aumentar la solución hidropónica. La concentración de cadmio utilizada en este experimento fue de 20 micromolares.

Una vez preparada la solución, las plantas se devuelven a sus contenedores. Después de seis días de tratamiento, las plantas expuestas al cadmio mostraron retraso en el crecimiento y síntomas de clorosis. También se observa una reducción de la biomasa de brotes y raíces.

Esta figura muestra un experimento diferente para plantas de Arabidopsis cultivadas en el sistema hidropónico donde se trataron con diferentes concentraciones de zinc. Las plantas cultivadas a concentraciones de zinc superiores a 42 micromolares, mostraron un retraso en el crecimiento debido a las altas concentraciones de zinc. Mientras que las plantas sin zinc añadido también mostraron un retraso en el crecimiento debido a la deficiencia de zinc en comparación con las plantas cultivadas con 7 micromolares de zinc.

En conclusión, este sistema hidropónico es económico y escalable. Nos permite probar la sensibilidad de las plantas a los elementos tóxicos o estudiar los requerimientos de nutrientes de las plantas. Tanto las raíces como los brotes se pueden observar y recolectar por separado para el análisis elemental o el análisis de expresión génica.