Hydroponique: un système polyvalent pour étudier et répartition des plantes Réponses des éléments nutritifs à la disponibilité des éléments nutritifs et l'exposition aux éléments toxiques

Le protocole suivant fournit des instructions étape par étape pour mettre en place un système hydroponique dans un laboratoire. Ce protocole a été optimisé pour Arabidopsis thaliana. L’un des principaux facteurs qui contribuent à la réussite de l’établissement d’une culture hydroponique est la santé des semis utilisés pour l’expérience.

Par conséquent, la stérilisation des instruments, des graines et des milieux de culture joue un rôle important dans la réduction du risque de contamination et constitue un bon départ pour les plantes avant qu’elles ne soient transplantées dans le système hydroponique. Dans cette étape, le chlore gazeux libéré par la réaction entre l’eau de Javel et l’acide chlorhydrique stérilise la surface des graines. Avant de transférer les graines dans un tube à centrifuger de 1,5 millilitre, utilisez un crayon pour étiqueter le tube et identifier les graines.

Le crayon est préférable car l’encre peut s’estomper pendant la stérilisation. Marquez également le capuchon du tube avec un Sharpie. Cette marque devrait disparaître au cours du processus de stérilisation en raison du chlore gazeux libéré.

Le volume de semence recommandé par tube est d’environ 100 microlitres. Placez le tube étiqueté, le capuchon ouvert dans le dessiccateur ou la chambre à vide. Placez le dessiccateur dans une hotte chimique active.

Versez 100 millilitres d’eau de Javel dans un bécher de 250 millilitres, placez-le dans le dessiccateur et fermez la valve du dessiccateur. Ajoutez rapidement 3 millilitres d’acide chlorhydrique à 12 % à l’eau de Javel à l’aide d’une burette. Fermez immédiatement le couvercle.

Laissez la stérilisation se poursuivre pendant quatre heures. Voici le dessiccateur dans une hotte à flux laminaire actif après quatre heures de stérilisation et l’eau de Javel a été retirée. La marque rouge s’estompe indique qu’une quantité suffisante de chlore gazeux a été générée.

Ouvrez largement le couvercle du dessiccateur et aérez les graines stérilisées pendant au moins 30 minutes. Après cela, les graines peuvent être utilisées immédiatement ou stockées dans un endroit sec. Cette étape permet d’obtenir des semis sains avant la phase de repiquage.

Ce sont les éléments nécessaires pour démarrer les plaques de graines. Graines stériles, plaques de média 1/4 MS, papier filtre stérile, ruban millipore, cure-dents stériles, marqueur, papier d’aluminium. Transférez d’abord les graines du tube de centrifugation sur un papier filtre stérile.

Mouillez légèrement une extrémité du cure-dent et utilisez cette extrémité hydratée pour ramasser les graines du papier filtre et les déposer sur la surface de la gélose. Répartissez les graines sur l’assiette à une densité d’environ une graine par centimètre carré. Ici, nous n’utilisons que quelques graines pour démontrer l’étape, mais vous pouvez faire une assiette pleine de graines.

Inscrivez la date sur le couvercle de l’assiette pour garder une trace de l’âge de la plante. Utilisez du ruban adhésif microporeux pour maintenir le couvercle de la plaque fixé au corps de la plaque. Ce ruban permet également l’échange d’humidité entre l’air et le microclimat à l’intérieur de la plaque.

Utilisez du papier d’aluminium pour couvrir la plaque et bloquer la lumière avant de placer la plante dans la chambre froide pendant deux jours. Des temps plus longs peuvent être utilisés pour faciliter le processus de germination. Comme le 1/4ème MS, la solution hydroponique doit également être stérilisée après préparation.

Nous avons utilisé avec succès la solution nutritive suivante pour cultiver Arabidopsis thaliana, mais elle pourrait être modifiée pour s’adapter à des expériences spécifiques ou à différentes espèces végétales. Il est suggéré de préparer une solution mère de chaque macronutriment dans différentes bouteilles et de tous les micronutriments dans une seule bouteille, à l’exception du fer-EDTA. Une solution nutritive 10x peut être préparée avant l’expérience, mais doit être autoclavée et stockée dans la chambre froide.

Voici le matériel dont vous avez besoin pour préparer les porte-plantes. Récipient hydroponique, planche de mousse, coupe-papier, foreur de liège, bouchons de tube de mousse stérile, pince à épiler. Mesurez d’abord la taille du récipient.

Découpez ensuite le panneau de mousse selon les dimensions nécessaires. Un coupe-papier est utile dans ce cas. Vérifiez que la taille du panneau de mousse s’adapte bien au contenant.

Utilisez une petite pince à épiler pour tenir la planche. Ajustez la taille du panneau de mousse si nécessaire. Utilisez un crayon pour marquer les positions où les plantes seront ancrées.

Utilisez un alésage en liège pour créer des trous dans le panneau de mousse. Densité recommandée : Une plante par 10 centimètres carrés. Ensuite, faites une entaille le long de chaque bouchon de mousse à l’aide d’une lame de rasoir.

Soyez extrêmement prudent lorsque vous utilisez des lames de rasoir. Chaque trou sera rempli d’un bouchon de mousse. Ainsi, la taille des trous doit être proportionnelle aux bouchons.

Faites tremper les deux bouchons dans de l’eau déminéralisée et autoclavez-les avant la mise en place de la culture hydroponique. Maintenant, transférez les semis et installez la pompe à air. Il s’agit d’une solution hydroponique à la concentration de travail.

Il s’agit des bouchons de tube en mousse stérile. Et ce sont les semis de 12 jours à assiette moyenne. Ouvrez l’assiette.

À l’aide d’une petite pince à épiler, retirez doucement un semis de la plaque moyenne et posez la racine le long de l’incision du bouchon de mousse. Branchez soigneusement le tube de mousse qui maintient le semis dans le panneau de mousse et placez le panneau dans le récipient avec une solution hydroponique. Continuez à repiquer pour obtenir le nombre souhaité de plantes.

Assurez-vous que les bouchons du tube de mousse sont imbibés de solution hydroponique. Ensuite, nous montrerons comment configurer le système d’aération, à l’aide de petites pompes à air de type aquarium, de tubes en plastique, de pierres à bulles d’aquarium, d’un système de vannes et d’une pompe à air sont nécessaires. Connectez d’abord la partie courte et coupée du tube de la conduite d’air aux pierres à bulles.

Connectez ensuite les pierres au système de vanne. Ensuite, connectez le système de soupape à la pompe. Après avoir activé la pompe, la personne dans la scène ajuste la vanne pour contrôler le débit d’air.

Le flux d’air doit être juste suffisant pour fournir de l’oxygène sans endommager le système racinaire. Placez maintenant le panneau de mousse avec les semis dans l’installation hydroponique. Couvrez les côtés du récipient pour limiter la lumière atteignant la solution et limiter la croissance des algues.

Couvrez également le dessus des récipients avec des bouchons transparents pour éviter une lumière intense qui pourrait dessécher les semis nouvellement transplantés. Une fois que les plantes deviennent plus grandes, retirez les chapeaux. Pour les chercheurs qui s’intéressent aux nutriments des plantes, les expériences hydroponiques constituent un système idéal pour tester les réponses des plantes à différentes conditions nutritives en manipulant les concentrations des éléments d’intérêt.

Les chercheurs peuvent mettre en place des conditions suffisantes en nutriments, déficientes ou toxiques. Il s’agit de semis d’Arabidopsis cultivés dans le système hydroponique tel que décrit dans le protocole. Les plantes ont été laissées pousser pendant trois semaines dans le système hydroponique avant de changer la composition de la solution hydroponique.

La personne dans la scène renouvelle la solution hydroponique avant de donner un traitement aux plantes. Une solution mère de cadmium, un élément toxique, a été utilisée pour doper la solution hydroponique. La concentration de cadmium utilisée dans cette expérience était de 20 micromolaires.

Une fois la solution préparée, les plantes sont ensuite retournées dans leurs contenants. Après six jours de traitement, les usines exposées au cadmium ont présenté un retard de croissance et des symptômes de chlorose. Une réduction de la biomasse des pousses et des racines est également observée.

Cette figure montre une expérience différente pour des plantes Arabidopsis cultivées dans le système hydroponique où elles ont été traitées avec différentes concentrations de zinc. Les plantes cultivées à des concentrations de zinc supérieures à 42 micromolaires ont montré une croissance retardée en raison de concentrations élevées de zinc. Alors que les plantes sans zinc ajouté ont également montré un retard de croissance en raison d’une carence en zinc par rapport aux plantes cultivées avec 7 micromolaires de zinc.

En conclusion, ce système hydroponique est à la fois peu coûteux et évolutif. Il nous permet de tester la sensibilité des plantes aux éléments toxiques ou d’étudier les besoins en nutriments des plantes. Les racines et les pousses peuvent être observées et collectées séparément pour l’analyse élémentaire ou l’analyse de l’expression génique.