Construire et exploiter une chambre de croissance élevée de dioxyde de carbone à faible coût pour évaluer la physiologie des microverts selon les niveaux de_CO2 pertinents pour les vols spatiaux

Nous nous intéressons à la manière dont les niveaux extrêmes de dioxyde de carbone, à 3000 parties par million, affectent la croissance et la nutrition des plantes. Nous voulions développer une chambre à CO2 extrême et peu coûteuse. Car actuellement, peu de chambres de croissance peuvent maintenir des niveaux extrêmes de CO2.

Pour commencer, installez et allumez l’équipement nécessaire à la procédure. Essuyez toutes les surfaces non électroniques de la chambre, y compris les murs, le plafond et la porte, avec un désinfectant SA-20 préparé à 7,8 millilitres par litre d’eau. Laissez la porte de la chambre ouverte et laissez-la sécher à l’air libre toute la nuit.

Préparez 0,25x de milieu basal de sel MS sans vis sans tarière en dissolvant 4,3 grammes de sels MS et un gramme d’acide 2-éthanassulfonique dans un litre d’eau déionisée. Utilisez un seul hydroxyde de potassium molaire pour ajuster le pH du milieu à 5,7. Diluez la solution jusqu’à un volume final de quatre litres et distribuez 700 millilitres d’aliquotes dans des bouteilles d’un litre.

Ensuite, remplissez des bouteilles autoclavables avec de l’eau distillée ou déionisée pour la stérilisation et le rinçage des graines. Autoclave le substrat MS et l’eau préparée en utilisant un cycle liquide pendant 30 minutes. Enveloppez les boîtes, outils et contenants hydroponiques dans du papier aluminium.

Autoclave : les matériaux enveloppés sur un cycle de séchage avec un temps de séchage de 30 minutes. Et effectuez les étapes suivantes dans une hotte à écoulement laminaire. À l’intérieur du hot, ajoutez des graines de radis à une solution d’eau de Javel à 2 %, contenant 0,05 % de Triton X-100, puis secouez doucement la suspension à graines pendant cinq minutes à température ambiante.

Décantez la solution d’eau de Javel des graines et rinçez les graines trois fois avec de l’eau stérile. Après le rinçage, faites tremper les graines toute la nuit dans de l’eau stérile pour favoriser une germination uniforme. Ensuite, remplir chaque boîte hydroponique avec un médium stérile à 0,25x MS, jusqu’à ce que la surface feutrée soit recouverte d’environ un à deux millimètres de liquide.

Vérifiez qu’il n’y a pas d’espace d’air entre le feutre et le liquide. À l’aide de pinces stériles, placez jusqu’à 30 graines de radis sur le feutre de chaque boîte hydroponique. Pressez doucement les graines dans le feutre avec la pince et assurez-vous que les graines sont centrées au-dessus des trous de pointe de l’insert.

Couvrez chaque boîte hydroponique plantée avec du film plastique ou des couvercles stériles pour maintenir l’humidité pendant la germination. Réglez le régulateur principal de dioxyde de carbone à environ 10 livres par pouce carré. Maintenant, ouvrez lentement la vanne principale du réservoir de dioxyde de carbone.

Ajustez le régulateur secondaire de réduction entre une et trois livres par pouce carré. Allumez les chambres d’incubateur sur le dessus du laboratoire et réglez la température interne à 23 degrés Celsius. Vérifiez que le ventilateur interne fonctionne et assurez-vous qu’il est dégagé afin de maintenir une bonne circulation de l’air.

Ensuite, ouvrez la Control_chamber_JoVE. Code py à Thonny. Confirmez le dioxyde de carbone dans les réglages d’éclairage.

Lance le programme. Ensuite, vérifiez que les solénoïdes, capteurs et lumières répondent correctement. Une fois l’environnement stable, placez les boîtes hydroponiques couvertes dans chaque chambre.

Ferme la porte de la chambre. Et confirmer que la concentration de dioxyde de carbone revient au point réglé dans les trois à cinq minutes. Couvrez les panneaux de porte de la chambre avec du papier aluminium ou un film occultant pour éviter toute interférence lumineuse.

Ouvrez la couverture pour vérifier les plantes quotidiennement et lisez la couverture avec du ruban adhésif après inspection. Surveillez les relevés de chambre une à trois fois par jour à l’aide de RealVNC, ou localement via un écran multimédia haute définition. Laissez les graines germer avec les couvertures d’humidité en place pendant trois à quatre jours, jusqu’à ce que le plomb de couche soit visible à l’émergence.

Retirez les couvertures d’humidité une fois que la plupart des racines des semis ont pénétré le substrat feutré. Répondez rapidement à toute alerte par email générée par le système et notez toute anomalie ou intervention manuelle. Poursuivre l’incubation jusqu’à ce que la croissance de la plante atteigne le stade souhaité.

À la fin du cycle de croissance, ouvrez la porte de la chambre et retirez les plantes de la chambre. Le traitement des plantes est nécessaire pour des objectifs expérimentaux tels que l’analyse de biomasse, de chlorophylle ou de nutriments. Arrête le script Control et éteins l’incubateur de table et les lumières.

Renomme le fichier de données environnementales Chamber_data_csv et copie le fichier renommé sur une clé USB. Retirez le condensat de l’intérieur de la chambre et essuyez les surfaces intérieures non électroniques avec de l’éthanol à 70 %. Laissez la porte de la chambre ouverte et faites fonctionner la pompe à air jusqu’à ce que la chambre et le tube soient secs.

Enfin, coupez les multiprises et fermez la vanne du réservoir de dioxyde de carbone pour éviter les fuites et économiser le gaz. Les micropousses de radis atteignent leur développement typique 10 jours après la plantation. Le système de régulation du dioxyde de carbone maintenait les concentrations cibles pour les conditions ambiantes et extrêmes de dioxyde de carbone.

Les concentrations moyennes de dioxyde de carbone lors des expériences sur le radis étaient de 618 parties par million pour le traitement ambiant et de 3061 parties par million pour le traitement des conditions extrêmes. Les niveaux de dioxyde de carbone dans les chambres à radis sont devenus plus variables pendant la journée à mesure que la masse végétale augmentait, nécessitant des injections fréquentes pour maintenir les concentrations. La respiration nocturne des plantes a augmenté les concentrations de dioxyde de carbone dans la chambre ambiante du radis jusqu’à des pics supérieurs à 1 200 parties par million.

Les niveaux de dioxyde de carbone ont chuté à près de 400 parties par million peu après le début de la période de lumière dans la chambre ambiante, indiquant une absorption rapide en journée. Les températures de la chambre sont restées proches de 25 degrés Celsius pendant la journée et proches du point de consigne de 23 degrés Celsius pendant la nuit dans les deux conditions. L’humidité relative a augmenté progressivement au cours de l’expérience sur le radis à mesure que la transpiration des plantes augmentait.

La pression de l’air est restée constante et presque identique entre les traitements au dioxyde de carbone ambiant et extrême tout au long de l’expérience. Notre méthode pourrait être utilisée par des chercheurs intéressés par la biologie spatiale, la physiologie des microverts ou la réponse des plantes à une élévation du dioxyde de carbone. L’attention portée à la stérilité et à l’assainissement est cruciale lors de la mise en œuvre de ce protocole pour prévenir les maladies.

Les chambres doivent être vérifiées régulièrement pour garantir leur bon fonctionnement. Ces chambres pourraient être utilisées pour étudier comment une gamme de concentrations de dioxyde de carbone affecte la physiologie d’autres petites plantes.