מאמר שיטה

בניית ותפעול של תא גידול פחמן דו-חמצני גבוה בעלות נמוכה להערכת פיזיולוגיה של מיקרוגרין תחת רמותCO2 הרלוונטיות לטיסות חלל

577 צפיות

⸱

DOI:

10.3791/70050

⸱

17 באפריל 2026

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Plant and Microbial Biology, North Carolina State University, 2Department of Molecular and Structural Biochemistry, North Carolina State University, 3NCSU Phytotron, North Carolina State University

במאמר זה

סיכום

פרוטוקול זה מתאר כיצד לבנות ולהפעיל תא גידול קטן ובעלות נמוכה, המסוגל לשמור על רמות פחמן דו-חמצני קיצוניות (exCO2) לניסויים בצמחים. התא מאפשר מחקרים חוזרים של פיזיולוגיה מיקרוגרין בתנאי אטמוספירה רלוונטיים לטיסות חלל, באמצעות מערכת ניטור ובקרה מבוססת לוח יחיד מבוססת מחשב ומערכת וויקינג הידרופונית פסיבית.

תקציר

רמות פחמן דו-חמצני (CO2) בחלליות מאוישות עולות באופן שגרתי על 3,000 חלקים למילון, גבוה משמעותית מריכוזים אטמוספריים על פני כדור הארץ. חשיפה ממושכתל-CO2 קיצונית (exCO2) ברמות מעל 3,000 ppm יכולה לשנות את צמיחת הצמח, הפיזיולוגיה וההרכב התזונתי. עם זאת, מעט מערכות מעבדה מצליחות לשחזר באופן אמין את ריכוזי exCO2 הללו. פרוטוקול זה מתאר שיטה נגישה וזולה לבניית תא צמיחה על שולחן, המסוגל לשמור על רמותCO2 יציבות מעל 3,000 ppm לניסויים בצמחים.

התא נוצר על ידי התאמת חממה על שולחן לכלול כבלים אטומים ואביזרי גז, מערכת אוטומטית להעברת ואוורורCO2 , וחיישני טמפרטורה, לחות ולחץ משולבים. המערכת נשלטת על ידי מחשב חד-לוח זול, המשתמש בקוד פייתון בקוד פתוח לשמירה על ריכוז יעד שלCO2 על ידי ויסות סולנואידים שמזריקיםCO2 או משחררים את התא בתגובה לקריאות מערכת. קופסת ויקינג פסיבית מותאמת אישית שומרת על צמיחת הצמח ללא צורך בהשקיה פעילה, מה שמפחית את הצורך בפתיחת התא ומפחית תנודות ברמותCO2 .

באמצעות מערכת זו, גידלנו בהצלחה שני מיני מיקרו-ירוק, צנון (Raphanus sativus, צמח C3) ואמרנת (Amaranthus cruentus, צמח C4), בתנאי "CO2 סביבתי" (מינימום 400 ppm) ו-"exCO 2 דמוי ISS" (מינימום 3,000 ppm). התאים שמרו על רמותCO2 יציבות, טמפרטורה ולחות לאורך מחזורי הצמיחה של 10–14 ימים. מערכת CO 2 הניתנת לשחזור ורלוונטית לטיסות חלל מספקת כלי נגיש לחקר תגובות צמחים לסביבות אטמוספריות קיצוניות ולהכנת ניסויים לטיסות חלל.

מבוא

הצמחים ישחקו תפקיד חיוני בשימור חיי האדם במהלך משימות חלל ארוכות טווח על ידי תרומה לייצור מזון, מענה לצרכים תזונתיים וקידום רווחה פסיכולוגית1. עם זאת, הרכב האטמוספירה של חללית מאוישת או בתי הגידול העתידיים המדומים שונה במידה ניכרת מזו של כדור הארץ. תחנת החלל הבינלאומית (ISS) חווה באופן שגרתי רמותCO2 מעל 3,000 חלקים למיליון (ppm), כמעט סדר גודל גבוה מהריכוזים הסביבתיים2. הרמות בתחנת החלל הבינלאומית הגיעו עד 6,500 חלקים למילה. רמות קיצוניות אלו שלCO2 (exCO2) יכולות להשפיע על פיזיולוגיית הצמח, המורפולוגיה וההרכב התזונתי של הצמח. עם זאת, רמות exCO2 הללו מחוץ לטווח של רוב ניסוייCO2 הגבוהים, המתמקדים בטווח שלCO2 בין 700 ל-1500 ppm, ואף מחוץ לטווח שרוב תאי הצמיחה של צמחים יבשתיים יכולים לשמור. כתוצאה מכך, ההשפעות של תנאים קיצוניים כאלה עדיין מאופיינות בצורה לקויה. הבנת תגובות הצמחיםלרמות exCO 2 הרלוונטיות לטיסות חלל היא קריטית להבטחת הצלחת חקלאות מבוססת חלל ומערכות תמיכה בחיים ביורגנרטיביות.

מיקרוגרינים הפכו לאחרונה לגידולים מועמדים מבטיחים לתזונת אסטרונאוטים בזכות צמיחה מהירה, טביעת רגל קטנה וצפיפות תזונתית גבוהה 3,4. גידולים קצרי מחזור אלו יכולים לספק ויטמינים ונוגדי חמצון טריים שמתפרקים עם הזמן במנות האחסון של טיסות חלל. ארוחות אסטרונאוטים שנוסחו כיום מראות אובדן משמעותי של חומרים מזינים במהלך אחסון ארוך טווח. כאשר נמדדים לאחר שלוש שנים של אחסון בטמפרטורת החדר, ויטמין C וויטמין B1 יורדים מתחת לרמות המומלצות, וויטמינים A ו-B6 גם הם מציגים ירידות מתונות5. הגישה למיקרוגרינים טריים ועשירים בחומרים מזינים יכולה לכן לסייע בשמירה על בריאות הצוות במשימות שנמשכות מספר שנים. מחקרים קודמים עם רמותCO2 גבוהות במידה מתונה (800-1,000 ppm) הראו כי צמחים נוטים לצבור יותר תרכובות עשירות בפחמן, כולל פחמימות, פלבונואידים וויטמין C, תוך הפחתת תרכובות עשירות בחנקןכמו חלבונים ב-6,7. מחקרים אחרים הבחינו בירידה בהצטברות הזרעים, שינויים בביטוי אנזימי פוטוסינתזה, ושינויים בהרכב היסודות, במיוחד הפחתות בברזל, אבץ ומגנזיום8. שינויים אלו בהרכב מצביעים על כך שזמינות הפחמן (כ-CO2) משנה את האיזון בין פחמן לחנקן, ובהתאם לכך את חילוף החומרים הראשוני והמשני. לכן, עלייה ברמותCO2 עשויה להשפיע על ערך התזונה של הגידול, צורך קריטי לבריאות האסטרונאוטים במשימות חלל ארוכות טווח.

פחות ידוע על האופן שבו צמחים מגיבים לרמות exCO2 בסביבות חלליות, שיכולות לעלות על 3,000 ppm בתחנת החלל. מחקרים אנלוגיים בטיסות חלל ובקרקע דיווחו על חריגות גדילה בתנאים אלו, כולל ירידה בהתפשטות העלים, כלורוזיס ושינויי קצבי גדילה 2,9,10. לדוגמה, ברסיקה ראפה שגדלה על סיפון תחנת החלל הציגה עלים צהובים עם גודל מוקטן, שיוחסו לרמות exCO2 ולא להשפעות מיקרו-כבידה9. תצפיות אלו מדגישות כי תגובות הצמחים לרמות exCO2 אינן רק הסקה של השפעות שלCO2 בעלות בינונית, אלא מצביעות על הפרעות פיזיולוגיות ומטבוליות מובחנות. עם זאת, מעט מערכות גידול יבשתיות מצליחות לשמור על רמות יציבות של exCO2, מה שמקשה לשחזר באופן עקבי את תנאי החלליות או לבדוק שונות גנוטיפית של צמחים באטמוספירות קיצוניות כאלה.

כדי להתמודד עם מגבלה זו, פיתחנו תא קטן וזול המסוגללשמור על רמות exCO 2 עקביות וניתנות לתכנות, המדמה את אטמוספירות החלליות (איור 1). מערכת זו נבנית על ידי שינוי אינקובטור שולחני ואינטגרציה של חיישנים ושסתומי סולנואידים, הנשלטים על ידי מחשב חד-לוח זול (SBC) עם פינים ניתנים לתכנות. העיצוב מאפשר ויסות אוטומטי שלCO2 וניטור רציף של פרמטרים סביבתיים, כולל טמפרטורה, לחות ולחץ. כדי למנוע דלדול מהיר שלCO2 הנגרם מפתיחת דלתות תכופות, שילבנו מערכת סיבה הידרופונית פסיבית התומכת בצמיחת מיקרוגרין עד 14 ימים ללא השקיה נוספת. מערכת סגורה זו ממזערת הפרעות תוך יצירת אטמוספירה עקבית.

כאן אנו מתארים פרוטוקול מפורט וניתן לשחזור לבניית והפעלת תא גדילה exCO2 ולגידול מיקרו-ירוקים בתנאי אטמוספירה מבוקרים ורלוונטיים לטיסות חלל. הפרוטוקול כולל שלבים להתקנת כבלים אטומים ומעברי גז, מערכת הזרקת ואוורור CO2 , חיבור חיישנים ל-SBC, תכנות קוד הבקרה exCO2 , והרכבת מערכת ויקינג הידרופונית פסיבית. באמצעות מערכת זו, אנו מדגימים את הצמיחה המוצלחת של מיקרוגרינס צנון (Raphanus sativus, צמח C3) ואמרנת' (Amaranthus cruentus, צמח C4) בתנאים סביבתיים ו-ExCO2 דמויי ISS. הפלטפורמה מציעה גישה משתלמת וניתנת להרחבה לחקר תגובות צמחים לסביבות אטמוספריות קיצוניות ולהכנת ניסויים לטיסות חלל.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

1. התקנת כבלים וחיישנים דרך גב האינקובטור על הספסל ואיטום עם חומר איטום סיליקוני (איור 2)

  1. זהה שני מיקומים בגב התא ללא חיווט, מעגלים חשמליים או רכיבי מאוורר (ראו דוגמה את מיקומי בלוטות הכבלים באיור 1B ). קדחו שני חורים במיקומים האלה, מעט גדולים מהקוטר החיצוני של בלוטות הכבל.
  2. באמצעות בלוטות כבל בקוטר של כ-10 מ"מ (3/8 אינץ'), עטוף את חוטי כל בלוטה בסרט אינסטלציה. הברג בלוטה אחת על חיבור צינור נירוסטה בקוטר חיצוני של 20 מ"מ (OD) באורך 2.5 ס"מ (נקבה עם הברגה של National Pipe Thread (NPT)). הכנס דרך החור הקדוח מהקיר החיצוני של התא וחבר בלוטה נוספת מהצד הפנימי (איור 3).
    הערה: תצורה זו מאפשרת מעבר אטום דרך בידוד התא העבה.
  3. ודאו שמכונות הגומי של הבלוטות מאובטחות היטב משני צידי הקיר, ואז מרחו איטום סיליקון סביב נקודות המגע עם דפנות התא של כל בלוטת כבל כדי לאטום רווחי אוויר.
    הערה: כל פתחי התא חייבים להיות אטומים לאוויר כדי להפחית דליפתCO2 .
  4. העבר כבל נתונים בעל ארבעה גדרים דרך כל בלוטת כבל, כך שהשאר אורך מספיק כדי לחבר את ה-SBC לחיישנים.
  5. הדק את אטם הכבל הפנימי כדי להבטיח אטימה אטומה לאוויר. שחרר וכוון את הכבל לפי הצורך כדי לספק יותר רפיון למיקום החיישן.
    הערה: יש לסמן כל חוט כדי לוודא חיבורים נכונים של חיישנים. למרות שהלחמת החוטים לחיישנים מספיקה, תקעי ג'אפר, טרמינלי ברגים או אפשרויות חיבור מהיר אחרות מאפשרים החלפת חוטים וחיבור לפינים של SBC.
  6. חבר את חיישני הטמפרטורה, הלחות ולחץ האוויר (איור 2).
    1. חבר את החוטים מכבל נתונים בעל ארבעה גדרים לחיישן טמפרטורה/לחות, ואז מחבר את חיישן לחץ האוויר לחיישן הטמפרטורה באמצעות מחברי 4 פינים.
    2. חבר את הקצה השני של כבל הנתונים ל-SBC כך: PWR לפין 3.3 וולט, GND לפין הארקה, SDA ל-GPIO 2 (I2C_SDA1), ו-SCL ל-GPIO 3 (I2C_SCL1).
    3. התקן את שני החיישנים על קיר התא העליון באמצעות רצועות דבק ננעלות כדי לאפשר הסרה קלה לכיול או ניקוי (איור 4).
  7. חבר ומקם את חיישן CO2 .
    1. חבר את חיישן CO2 לכבל הנתונים השני בעל ארבעה חוטים.
    2. חבר את הקצה השני ל-SBC כך: PWR לפין כוח 5V, GND לפין הארקה, RxD ל-GPIO 14 (UART_TxD), TxD ל-GPIO 15 (UART_RxD).
    3. התקן את חיישןCO2 על הקיר האחורי העליון או הנח היטב על מדף התאורה באמצעות רצועות Dual Lock.
  8. (אופציונלי, אך מומלץ) חבר את ספק הכוח של SBC לסוללה גיבוי שטעונה כל הזמן כדי למנוע הפעלה מחדש ולהבטיח רישום רציף של נתוני חיישנים.

2. בניית מערכת טיפול ב-CO2 (איור 5)

הערה: מערכת הטיפול ב-CO2 מווסתת את ריכוז הגזים בתוך החדר. כאשר רמות CO2 יורדות מתחת לנקודת ההגדרה, ה-SBC מפעיל שסתום סולנואיד שמשחרר פרצי CO קצריםלתוך החדר. כאשר רמות CO2 עולות על נקודת ההגדרה, סולנואידים נפתחים לזמן קצר כדי להוציא את האוויר מהחדר. משאבת אוויר דיאפרגמה בהספק 2.75 ליטר לדקה מעבירה אוויר דרך המערכת.

  1. התקן חיבורי מחיצה.
    1. קדחו שני חורים נוספים בקיר התא האחורי (כ-14 מ"מ) עבורקווי כניסת CO 2 ויציאת אוויר, מעט גדולים יותר מהחלק הרחב ביותר של החיבור ששימש בשלב 2.1.3.
    2. שנו חיבור מחיצה על ידי חיתוך הקוץ של הצינור בצד המושחל (איור 6). חבר מכונת כביסה ממתכת וגומי ועוטף את הברגים בסרט אינסטלטור.
    3. הברג חיבור צינור עם הברגה בגודל 3 ס"מ, 8 מ"מ, לקצה מחבר המחיצה המותאם כדי להימשך דרך קיר התא והבידוד (איור 6).
    4. אטום את חיבורי המחיצה המותאמים במקומם עם וושרים בכל צד ומרח שכבת סיליקון נוספת. הברג חזק כדי ליצור אטימה אטומה לאוויר.
  2. חבר צינורות, סולנואידים, פילטר ומשאבת אוויר באמצעות צינור גמיש בדרגת אקווריום (4.8 מ"מ מזדהה, 6.35 מ"מ OD) (איור 7).
    1. עבור קו כניסת CO2, חבר רכיבים לצינור כך: מד זרימה - > שסתום סולנואיד CO 2 - > מחבר T - > מחבר T - > הצד החיצוני של מחיצת כניסת CO2. חבר את מחבר ה-T הראשון ליציאת המשאבה. חבר את מחבר ה-T השני לסולנואיד פתח אוורור (איור 5).
    2. חבר את הצד החיצוני של חיבור מחיצת האוויר כך: יציאת אוויר - > מחבר T - > מסנן אוויר בקו - > כניסת משאבת אוויר. חבר סולנואיד אוורור נוסף למחבר T זה (איור 5).
    3. בתוך התא, חבר צינור באורך ~15 ס"מ לצד כניסת CO2 , ואורך צינור ~30 ס"מ לצד יציאת האוויר.
    4. אטום חיבורים עם איטום סיליקון.
  3. התקן חיפושי מנעול לואר. (איור 7)
    1. חבר חיבורי ליור-לוק עם תוצאה בנקודות מפתח כדי לאפשר כוונון והחלפת רכיבים בקלות.
    2. אטום כל חיבור של סיליקון של סיליקון כדי להפחית דליפות.
      הערה: סולנואידים בדרך כלל נשחקים לאחר מספר חודשים. חיבורי Luer-Lock מאפשרים החלפה קלה ומבטלים את הצורך בקיצור הצינור במהלך ההחלפה. לכן, מומלץ מאוד להוסיף את החיבורים הללו בצמתים הסולנואידים.
  4. חבר את אספקתCO2 והרגולטורים.
    הערה: השתמש בצינורות פוליאתילן בקוטר 6.4 מ"מ (1/4 אינץ') בין מווסתי המיכל למד הזרימה.
    1. עם מפתח ברגים, מחברים את הרגולטור הראשי למיכל CO2 (רגולטור מכוון ל-10 psi), ואז מחברים כך: רגולטור ראשי - > מחבר הברגה - > צינור פוליאתילן - > (אופציונלי) מחבר T בלחיצה להתאמה (למספר תאים) - > צינורות פוליאתילן - > מחבר הברג דחיפה להתאמה - > רגולטור מדרגה (רגולטור מכוון ל-1–3 psi) - > מחבר מושחל - > צינור פוליאתילן - מד זרימה > (איור 8).
      הערה: ניתן להפעיל מספר תאים ממיכלCO2 אחד במשקל 22 ק"ג (50 ליברות) באמצעות מחברי T דחיפה להתאמה בין רגולטורים להורדה לכל תא (איור 8).
  5. חבר סולנואידים לממסרים הנשלטים על ידי SBC.
    1. חבר את סולנואיד כניסת CO2 (+) לטרמינל החיובי של ספק כוח של 5 וולט, והסולנואיד (-) מוביל לטרמינל 3 של ממסר CO2. חבר את טרמינל 4 של ממסר CO2 לחוט הארקה של ספק הכוח. חבר את טרמינלי הממסר CO 2 1 ו-2 ל-GPIO 12 ולהארקה ב-SBC, בהתאמה.
    2. חבר את שני סולנואידי האוורור באופן דומה: כל סולנואיד (+) מוביל לספק הכוח של 5 וולט (+) וכל (-) מוביל לטרמינל 3 בממסר הפתח. חבר את טרמינל 4 של הריליי הזה להארקת ספק הכוח, ואת טרמינלי הממסר 1 ו-2 ל-GPIO 17 ולהארקה ב-SBC.
    3. יש לסמן כל ממסר (למשל, "קלטCO2 ", "Vent") כדי לסייע בפתרון תקלות.
      הערה: סולנואידים יכולים לשתף ספק כוח יחיד של 5 וולט אם הם מחוברים במקביל. כוון את קוד הבקרה אם משתמשים בפינים שונים של GPIO.

3. בניית אורות גידול

  1. בחרו רצועות LED קומפקטיות פולטות אור המוגנות בציפוי סיליקון, המציעות ספקטרום אור המתאים לצמיחת צמחים ולפלט חום נמוך.
    הערה: פנסי הגידול המותאמים שהשתמשנו בהם מספקים עד 550 מיקרומול·מ-2·שנייה של קרינה פוטוסינתטית פעילה (PAR) בגובה פני השטח של תיבות הגידול ההידרופוניות (הגובה הנמוך ביותר שאליו מגיעים הנבטים). התאורה מורכבת מפסי LED COB 24 וולט עם דיודות מתחלפות של 2700K ו-6500K.
  2. הכינו רצועות LED.
    1. חתוך שישה רצועות של נורות LED (כ-25 ס"מ) בצמתים שצוינו על ידי היצרן.
    2. השתמשו בלהב גילוח כדי להסיר את ציפוי הסיליקון מכריות הנחושת בכל קצה של כל רצועה (איור 9).
      זהירות: יש להיזהר כדי להימנע מפציעות אישיות או נזק לרצועת ה-LED. לעבוד על קרש חיתוך.
    3. מרח כמות קטנה של הלחמה על כל משטח נחושת, ומחבר את רצועות התאורה בטור באמצעות חתיכות 3.5 ס"מ של חוטי ליבה 22 ג'י (+ ל+ והארקה לאדמה) (איור 9).
    4. הלחם שני חוטים בקוטר 20–30 ס"מ לקצה אחד של המערך בכל משטח נחושת כדי להתחבר למקור הכוח.
      זהירות: השתמש בהגנה מתאימה לעיניים והלחם מתחת למכסה אדים או באזור מאוורר היטב. עבוד על מחצלת עמידה לחום.
  3. תתקין את האורות.
    1. מקמו את מערך ה-LED מתחת למדף העליון בתוך התא לתאורה אחידה לאורך אזור הצמיחה (איור 10).
    2. הסר את גב הדבק של התאורה ולחץ את הרצועות היטב למקומן (איור 10).
    3. ציפוי רפידות וחוטים חשופים בסיליקון חשמלי כדי למנוע קורוזיה ושוק חשמלי.
    4. לאחר שהסיליקון יבש, מקם את המדף הקל על תושבת המדף המובנית העליונה ביותר של התא.
  4. חבר את רצועות ה-LED למערכות חשמל ובקרה (איור 2).
    1. העבר שני חוטי 22-G נוספים דרך אחד מבלוטות הכבל. חתוך אותם מספיק זמן כדי לחבר את האורות לספק הכוח ולממסר. חבר אותם לחוטים הארוכים באחד מרצועות ה-LED עם שקע חבית או חיבור מהיר חשמלי.
    2. חבר את מערך ה-LED (+) לטרמינל החיובי של ספק הכוח של 24 וולט, את ה-LED (-) לטרמינל 2 של ממסר האור, ואת הטרמינל 1 של ממסר האור לטרמינל השלילי של ספק הכוח (איור 2).
    3. חבר את טרמינל 3 של ממסר האור ל-SBC GPIO 21 ואת טרמינל 4 של הממסר לפין GND ב-SBC (איור 11).
  5. אבטח חוטי אור ארוכים עם קליפסים דביקים לדופן התא כדי למנוע עומס על חיבורים מולחמים.
  6. ודאו שעוצמת האור היא כפי שרצויה על פני הצמח באמצעות מד PAR. למדוד ב-4–5 מיקומים בגובה תיבות מערכת הגידול ההידרופונית.

4. התקנת תוכנה למערכת שליטה בתא ואזעקה על מכשיר SBC

  1. הורד את קוד בקרת התא (Control_chamber_JoVE.py, קובץ משלים 1) ושמור אותו בתיקייה ייעודית ב-SBC (למשל, /home/pi/chamber/ ). ראו https://www.raspberrypi.org/ לפרטים על הקונפיגורציה הראשונית של SBC וכיצד לנווט במערכת ההפעלה שלו.
  2. להתקין ספריות נדרשות שמופיעות בראש סקריפט Control_chamber_JoVE.py (serial, datetime, csv, לוח וכו') ואת הספריות לכל חיישן. ראו https://projects.raspberrypi.org/en/projects/generic-python-installing-with-pip לפרטים על התקנת ספריות ב-SBC.
  3. פתח Control_Chamber.py ב-Thonny (או ב-Python IDE דומה) כדי להגדיר פרמטרים של חיישן וממסר. עדכן את שיעורי הפינים בחלק העליון של סקריפט Control_chamber_JoVE.py כדי להתאים לחיווט של חיבורי הטמפרטורה/לחות, הלחץ ו-CO2 שנקבעו בסעיפים 1 ו-2 (אם מחובר כפי שמוצע, אין צורך בשינויים). ראו https://thonny.org/ לפרטים על השימוש בתוני.
  4. הגדר את נקודת ההגדרה המינימלית ברמתCO 2 והגדר פרמטרים לספי photoperiod, טמפרטורה וספי אזעקה בתוך בלוק הקונפיגורציה בראש סקריפט Control_chamber_JoVE.py. שמור את הקובץ.
    הערה: כל נקודות ההגדרה ניתנות לשינוי על ידי עריכת בלוק ההגדרה מבלי לדרוש התקנה מחדש של תוכנה.
  5. הגדר מערכת אזעקה מבוססת דואר אלקטרוני.
    1. צרו חשבון אימייל ייעודי (למשל, MyPiAlarm@gmail.com) לקבלת התראות אוטומטיות.
    2. הזן את האישורים וכתובות הנמען בחלקים "אזעקת CO2" ו"אזעקת טמפרטורה" בסקריפט Control_Chamber.py ושמור.
      אזהרה: אין להשתמש בכתובת אימייל אישית או מקצועית לשליחת הודעות. השתמש בחשבון ייעודי להגנה על פרטי אבטחה והשתמש בסיסמה ייעודית לאפליקציה.
  6. הפעלת תא הבדיקה.
    1. לחץ על סמל Run ב-Thonny כדי להריץ את הקוד.
    2. אשר שהחיישנים מדווחים על קריאות תקפות והממסרים מתחלפים נכון כאשר רמותCO2 משתנות.
    3. מדמו תנאיCO2 נמוך וגבוה וטמפרטורה על ידי שינוי הזרימה והגדרות התא. ודאו שהזרקה ושחרור אוטומטי מתבצעים ושהאזעקות בדוא"ל מופעלות.
    4. אם קריאותCO2 משתנות, בדוק נזילות סביב בלוטות הכבלים או חיבורי המחיצה וסגר מחדש עם איטום סיליקון לפי הצורך.
  7. הפעלת ניטור מרחוק
    הערה: למרות שה-SBC יכול לפעול "ללא ראש", חיבור מסך דרך HDMI מפשט את פתרון התקלות.
    1. התקן את RealVNC Viewer או יישום שולחן עבודה מרוחק דומה על מכשיר שמחובר לאותה רשת כמו ה-SBC. ראו https://www.realvnc.com/en/connect/download/viewer/raspberrypi/ להוראות כיצד להתקין את RealVNC.
    2. הפעל את שרת VNC על ה-SBC ואשר את החיבוריות. ראו https://help.realvnc.com/hc/en-us/articles/360002249917-RealVNC-Connect-and-Raspberry-Pi#setting-up-your-raspberry-pi-0-0 להוראות להפעלת VNC Server.
    3. השתמש בממשק המרוחק כדי לעקוב אחרי המצב, לשנות הגדרות או להפעיל מחדש את התוכנה.

5. בניית מערכת ספיגה הידרופונית פסיבית (איור 12)

הערה: כל מערכת פתיחה הידרופונית פסיבית משתמשת בקופסת פיפטה סטרילית בנפח 1,000 מיקרוליטר עם תוספת נשלפת המצוידת בפתיל לבד עם שוליים, שמושכת תמיסת תזונה מהמאגר התחתון אל הזרעים.

  1. הכן את מארז הקופסה.
    1. בחר קופסת פיפטה ריקה בנפח 1,000 מיקרוליטר עם תוספת נשלפת.
    2. באמצעות כלי דרמל, מסור סיבובי או מקדחה ומסור קופינג, חתכו פתח מלבני ~ 11 ס"מ על 7 ס"מ במכסה העליון.
  2. חתוך והכין את הפתיל הלבד.
    1. חותכים לבד במבוק לרצועות בגודל 34 ס"מ 7.5 ס"מ. שלושה תוספות עם מחזיקי קצה יכולות לשמש כתבנית.
    2. חתוך שמונה שוליים של 14 ס"מ במרווחים שווים לאורך כל קצה ארוך של רצועת הלבד.
    3. השחיל כל פרינג' דרך שורת החורים בקצוות הקצרים של תוספת הקצה באמצעות מלקחיים כך שהפרינג'ים ייתלו כלפי מטה והמרכז הלא חתוך יישאר שטוח למעלה.
    4. ודא שהשוליים מגיעים למאגר התחתון כשהתוספת נמצאת בקופסה. אחסנו את הקופסאות יבשות עד השימוש.

6. הכנת חומרים לניסוי מיקרוגרין

  1. חטא את התא על ידי ניקוי כל המשטחים הלא-אלקטרוניים (קירות, תקרה, דלתות וכו') עם חומר חיטוי SA-20 (7.8 מ"ל מים). תן לתא להתייבש באוויר במהלך הלילה כשהדלת פתוחה.
    הערה: שלב זה חיוני להפחתת הסיכון לפתוגנים שגדלים בסביבות לחות.
  2. הכינו 0.25x Murashige ו-Skoog (MS) במלח בסיס ללא אגר. המיס 4.3 גרם מלחי MS ו-1 גרם של 2-(N-מורפולינו)אתנסולפוניק חומצה (MES) ב-1 ליטר מים דה-יוניים (DI), וכיוון את ה-pH ל-5.7 עם תמיסה של 1M KOH. לדלל ל-4 ליטר. לחלק 700 מ"ל אליקווטים (מספיק לקופסה הידרופונית אחת) לבקבוקים של 1 ליטר.
  3. מלאו בקבוקי אוטוקלב במים מזוקקים או דה-יוננים לצורך חיטוי ושטיפה של זרעים.
  4. אוטוקלב גם את מדיום ה-MS וגם את המים באמצעות מחזור נוזלי למשך 30 דקות.
  5. עטוף קופסאות, כלים ומיכלים הידרופוניים בנייר אלומיניום. אוטוקלב במחזור יבש עם זמן ייבוש של 30 דקות, ושמור על החומרים עטופים עד שמונחים במכסה זרימה למינרי.
    הערה: שלבים 6.6–6.8 חייבים להתבצע במכסה זרימה למינרי כדי למנוע זיהום.
  6. עיקור זרעים
    הערה: פרוטוקול זה יצטרך להיות מותאם בהתאם למין הצמח. להלן פרוטוקול שעובד עבור זרעי צנון ואמרנת.
    זהירות: השתמש בכפפות, מגן עיניים ומעיל מעבדה בזמן העבודה עם תמיסת אקונומיקה.
    1. במכסה זרימה למינרי, הוסף זרעים לתמיסת אקונומיקה 2% המכילה 0.05% טריטון X-100.
    2. נער בעדינות במשך 5 דקות בטמפרטורת החדר.
    3. שפכו את תמיסת האקונומיקה ושוטפים שלוש פעמים במים סטריליים.
    4. לאחר השטיפה, השרו את הזרעים במים סטריליים למשך הלילה כדי לעודד נביטה אחידה.
      הערה: למחקר זה, 8 מ"ל של 7.5% אקונומיקה, 22 מ"ל DIH2O, ו-15 מיקרוליטר של טריטון X-100 סורפקטנט בצינור צנטריפוגה בנפח 50 מ"ל הספיקו לעיקור ארבע קופסאות של מיקרוגרינס צנון או אמרנת.
  7. מלאו קופסאות הידרופוניות ושתלו זרעים במכסה זרימה למינרי.
    1. מלאו כל קופסה הידרופונית במדיום סטרילי של 0.25 MS עד שמשטח הלבד מכוסה במילימטר או שניים של נוזל (~650 מ"ל). לוודא שאין רווח אוויר בין הלבד לנוזל; פערים יפחיתו את ההתבססות של השתילים.
    2. באמצעות מלקחיים סטריליים, שתלו עד 60 אמרנת או 30 זרעי צנון בכל קופסה. לחץ את הזרעים בעדינות לתוך הלבד עם מלקחיים, כדי לוודא שהם ממורכזים מעל חורי הקצוות במכנס.
    3. כסו כל ארגז נטוע בניילון נצמד או במכסים סטריליים כדי לשמור על לחות בזמן הנביטה. לאחר הכיסוי, ניתן להסיר קופסאות מהמכסה הסטרילי.

7. ניהול ניסוי המיקרוגרין

הערה: להפעיל לפחות שני תאים בו-זמנית, אחד תחת exCO2 והשני בתנאי סביבה כבקרה. יש להחליף טיפולים בין תאים בין השכפולים כדי למזער הטיית תא. הקצו טיפול אקראי (באמצעות הטלת מטבע או מחולל מספרים אקראיים) לכל תא. לניסוי הבא, החלף את הטיפולים לתאים שונים.

  1. הגדר את רגולטור ה-CO2 הראשי לכ-10 psi ואת הרגולטור המשני ל-1–3 psi. פתח לאט את השסתום הראשי במיכל CO2 .
    אזהרה: לחץ אוויר מעל 5 psi יפגע בסולנואידים. אל תכוון את רגולטור ה"סטפ דאון" מעל 4 psi.
  2. הפעל את התא ואמת את הפונקציונליות.
    1. הפעל את תאי האינקובטור על הספסל והגדר את הטמפרטורה הפנימית ל-23 מעלות צלזיוס או הטמפרטורה הרצויה.
    2. בדוק שהמאוורר הפנימי פועל וללא הפרעות כדי להבטיח זרימת אוויר. ודאו שכל יחידת תא מאוזנת עד 2 מעלות צלזיוס מהטמפרטורה שנקבעה לפני השתילה.
  3. פתח את קוד Control_chamber_JoVE.py ב-Thonny, אשר את הגדרות CO2 והאור (סעיף 4.7), ואז הרץ את התוכנית. וודא שהסולנואידים, החיישנים והאורות מגיבים כראוי. שמור את הקובץ והפעיל את תוכנית הבקרה על ידי לחיצה על אייקון Run .
  4. טעין ונבוט קופסאות נטועות.
    1. לאחר שהסביבה יציבה, הניחו את קופסאות ההידרופוניקה המכוסות בתוך כל תא. סגור את הדלת וודא שריכוזיCO2 חוזרים לנקודות ההגדרה בתוך 3–5 דקות.
    2. אפשר לזרעים לנבוט עם כיסויי הלחות במקומם למשך 3–4 ימים עד שמופיעה נביחת הקוטילדון, ואז הסר את כיסויי הלחות לאחר שרוב שורשי השתילים חדרו למצע הלבד.
      הערה: אם משתמשים במינים שאינם צנון או אמרנת, התאימו את משך הנביטה לפי הצורך כדי להבטיח חדירה עקבית של השורש אל פני השטח הלבד לפני החשיפה.
  5. שמור ועקוב אחרי תנאי התא.
    1. שמור על התאים סגורים לאורך כל הניסוי כדי לשמור על רמותCO2 יציבות.
    2. כסו לוחות דלתות בנייר אלומיניום או סרט האפלה כדי למנוע הפרעות אור. פתחו את נייר האלומיניום מדי יום כדי לבדוק את מצב הצמח והדביקו מחדש את הכיסוי עם סרט דבק.
    3. מעקב אחרי קריאות פעם עד שלוש ביום באמצעות RealVNC או מקומית דרך תצוגת HDMI.
    4. הגיב במהירות לכל התראות בדוא"ל ורשם חריגות או התערבויות ידניות.
      זהירות: טמפרטורות סביבה מתחת לנקודת ההגדרה של התא עלולות לגרום לעיבוי בצינורות. אם מתרחש עיבוי, יש לייבש ולאטום מחדש את הקווים והאביזרים לפני ההפעלה מחדש כדי למנוע חסימת זרימת אוויר. סגור את שסתום מיכל CO2 לפני פתיחת הקווים.
  6. קצור צמחים ואיסוף נתונים.
    1. בסיום מחזור הגידול, פותחים את התא ומסירים ומעבדים צמחים לפי הצורך למטרות ניסוי (למשל, ביומסה, כלורופיל או ניתוח חומרים מזינים (למשל, ביומסה, כלורופיל או ניתוח חומרים מזינים).
    2. עצור את סקריפט הבקרה וכבה את האינקובטור והאורות על הספסל.
    3. לשנות את השם chamber_data.csv, קובץ הנתונים הסביבתיים (למשל, Date_Species_3000vs400ppm.csv), ולהעתיק אותו לכונן פלאש.
      אזהרה: התוכנית רושמת נתונים לקובץ chamber_data.csv בתיקיית הבית כל דקה. תמיד לשנות את שם הקובץ הזה בעת השמירה כדי להימנע מתיקון מערכי נתונים קודמים.
    4. תעד כל סטייה או תקלות בציוד במהלך הריצה.
  7. ניקוי אחרי הניסוי.
    1. הסר עיבוי ומנגב משטחים פנימיים לא אלקטרוניים עם 70% אתנול.
    2. השאירו את דלת התא פתוחה והפעילו את משאבת האוויר עד שהתא והצינור יבשים.
    3. כבה את רצועות החשמל וסגור את שסתום מיכל CO2 כדי למנוע דליפה ולחסוך בדלק.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

שני דגמי שולחן הותאמו בהצלחה כדי לשמור על ריכוזיCO2 מתוכנתים המתאימים לניסויי גידול מיקרו-ירוק. בכל הרצה ניסיונית, תא אחד תוכנת לשמור על תנאי "exCO 2 דמויי ISS" (מינימום 3000 ppm), והשני לתנאי "CO2 סביבתי פנימי" (מינימום 400 ppm). גידלנו מיקרוגרינים של צנון ואמרנת במשך 10 ו-14 ימים בהתאמה (איור 13). כל טיפול שוחזר שש פעמים, לסירוגין בין התאים שימש כסביבת exCO2 או סביבת בקרה, כדי למנוע הטיה ספציפית לתא.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

פרוטוקול זה מספק שיטה ניתנת לשחזור וחסכונית לגידול צמחים בריכוזיCO2 קיצוניים (exCO2) של כ-3,000 ppm, בדומה לאלו שנמצאים בתחנת החללהבינלאומית 2. המערכת משנה חממה על שולחן, המשלבת בקרה סביבתית מבוססת SBC עם מערכת צמיחה הידרופונית פסיבית כדי לתמוך בצמיחת הצמח עד שבועיים ללא השקיה ידנית או פתיחת התא. הגישה מגשרת על פער קריטי במשאבים לחיקוי התנאים הקיצוניים באטמוספירות הרלוונטיות לטיסות חלל במעבדות קרקעיות. תאי צמיחה מסורתיים לעיתים נדירות מצליחים...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

לאף אחד מהמחברים אין ניגודי עניינים הקשורים לעבודה שתוארה לעיל.

תודות

אנו רוצים להודות לעוזרות המחקר לתואר ראשון מקיילה דסטפינו, אמילי דטמר ואלי סלטייר על עזרתן בהכנת מדיה, עיקור זרעים ומדידת צמחים. תודה לצוות הטכני של NCSU Phytotron על הכלים, הציוד והעצות. מחקר זה מומן על ידי מענק מספר נאס"א (80NSSC23K0344) ומלגת החלל לתואר ראשון של NC שהוענקה לסמנתה רוקייס.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
צינור פוליאתילן 1/4 אינץ'לואוסhttps://www.lowes.com/pd/EZ-
FLO-1-4 אינץ'-קוטר פנימי-x-25
-ft-פוליאתילן-צינור/1000180497		משתמשים בחיבור רגולטור מיכל CO2 לוויסות מדרגה נמוכה.
חומצה 2-(N-מורפולינו)אתאנסולפוניק (MES)פישר סיינטיפיקBP300-100חומר חיץ בתמיסת דשן.
ספק כוח 24 וולט לאורות  מתכוון טובLPV-35-24השתמש בספק כוח לאורות, תלוי במפרט האור.
צילינדר מדורג בנפח 25 מ"לקול פרמרUX-34502-70למדוד נוזלים לתמיסת עיקור זרעים.
צילינדר זכוכית מדורג בנפח 250 מ"ל - אוטוקלאב לחיטויפישר סיינטיפיקhttps://www.fishersci.com/shop/
מוצרים/צילינדרים של פיירקס-single
-white-enamel-metric-graduatio
NS-18/085524D		למדידת מדיה של MS בעת טעינת קופסאות הידרופוניות. מותג לא משנה.   
איטום סיליקון חשמלי 388אמריקן סילנטס, בע"מhttps://meridianadhesives.
com/products/asi-388/		משמש לבידוד תאורה ואטום תא. מותגים אחרים בסדר, אבל תוודא שהוא באיכות חשמלית אם משתמשים בו על תאורה. דרגת לא-חשמלית מתאימה לשימוש בשאר החדר.
70% אתנולאוונטור71002-508משמש לחיטוי מכסה המנוע ותא הצמיחה.
משאבת דיאפראם 8K - גרסת 110 וולט/60 הרץבוקסר8Kמשמש להעברת אוויר בין תא, CO2 ומערכת האוורור. 120 דולר בזמן הרכישה.
כבל AC ל  משאבהGE https://www.homedepot.com
/p/GE-8-ft-Replacement-Cord
-Set-with-Polarized-Plug-on-
1-End-Black-54435/203735885		מותג וחברה לא חשובים
אדפרוט LPS35HW חיישן לחץ עמיד למיםאדפרוטמוצר #:4258משמש למדידת לחץ אוויר.
חיישן טמפרטורה ולחות מדויק Adafruit Sensirion SHT40אדפרוטמוצר #:4885משמש למדידת טמפרטורה ולחות.
מפתחות מתכוונניםאייס החומרהhttps://www.acehardware.com
/departments/tools/hand-tools/
מפתחות ברגים/2299329		משמש לחיבור רגולטורים
נייר אלומיניוםקוסטקוhttps://www.costco.com/p/-/
Kirkland-signature-Reynolds-
foodservice-foil-12-in-x-100
0-ft/100116721?langId=-1		לכיסוי מיכלים בזמן אוטוקלב.
צינור אקווריום - 1/4" OD, 3/16" IDאמזוןhttps://www.amazon.com/dp/B0DLNH81LJ/בעבר להעברת CO2 לתא
מחברי צינורות אקווריום שונים - פוליפרופילןאמזוןhttps://www.amazon.com/AQU
ANEAT-Aquarium-Airline-Conn
-Plastic/dp/B08LMZ86QC/		משמש לפיצול וחיבור צינורות האקווריום
ברגי מכונות שוניםאמזוןhttps://www.amazon.com/AETTL-
Assortment-Stainless-Assorted-
Phillips/dp/B0B428NP2L/ref=sr_
1_2_sspa?crid=FQ8XLSW2WZE6
& מילות מפתח=assorted%2Bmetric%
2Bbolts%2Band%2Bnuts& qid=16
92727621& ס=תעשייתי& sprefix=
assorted%2Bmetri%2Cindustria
l%2C159& sr=1-2-spons& sp_cs
d=d2lkZ2V0TmFtZT1zcF9hdGY& th=1		משמש לחיבור רכיבים ללוח יתרים.
סוללת גיבוי עם יציאת USBמערכות וולטאיותV25משמש להפעלת Pi כדי לשמור על החשמל בזמן הפסקות חשמל קצרות.  כל סוללת USB שמאפשרת טעינה מעבר תעבוד.
מיקרוגרינס מבמבוק לבד לגדל בגליל מחצלת (10" x 100 רגל)VegBedhttps://www.vegbed.com/products
/vegbed-bamboo-microgreens-roll-10in-x-100ft		משמש לפתילת גידול קופסה.
מחברי Barrel Jack - חבילת 10אמזוןhttps://www.amazon.com/dp/B079RBL339/משמש לחיבור רכיבים חשמליים לחשמל.   המותג המדויק לא משנה.
ביקר - 2 ליטרפישרCLS10002Lמשמש ליצירת מדיה.  תצטרך שניים כדי להרוויח 4 ליטר בסך הכל.
Benchmark Scientific H2200-HC MyTemp מיני אינקובטורBenchmark ScientificH2200-HCהחדר מותאם לפרוטוקול הזה. תוודא שאתה מקבל את הגרסה עם בקרת חימום וקירור. 850 דולר בזמן הרכישה.
אקונומיקה - 7.5%  כלורוקסhttps://www.clorox.com/
products/Clorox-Performance
-אקונומיקס עם קלורומקס/		משמש לעיקור זרעים.  המותג לא משנה, אבל קבל גרסה בלי בשמים או חומרי מזיגה.
חיבור ראש מחיצה - 3/16 אינץ'ANPTGHThttps://www.amazon.com/AN
PTGHT-Thru-Bulk-Bulkhead-F
ittings-אקווריום/dp/B08SCDC28R/		משמש להעברת צינור דרך תא הצינור
מגש הקפיטריהאמזוןhttps://www.amazon.com/Carlisl
e-CT121605-Caf%C3%A9-Stan
dard-Cafeteria/dp/B008BLINFE/		מגש הונח מתחת לכל תא כדי ללכוד עיבוי שדלף החוצה בעת פתיחתו. המותג המדויק לא משנה.  הוא רק צריך להיות גדול יותר משטחי התא, אבל לא להסתיר את הדלת.
צינור צנטריפוגה - 50 מ"ל, סטריליפישר סיינטיפיק339653שימש להכיל זרעים במהלך ואחרי עיקור.
אזעקת CO2 (אופציונלי)אמזוןhttps://www.amazon.com/
DP/B09MRX4F12/		אופציונלי, אך מומלץ לזיהוי דליפות חיצוניות במערכת CO2. מונע רמות לא בטוחות של CO2 בחדר התא.
CO2 רגולטור  - לחץ נמוךאמזוןhttps://www.amazon.com/gp/
AW/D/B01BPQDG62		המותג המדויק לא משנה.  אבל אמור להיות מסוגל להוריד לחץ איפשהו בין 1 ל-4 psi.  
מיכל CO2 - 50 פאונדאיירגזhttps://www.airgas.com/product/
גזים/פחמן דו-חמצני/p/CD%2050S		מיכל קטן יותר כנראה יכול לשמש. פשוט צריך להחליף אותו לעיתים קרובות יותר.
Crimper גריינג'ר806FA9לחיבור מחברי קרימפ לחוטים
מד לחץ דיגיטלי (אופציונלי)אמזוןhttps://www.amazon.com/Pressure
-מחבר-מגן-Uharbour-0-
200psi/dp/B0783PYQ27		לקריאת הגדרת הלחץ של רגולטור לחץ נמוך.  דורש סוללת AAA. לחילופין, אפשר להשתמש במד אנלוגי ללא כוח.
ניתוח מלקחיים - אוטוקלאב לעיקורפישר סיינטיפיק13-812-39לטיפול בזרעים מעוקרים.  מותג לא משנה.
רצועות דבק נעילה כפולה עם נעילה כפולה3MSJ3560משמש לחיבור חיישנים לצד של החדר.
ריק 1000 ומיקרו; קופסאות טיפ של פיפטה Lג'נסי24-160Rהשתמש בדרמל כדי להסיר את רוב המלבן העליון של המכסה.  המותג לא משנה, אבל יש כאלה שמחזיקים יותר נוזלים מאחרים.  קופסאות ג'נסי חדשות מחזיקות פחות נוזלים מהקודמות.   
מחברי קרימפ לטרמינל מזלג - 22-16 AWGאמזוןhttps://www.amazon.com/Baomain
-מבודד טרמינל 22-18-gauge/
dp/B01B17DL0G/		משמש לחיבור חוטים לממסרים. המותג המדויק לא משנה.
בקבוק זכוכית - 1 ליטרמיליפור סיגמאCLS13951L-1EAבעבר הכילו אליקווטים של מדיה MS סטרילית 0.25x.
רגולטור מיכל ה-CO2 של האריס  גריינג'ר5KZ48הגדרה על 10 psi.  יש לשים לב שרגולטור זה נפרד מהרגולטור השני "מורד".  
כבל HDMI לכבל מיקרו HDMI (אופציונלי)אמזוןhttps://www.amazon.com/KELink-
אלומיניום-תואם-קמקורד
r-Raspberry/dp/B0C3LR54C3/		(אופציונלי) כדי לחבר Pi למוניטור HDMI כדי לצפות בקריאות סנור
אקדח חוםאמזוןhttps://www.amazon.com/MAXXH
EAT-Handheld Embossing-wrapping
-MF300L/dp/B09P66LLMW/		לצורך המסה בחום התכווץ במקום כדי לבודד חוטים. המותג לא משנה.
התכווצות חוםאמזוןhttps://www.amazon.com/560PCS-
Heat-Shrink-Tubing-Eventronic/dp/
B072PCQ2LW/ref=sr_1_4?crid=21
4VBYLN60TGD& מילות מפתח=חום+
התכווצות+צינורות& qid=1685586705& קידומת s
=heat+sh%2Caps%2C143& sr=8-4		הייתי צריך לבודד חוטים. המותג המדויק לא משנה.  אנו ממליצים לרכוש חבילת מגוון בקטרים שונים.
מסנן אינליין להגנה על המשאבהגריינג'ר794F21התקן במעלה הזרם של משאבת הסרעפת כדי להגן עליה מפסולת ועיבוי
חבלי ג'אמפראמזוןhttps://www.amazon.com/Elegoo-
EL-CP-004-רב-צבעוני-לחם
ard-arduino/dp/B01EV70C78/ref=
sr_1_1?keywords=raspberry+pi+j
umper+wires& qid=1685586340&; sr=8-1		נדרש לחבר פריטים ל-pi.  המותג המדויק לא משנה.
חיישן CO2 K30 FRסנסייר030-8-0010משמש לזיהוי רמות CO2 בתא. 60 דולר בזמן הרכישה.
קלטת מעבדהמיליפור סיגמאBAF134620300לתיוג מיכלים ולהדבקת נייר כסף לדלת התא
רצועת LED - COB, 24 וולטנורות LED סופר בהירותhttps://www.superbrightleds.com
/led-strips-and-bars/cob-series-l
ed-strip-and-tape-lights/5m-tuna
Ble-white-cob-led-strip-light-cob
-series-led-tape-light-2700K-6500
K-IP20-24V		שימוש בתאורת גידול מותאמת אישית. רצועות LED לבנות אחרות כנראה יעבדו טוב, אבל השתמש במד PAR כדי לכוון את צפיפות הרצועות ולקבל את עוצמת האור הרצויה.
Luer Lock עד חיבורי סיבוב צינור 3/16 - פוליפרופילן - נקבהאמזוןhttps://www.amazon.com/Femal
e-Luer-Lock-4-8mm-צינור/dp/B08GQDBY46/		משמש לחיבור חלקים שהוחלפו לעיתים קרובות לצינורות.
Luer Lock לחיבור 3/16 של צינור - פוליפרופילן - זכר אמזוןhttps://www.amazon.com
/מתאם מזרק-זכר-לוי
ערכת מחבר ר-אינץ'-לואר/d
p/B0C1FV8NGL/		משמש לחיבור חלקים שהוחלפו לעיתים קרובות לצינורות.
מוט ערבוב מגנטי (אופציונלי)מיליפור סיגמאZ282456השתמשו בו עם צלחת ערבוב לערבוב מדיה של MS. אפשר להשתמש בכף לחלופין.
פלטת ערבוב מגנטית (אופציונלי)פישרS194615משמש להפשרת מלחים במדיה. אפשר גם להשתמש בכפית.
MS SaltsקייסוןMSP01משמש כפתרון הידרופוני. מדלל ל-0.25 x.   
פליירים עם מחטגריינג'ר2078216משמש להחזקת חוטים בזמן הלחמה
כפפות ניטרילג'נסיhttps://www.geneseesci.com/
מוצר/X-Gen-ניטריל-כפפות-
ללא אבקה/		כדי להגן על הידיים בעת עבודה עם אקונומיקה ולצורך טכניקת סטריליה. המותג לא משנה.
מד זרימת חמצןג'יאוואנשוןhttps://www.amazon.com/JIAW
ANSHUN-0-1-1-5LPM-Flowmeter
-Connector-Conectrator/dp/B01N0UWZ2T		משמש לשליטה בזרימת CO2 לתוך התא.
פיפטור - 20 ומיקרו; L וטיפיםמיליפור סיגמאEP3124000040-1EAלמדידת TritonX לעיקור זרעים. מותג לא משנה.
ניילון נצמד נצמדקוסטקוhttps://www.costco.com/p/-/kirkl
ו-חתימה-מתיחה-טייט-פלסטי
c-food-wrap-12-in-x-3000-ft/100300513		משמש לכיסוי קופסאות בזמן נביטת זרעים כדי להעלות לחות ולשפר את היציבות הצמח.
לוח יתד מפלסטיק (19"D x 5"W x 12"H)אמזוןhttps://www.amazon.com/SWAN
LAKE-פלסטיק-לוח פיג-פאנלים
-מוסך/dp/B0BGS3C41N/		רכיבים, חוטים וצינורות חוברו ללוח יתרים כדי להקל על העברה וארגון קלים.  המותג המדויק לא משנה.
ספק כוח עם מחבר ג'ק חבית - 5V 2Aאמזוןhttps://www.amazon.com/Acloro
l-100-240V-ממיר אוניברסלי
-טרנספורמר/dp/B099RBBTWY
/ref=sr_1_4?crid=XKSME1C2
86OE& מילות מפתח=5v%2Bpower
%2Bsupply& qid=1683217539&
s=hi&; sprefix=5v%2Bpower%2
Bsupply%2Ctools%2C93& sr=
1-4& th=1		משמש להפעלת סולנואידים. המותג המדויק לא משנה.
קנה מידה דיגיטלי מדויקפישרFB30786159משמש למדידת מלחי טרשת נפוצה ו-MES.
דחיפה לחיבור 1/4 אינץ' עד 1/4 אינץ' NPTאמזוןhttps://www.amazon.com/CE
KER-Connect-Plugttings-Pneu
matic-Connectors/dp/B07XBHYP3B/		משמש לחיבור צינור בגודל 1/4 אינץ' לווסת המיכל
מרפק לחיצה לחיבור ל-3/8 אינץ' NPTאמזוןhttps://www.amazon.com/Q
olekog-Pneumatic-Connec
t-PL-3-8-N2/dp/B0B59JXMRW/		שימש לחיבור צינור של 1/4 אינץ' לווסת ה-Step down (אפשר להשתמש במחבר ישר, תלוי בתצורת ההתקנה שלך)
מחבר T דחיפה לחיבור - 1/4 אינץ'אמזוןhttps://www.amazon.com
/dp/B07TV3JS9Q/		(אופציונלי) להשתמש בו אם מפצלים קו של רבע אינץ' ממיכל CO2 בין שני תאים.
מחברים מהירים לחוטים גדוליםXHFB086J49D1Jאופציונלי, אך שימושי לחיבור זמני של חוטים.
ערכת התחלה של Raspberry Pi 4 2GB - 32 GBצ'אנאקיטPI4-2GB-STR32F-C4-BLKשולט בחיישנים ובממסרים.  110 דולר בזמן הרכישה עבור הערכה.
Raspberry Pi OSקרן Raspberry Pihttps://www.raspberrypi.
com/software/		מערכת הפעלה ל-pi.
RealVNC ViewerRealVNChttps://www.realvnc.com/en/
התחבר/הורדה/צופה/RaspberryPi/		משמש למעקב מרחוק אחרי קריאות ה-pi.
זרעי גרנט אדום אמרנת'זרעי הירושה של מריhttps://www.marysheirloomseeds
.com/products/red-garnet-amaranth		תוודא שהזרעים הם מקבוצת זרעים חדשה.
זרעי צנון Red King F1זרעי ג'וניhttps://www.johnnyseeds.com/
ירקות/צנוניות/דייקון-קו<בר/> ריאן-רדיש/רד-קינג-2-F1-רא<בר/> dish-seed-4173.html		תוודא שהזרעים הם מקבוצת זרעים חדשה.
Relays uxcellASH-10 DDשולט בסולנואידים ובספק כוח אור.
חומר חיטוי SA-20סאות'רן אג'#10501מנקה פטריות לחדר הגידול. הימנע מהתזה על חלקים אלקטרוניים.
משקפי בטיחותפישר סיינטיפיק19-130-2089מומלץ להגנה על העיניים. המותג לא משנה.
מברג - מספר ביטיםגריינג'ר6XW12שימש לפירוק תא ולהבריג פריטים יחד במהלך הבנייה.
משטח סיליקוןאמזוןhttps://www.amazon.com/K
aisi-Isolation-Soldering-Ma
intenance-Electronics/dp/B073RFB6BX/		(אופציונלי, אך מומלץ) להגן על משטחי העבודה מפני חום בעת הלחמה
מסך קטן עם חיבור HDMI (אופציונלי)אמזוןhttps://www.amazon.com/LON
CEVON-7-Raspberry-1024X6
00-רמקולים-אוזניות/dp/B06XQJVXHL/		אופציונלי, אבל לפעמים מועיל כשמפעילים או עוקבים אחרי pi. אנו ממליצים להשתמש במסך מחשב HDMI קיים שכבר יש לך, אך ספק קישור לאפשרות זולה אם אתה צריך.
סט מברגים קטןאמזוןhttps://www.amazon.com/Screw
דרייבר-FIXITOK-מברגים-Pe
ntalobe-שונה/dp/B093372MGD/		משמש לפירוק מברגים קטנים
כותרות שקע ל-Raspberry Pi Picoאדפרוטמוצר #:5583שימוש אופציונלי במקום חבלי ג'אמפר.
הלחמה - ללא עופרת, ליבת שרףאמזוןhttps://www.amazon.com/Dia0
-032in-0-11lb-Precision-Electr
onics-soldering/dp/B07Q167J
98/ref=sr_1_5?crid=17RNDW
GBX6X5O& מילות מפתח=lead+f
ree+solder& qid=1692729157
& sprefix=lead+free+solder%
2Caps%2C160& sr=8-5		הייתי צריך לחבר חוטים לאורות. כל הלחמה בליבת רוזין ללא עופרת עובדת לזה.
מלחםאמזוןhttps://www.amazon.com/Wel
ler-120V-הלחמה-ברזל-Halo/
dp/B0962SX47X/ref=sr_1_4?c
rid=NE9BVDKLETUL& keyw
ords=וולר+הלחמה+מגהץ& qi
D=1692727772& ס=תעשייתי& קידומת s
=weller+soldiering+iron%
2Cindustrial%2C190& sr=1-4		הייתי צריך לחבר חוט לאורות.
חיבור צינור נירוסטה - 20 מ"מ OD, 16 מ"מ ID, אורך 2.5 ס"מ (הברגה נקבית NPT 3/8 × 3/8 אינץ')אמזוןhttps://www.amazon.com/
GP/AW/D/B08SCL8VRS		משמש להארכת בלוטות הכבלים דרך בידוד קופסאות
חיבור צינור מנירוסטה - 8 מ"מ מזהה/12 מ"מ OD, אורך 3 ס"מ (נקבה M8 מושחלת משני הצדדים)אמזוןhttps://www.amazon.com/
GP/AW/D/B09ZS17WYB		משמש להרחבת חיבור המחיצה דרך בידוד קופסאות
כבל 4 פינים STEMMA QT / Qwiic JST SH - אורך 50 מ"מאדפרוטמוצר #: 4399משמש לחיבור חיישנים אחד לשני.
כבל STEMMA QT / Qwiic JST SH 4-פינים לפרימיום זכרים - באורך 150 מ"מאדפרוטמוצר #: 4209משמש לחיבור חיישנים ל-Pi.
מי DI סטרילייםהופק באתרהופק באתראוטוקלאב מים DI במחזור L30.
מגן מתח/פס חשמלאמזוןhttps://www.amazon.com/GE-
Outlet-Protector-Extension-
14092/dp/B00DOMYL24/		משתמשים בו להגנה על רכיבי התא מפני קפיצות מתח.
סרט אינסטלציה מסוג טפלוןאמזוןhttps://www.amazon.com/
אינצ'ים-אינסטלטורים-אינסטלציה-
אינסטלטור-איטום/dp/B091913Z7F/		לאיטום הברגים של מחברים
Thonny (Python IDE) - אמור להיות מותקן מראש על piתוניhttps://thonny.org/משמש לעריכה והרצת תוכנת בקרת תאים.
חומר פעיל טריטונקספישר סיינטיפיקhttps://www.fishersci.com/
חנות/מוצרים/Triton-X-100
-תרמו-מדעית/AAA16046AE		לשיפור ציפוי הזרעים במי אקונומיקה במהלך עיקור פני השטח.  
שסתום סולנואיד מיניאטורי uxcell דו-כיווני DC5V 0.22A סגור בדרך כלל עם שסתום סולנואיד מים ואווירuxcellA19051000ux0811נדרש שלושה לתא ואנחנו ממליצים להחזיק כמה רזרביים בהישג יד.
חבילת מעבר כבלים עמידה למים MAKERELE‎ NPT(38)Box4A-Bמשמש ליצירת מעבר אטום לאוויר לחוטים לתוך התא. השתמשתי בבלוטות כבלים בגודל 3/8 אינץ'.
חוט - מבודד, מבודד בסיליקון, 22 גרםאמזוןhttps://www.amazon.com/Fermerry
-נחושת חשמלית-משובשת/
dp/B089CQHRDT/ref=sr_1_1?
crid=PEFEI7BQBPNB& מילות מפתח
=22%2Bgauge%2Bwire& qid=168
5586908& sprefix=22%2Bguage%
2Bwire%2Caps%2C144& sr=8-1&; th=1		נדרש לחבר פריטים ל-pi.  המותג המדויק לא משנה.
מפשט חוטיםאמזוןhttps://www.amazon.com/Southwire
-ציוד-S1626STR-פסולת-רצוף/dp/B00LQMRS7O/		משמש לחיתוך והסרת בידוד של חוטים לאורות ולחיבורים חשמליים אחרים
זיפטיזאמזוןhttps://www.amazon.com/HAVE
-ME-TD-כבלים-קשרים/dp/B08TVLYB3Q/		משמש לארגון חוטים ולחיבור צינורות לסולנואידים. המותג המדויק לא משנה, אבל צריך מגוון גדלים קטנים.

מקורות

  1. De Micco, V., et al. Plant and microbial science and technology as cornerstones to Bioregenerative Life Support Systems in space. Npj Microgravity. 9, 69(2023).
  2. Georgescu, M. R., Meslem, A., Nastase, I. Accumulation and spatial distribution of CO2 in the astronaut's crew quarters on the International Space Station. Build Environ. 185, 107278(2020).
  3. Boles, H. O., et al. build and testing of hardware to safely harvest microgreens in microgravity. Gravitat Space Res. 11 (1), 1-14 (2023).
  4. Poulet, L., et al. Large-Scale crop production for the Moon and Mars: Current gaps and future perspectives. Front Astron Space Sci. 8, 733944(2022).
  5. Cooper, M., Perchonok, M., Douglas, G. L. Initial assessment of the nutritional quality of the space food system over three years of ambient storage. Npj Microgravity. 3, 17(2017).
  6. Poorter, H., Navas, M. L. Plant growth and competition at elevated CO2: On winners, losers and functional groups. New Phytol. 157 (2), 177-198 (2003).
  7. Prior, S. A., et al. A review of elevated atmospheric CO2 effects on plant growth and water relations: Implications for horticulture. Hortscience. 46 (2), 15-162 (2011).
  8. Dong, J., et al. Effects of elevated CO2 on nutritional quality of vegetables: A review. Front Plant Sci. 9, 924(2018).
  9. Burgner, S. E., et al. Growth and photosynthetic responses of Chinese cabbage (Brassica rapa L. cv. Tokyo Bekana) to continuously elevated carbon dioxide in a simulated Space Station "Veggie" crop-production environment. Life Sci Space Res. 27, 83-88 (2020).
  10. Levine, L. H., et al. Physiologic and metabolic responses of wheat seedlings to elevated and super-elevated carbon dioxide. Adv Space Res. 42 (12), 1917-1928 (2008).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה

בקש הרשאה

תגיות

CO2CO2

מאמרים קשורים