הידרופוניקה: מערכה צדדית לחקר תגובות הקצאת צמח מזין לזמינות מזין וחשיפת אלמנטים רעילים

הפרוטוקול הבא מספק הוראות שלב אחר שלב להקמת מערכת הידרופונית במעבדה. פרוטוקול זה עבר אופטימיזציה עבור Arabidopsis thaliana. אחד הגורמים העיקריים התורמים להקמה מוצלחת של תרבות הידרופונית הוא בריאות השתילים המשמשים לניסוי.

לכן, עיקור מכשירים, זרעים ואמצעי תרבות ממלאים תפקיד חשוב בהפחתת הסיכון לזיהום ומספקים התחלה טובה לצמחים לפני השתלתם במערכת ההידרופונית. בשלב זה גז הכלור המשתחרר מהתגובה בין אקונומיקה לחומצה הידרוכלורית מעקר את פני הזרעים. לפני העברת זרעים לצינור צנטריפוגה של 1.5 מיליליטר, השתמש בעיפרון כדי לתייג את הצינור ולזהות את הזרעים.

עיפרון מועדף מכיוון שהדיו עלול לדהות במהלך העיקור. סמן גם את מכסה הצינור עם Sharpie. סימן זה אמור להיעלם במהלך תהליך העיקור עקב גז הכלור המשתחרר.

נפח הזרעים המומלץ לצינור הוא בסביבות 100 מיקרוליטר. הנח את הצינור המסומן, מכסה פתוח לתוך מייבש הכביסה או תא הוואקום. הנח את חומר הייבוש במכסה אדים כימי פעיל.

שופכים 100 מיליליטר אקונומיקה לכוס של 250 מיליליטר, מניחים אותה במייבש וסוגרים את שסתום המייבש. הוסף במהירות 3 מיליליטר של חומצה הידרוכלורית 12% לאקונומיקה בעזרת בורט. סגור מיד את המכסה.

אפשר לעיקור להמשיך במשך ארבע שעות. הנה החומר המייבש במכסה זרימה למינרי פעיל לאחר ארבע שעות של עיקור והאקונומיקה הוסרה. הסימן האדום מתפוגג מצביע על כך שנוצרה כמות מספקת של גז כלור.

פתח את מכסה המייבש לרווחה ואוורר את הזרעים המעוקרים למשך 30 דקות לפחות. לאחר מכן ניתן להשתמש בזרעים באופן מיידי או לאחסן במקום יבש. שלב זה עוזר לספק שתילים בריאים לפני שלב ההשתלה.

אלה הפריטים הדרושים להפעלת צלחות הזרעים. זרעים סטריליים, לוחות מדיה 1/4 MS, נייר סינון סטרילי, סרט מיליפור, קיסמים סטריליים, עט טוש, נייר אלומיניום. ראשית העבירו זרעים מצינור הצנטריפוגה לנייר פילטר סטרילי.

הרטיבו מעט קצה אחד של הקיסם והשתמשו בקצה הלח הזה כדי לאסוף את הזרעים מנייר הסינון ולהניח אותם על משטח האגר. מורחים את הזרעים על פני הצלחת בצפיפות של כזרע אחד לסנטימטר מרובע. כאן אנו משתמשים רק בכמה זרעים כדי להדגים את הצעד אך תוכלו להכין צלחת מלאה בזרעים.

כתוב את התאריך על מכסה הצלחת כדי לעקוב אחר גיל הצמח. השתמש בסרט מיקרופור כדי לשמור על מכסה הצלחת מחובר לגוף הצלחת. סרט זה מאפשר גם חילופי לחות בין האוויר למיקרו אקלים בתוך הצלחת.

השתמש בנייר אלומיניום כדי לכסות את הצלחת ולחסום את האור לפני הכנסת הצמח לחדר הקירור למשך יומיים. ניתן להשתמש בזמנים ארוכים יותר כדי לסייע בתהליך הנביטה. כמו 1/4 MS, גם התמיסה ההידרופונית צריכה להיות מעוקרת לאחר ההכנה.

השתמשנו בהצלחה בתמיסת התזונה הבאה לגידול Arabidopsis thaliana, אולם ניתן לשנות אותה כך שתתאים לניסויים ספציפיים או למיני צמחים שונים. מומלץ להכין תמיסת מלאי של כל מקרו-נוטריינט בבקבוקים שונים וכל המיקרו-נוטריינטים בבקבוק אחד, למעט ברזל-EDTA. ניתן להכין תמיסת תזונה פי 10 לפני הניסוי, אך יש לבצע חיטוי ולאחסן אותה בחדר הקירור.

להלן חומרים הדרושים להכנת מחזיקי צמחים. מיכל הידרופוניקה, לוח קצף, סכין נייר, בורר שעם, פקקי צינור קצף סטריליים, פינצטה. ראשית מדוד את גודל המיכל.

ואז חותכים את לוח הקצף לפי המידות הדרושות. סכין נייר מועילה במקרה זה. בדוק את גודל לוח הקצף מתאים היטב למיכל.

השתמש בפינצטה קטנה כדי להחזיק את הלוח. התאם את גודל לוח הקצף במידת הצורך. השתמש בעיפרון כדי לסמן מיקומים שבהם יעוגנו הצמחים.

השתמש בקידוח שעם כדי ליצור חורים בלוח הקצף. צפיפות מומלצת: צמח אחד לכל 10 סנטימטרים מרובעים. לאחר מכן, בצע חתך לאורך כל פקק קצף באמצעות סכין גילוח.

היזהר מאוד בעת שימוש בסכיני גילוח. כל חור יתמלא בתקע קצף. לפיכך, גודל החורים צריך להיות פרופורציונלי לתקעים.

השרו את שני התקעים במים נטולי יונים וחיטוי נוזלי לפני הגדרת ההידרופוניקה. כעת העבירו שתילים והקימו את משאבת האוויר. זהו תמיסה הידרופונית בריכוז עבודה.

אלה תקעי צינור הקצף הסטריליים. ואלה השתילים הבינוניים בני 12 יום. פתח את הצלחת.

השתמש בפינצטה קטנה כדי לשלוף בעדינות שתיל מהצלחת הבינונית ולהניח את השורש לאורך החתך של פקק הקצף. חבר בזהירות את צינור הקצף המחזיק את השתיל ללוח הקצף והנח את הלוח למיכל עם תמיסה הידרופונית. המשך להשתיל כדי לקבל את מספר הצמחים הרצוי.

וודא שתקעי צינור הקצף ספוגים בתמיסה ההידרופונית. בשלב הבא נראה כיצד להגדיר את מערכת האוורור, באמצעות משאבות אוויר קטנות מסוג אקווריום, יש צורך בצינורות פלסטיק, אבני בועות אקווריום, מערכת שסתומים ומשאבת אוויר. ראשית חבר את החלק הקצר והמנותק של צינור קו האוויר לאבני הבועה.

ואז חבר את האבנים למערכת השסתומים. לאחר מכן, חבר את מערכת השסתומים למשאבה. לאחר הפעלת המשאבה, האדם בסצנה מכוון את השסתום כדי לשלוט בקצב זרימת האוויר.

זרימת האוויר צריכה להספיק בדיוק כדי לספק חמצן מבלי לגרום נזק למערכת השורשים. כעת הניחו את לוח הקצף עם השתילים לתוך ההגדרה ההידרופונית. יש לכסות את דפנות המיכל כדי להגביל את האור המגיע לתמיסה ולהגביל את צמיחת האצות.

כסו גם את צמרות המיכל במכסים שקופים כדי למנוע אור עז שעלול לייבש שתילים שהושתלו לאחרונה. ברגע שהצמחים גדלים, הסר את הכובעים. עבור חוקרים המתעניינים בחומרי הזנה צמחיים, ניסויים הידרופוניים מספקים מערכת אידיאלית לבדיקת תגובות הצמח לתנאי תזונה שונים על ידי מניפולציה של ריכוזי היסודות המעניינים.

חוקרים יכולים ליצור תנאים מספיקים, חסרים או רעילים של חומרים מזינים. מדובר בשתילי Arabidopsis הגדלים במערכת ההידרופונית כמתואר בפרוטוקול. צמחים הורשו לגדול במשך שלושה שבועות במערכת ההידרופונית לפני ששינו את הרכב התמיסה ההידרופונית.

האדם בסצנה מחדש את התמיסה ההידרופונית לפני שהוא נותן טיפול לצמחים. נעשה שימוש בתמיסת מלאי של היסוד הרעיל קדמיום כדי להגביר את התמיסה ההידרופונית. ריכוז הקדמיום ששימש בניסוי זה היה 20 מיקרומולר.

לאחר הכנת התמיסה, הצמחים מוחזרים למיכלים שלהם. לאחר שישה ימים של טיפול, מפעלים שנחשפו לקדמיום הראו עיכוב בצמיחה ותסמיני כלורוזיס. נצפתה גם הפחתה בביומסה של יורה וגם בשורש.

איור זה מראה ניסוי שונה עבור צמחי Arabidopsis שגדלו במערכת ההידרופונית וטופלו בריכוזים שונים של אבץ. צמחים שגדלו בריכוזי אבץ גבוהים מ-42 מיקרומולר, הראו עיכוב בצמיחה עקב ריכוזי אבץ גבוהים. בעוד שצמחים ללא תוספת אבץ הראו גם עיכוב בצמיחה עקב מחסור באבץ בהשוואה לצמחים שגדלו עם 7 מיקרו-מולרי של אבץ.

לסיכום, מערכת הידרופונית זו היא גם זולה וגם ניתנת להרחבה. זה מאפשר לנו לבדוק את רגישות הצמח ליסודות רעילים או לחקור את דרישות התזונה של הצמח. ניתן לצפות גם בשורשים וגם בנבטים ולאסוף אותם בנפרד לצורך ניתוח יסודות או ניתוח ביטוי גנים.