Fioritura forzata in alberi di mandarino in condizioni di Phytotron
6 marzo 2019
Qui, presentiamo un protocollo per forzare fioritura di alberi di mandarino in condizioni phytotron. L'acqua lo stress, elevato illuminamento e un fotoperiodo di primavera simulato ammessi fiori vitali ottenute in un breve periodo di tempo. Questa metodologia permette ai ricercatori di avere diversi periodi di fioritura in 1 anno.
Gli esperimenti che coinvolgono la fioritura degli agrumi sono solitamente limitati alla primavera. Con queste metodologie, i ricercatori saranno in grado di controllare e progettare quando ottenere i fiori con cui lavorare. È una tecnica chiara e facile che permette di ottenere fiori da giovani mandarini in qualsiasi momento dell'anno.
I ricercatori possono controllare le date e l'intensità dei fiori. Questa tecnica può essere utilizzata non solo per gli alberi di mandarino, ma anche per altri alberi di agrumi come limoni o pompelmi e altri alberi da frutto. Per preparare, utilizzare una camera di crescita che misura la lunghezza di 1,85 metri, la larghezza di 1,85 metri e l'altezza di 2,5 metri con un volume totale di 8,56 metri cubi.
Controlla se sono disponibili normative come la temperatura per il giorno e la notte, il periodo fotografico, l'intensità della luce e l'umidità relativa minima. Ottenere il materiale vegetale da vivai registrati con una certificazione priva di virus. Ad esempio, sei cultivar di alberi mandarini Clemenules e sei cultivar di alberi mandarini Nova.
Gli alberi mandarini possono essere giovani, ad esempio una o due varietà di due anni innestate su scorte di radici. Utilizzare vasi appropriati come una pentola di plastica con diametro di 22 centimetri e altezza di 20 centimetri e preparare cinque litri di substrato standard a base del 50% di torba bianca di alta qualità e del 50% di fibra di cocco. Irrigare le piante per la prima volta non appena arrivano dal vivaio per standardizzare il contenuto di umidità.
Acqua per immersione. Coprire le pentole con acqua a metà strada per 20 minuti. Tenere le piante all'esterno a mezz'ombra senza irrigazione per tre o cinque giorni.
Programma la camera di crescita per gli alberi mandarini in base alle condizioni primaverili del sito. Utilizzare due controller elettronici con doppia uscita, uno per il giorno e uno per l'umidità notturna. Usa un timer per passare dal giorno alla notte.
Per impostare l'umidità del minium, premere e rilasciare il pulsante di regolazione. Quando viene visualizzato SP1, premere e rilasciare il pulsante imposta e premere il tasto SU o GIÙ per impostare il valore SP1 su 50%Per l'umidità massima, premere e rilasciare il pulsante imposta, quindi premere il tasto SU o GIÙ per passare a SP2. Premere e rilasciare il pulsante imposta e premere il tasto SU o GIÙ per impostare il valore SP2 su 60%Per impostare la temperatura del giorno desiderata su 22 gradi Celsius, premere e rilasciare il pulsante imposta.
Quando viene visualizzato SP1, premere il pulsante imposta e quindi premere il tasto SU o GIÙ per modificare il valore SP1. Per impostare la temperatura notturna desiderata, impostare il set point uno per accedere al parametro OS1. Premere il pulsante imposta per cinque secondi, quindi premere il tasto GIÙ tre volte.
Quando viene visualizzato CnF, premere il pulsante imposta e quindi premere il pulsante giù. Quando viene visualizzato PA2, premere due volte con rE1 e OS1 visualizzati in sequenza. Premere di nuovo e premere su o giù per modificare il valore OS1 su meno 11 gradi Celsius, quindi premere il tasto FNC per uscire.
Dopo quattro settimane, aumentare la temperatura di un grado Celsius e aggiungere mezz'ora di luce. Poiché il fitotrone ha intervalli di variazione, la temperatura notturna può variare da 11 a 14 gradi Celsius e la temperatura diurno da 19 a 22 gradi Celsius. Utilizzare due kit di luce con riflettore, un alogenuro di sodio a zavorra elettrica e una lampada ad alta pressione sodio da 600 watt per ottenere l'intensità luminosa appropriata.
Utilizzare un misuratore lux per controllare l'illuminazione. Si desidera raggiungere 55.000 lux nella parte superiore della corona e 40.000 lux alla base della corona. Prima dell'induzione floreale, posizionare gli alberi all'interno del fitotrone e conservarli per diverse settimane senza annaffiarli.
Distribuire gli alberi regolarmente in modo che ognuno abbia lo stesso spazio e luce disponibili. Distribuire individui e varietà in modo casuale tra le posizioni. Per utilizzare lo stress idrico per l'induzione floreale, dopo la prima irrigazione, non irrigare gli alberi fino a quando il periodo di stress idrico non è considerato finito.
Guarda la turgidità delle foglie per controllare l'intensità dello stress idrico ogni giorno. Quando la maggior parte delle foglie sono flaccidi ma non hanno iniziato a cadere, considera abbastanza stress idrico per l'induzione floreale. Questo di solito accade dopo 22 giorni senza irrigazione.
Irrigare abbondantemente gli alberi dopo il periodo di stress idrico. Per questa prima irrigazione, coprire vasi con acqua a metà strada per immergersi per 20 minuti. Confrontare la quantità totale di foglie prima e dopo il periodo di stress idrico.
Calcolare la percentuale di foglie cadute che è una misurazione indiretta dello stress idrico sofferto da ogni individuo. All'inizio e alla fine dei periodi di fioritura, raccogliere fiori una volta al giorno. Nei giorni di massima produzione di fiori, raccogliere fiori due volte al giorno e sette giorni alla settimana.
Eseguire altre attività di gestione, ad esempio per innaffiare gli alberi circa una volta alla settimana dopo il periodo di stress idrico e controllare le impostazioni di temperatura e umidità con un data logger. In questo esperimento, sono stati stabiliti tre livelli di intensità dello stress idrico per lo stesso numero di giorni senza irrigazione, bassa intensità che ha una caduta fogliare dal 5 al 10% degli individui di Clemenules, intensità medio-alta che ha una caduta fogliare dal 50 al 60% degli individui Nova, intensità molto alta che ha una caduta fogliare dall'80 al 90% degli individui Nova. La stragrande maggioranza dei fiori erano completi e vitali.
Alcuni piccoli fiori frondosi con petali molto corti sono stati osservati all'inizio del periodo di fioritura probabilmente a causa dell'induzione parziale di alcuni boccioli. Maggiore è la percentuale di caduta delle foglie maggiore è lo stress idrico e quindi maggiore intensità di induzione floreale. Gli individui ad alta induzione mostravano principalmente gemme senza foglie con un fiore o più.
Gli individui con induzione intermedia mostravano principalmente gemme con un numero equilibrato di foglie e fiori ma anche boccioli senza foglie con un fiore o più e pochissime gemme con molte foglie e pochi fiori. Gli individui a bassa induzione mostravano principalmente gemme con molte più foglie che fiori. Il livello di stress dell'acqua può essere stimato con la turgidità delle foglie e sarà correlato con l'intensità floreale.
Verranno determinate date, quantità di fiori e tipo di infiorescenza. Questa tecnica può essere utile per qualsiasi altro albero da frutto per ottenere fiori in qualsiasi momento.
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Panoramica
Questo articolo presenta un protocollo per indurre la fioritura negli alberi di mandarino utilizzando condizioni controllate di fitotrono. Applicando stress idrico, elevata illuminanza e un fotoperiodo simulato di primavera, i ricercatori possono ottenere fiori vitali in un breve lasso di tempo, consentendo più periodi di fioritura all'anno.
Componenti Chiave dello Studio
Area della Scienza
- Fisiologia vegetale
- Orticoltura
- Agricoltura in ambiente controllato
Sfondo
- La fioritura negli alberi di agrumi è solitamente limitata alla primavera.
- Il controllo dei tempi di fioritura può aumentare la flessibilità della ricerca.
- Questo metodo può essere applicato a diverse specie di agrumi.
- Utilizza una camera di crescita per condizioni ottimali.
Scopo dello studio
- Sviluppare un metodo affidabile per la fioritura tutto l'anno negli alberi di mandarino.
- Fornire ai ricercatori il controllo sul momento e sull'intensità della fioritura.
- Estendere l'applicabilità della tecnica ad altri agrumi e alberi da frutto.
Metodi Utilizzati
- Camera di crescita con dimensioni specifiche (1,85 m x 1,85 m x 2,5 m).
- Applicazione di stress idrico per indurre la fioritura.
- Elevata illuminanza per simulare le condizioni primaverili.
- Fotoperiodo controllato per innescare le risposte alla fioritura.
Risultati principali
- Induzione riuscita della fioritura negli alberi di mandarino.
- Capacità di ottenere più cicli di fioritura all'anno.
- Potenziale applicazione a varietà di agrumi più ampie.
- Metodologia chiara e semplice per i ricercatori.
Conclusioni
- Questo protocollo rappresenta un notevole progresso nella ricerca sugli agrumi.
- Permette esperimenti controllati al di fuori delle stagioni naturali di fioritura.
- Migliora la comprensione dei meccanismi di fioritura negli alberi di agrumi.
Domande frequenti
Rilevanza Industriale del Progetto
Il controllo dei tempi di fioritura nelle colture perenni affronta un collo di bottiglia fondamentale nei cicli di miglioramento genetico e di validazione dei tratti. La capacità di indurre la fioritura su richiesta riduce il turnover generazionale, consentendo una valutazione più rapida delle modifiche genetiche e della segregazione dei tratti. Ciò favorisce un'accelerazione del percorso di sviluppo, dall'identificazione dell'obiettivo fino alla validazione preclinica nelle piattaforme di biofarmaci vegetali.
Applicazioni Strategiche nella Ricerca e Sviluppo in Biopharma
Prima Fase di Scoperta e Validazione dell'Obiettivo
- Valore scientifico: Consente l'analisi dei geni e delle vie regolatorie del tempo di fioritura negli agrumi e nelle specie correlate.
- Valore operativo: Fornisce un sistema riproducibile per la validazione della funzione genica attraverso un output fenotipico controllato.
- Valore predittivo: Permette di ridurre i rischi associati agli obiettivi di induzione florale collegando la manipolazione genetica a una risposta fenotipica misurabile.
Sviluppo di screening e saggi
- Valore scientifico: Genera tessuti floreali sincronizzati per saggi ad alto rendimento di germinazione del polline in vitro e di allergenicità.
- Valore operativo: Standardizza il momento e l'intensità della produzione dei fiori, riducendo la variabilità dei risultati biochimici successivi.
- Prontezza del saggio Consente la preparazione di sistemi biologici validati per lo screening di composti che influenzano lo sviluppo florale iniziale.
Ricerca Translazionale e Preclinica
- Continuità Translazionale: Collega la scoperta genica in sistemi modello alla validazione fenotipica in colture perenni in condizioni controllate.
- Allineamento di Biomarcatori: Permette la correlazione tra marcatori molecolari e intensità fiorale e tipo di infiorescenza come caratteri quantitativi.
- Utilità del Modello Preclinico: Fornisce un sistema rilevante per lo studio di parassiti che influenzano l'attecchimento iniziale del frutto e la fisiologia floreale.
Integrazione di Pipeline e Flusso di Lavoro
Il metodo si inserisce nel percorso dalla scoperta alla fase preclinica, consentendo la generazione su richiesta di tessuti floreali per studi meccanicistici e applicati.
- Biologia della Scoperta: Facilita la verifica di ipotesi sui regolatori della fioritura attraverso output fenotipici induttibili e quantificabili.
- Screening: Produce materiale floreale standardizzato per valutare composti che modulano lo sviluppo dei fiori o la vitalità del polline.
- Analisi: Permette la misurazione del numero di fiori, del tipo di infiorescenza e dei tempi di sviluppo come parametri quantitativi per il confronto tra trattamenti.
- Ricerca Translazionale: Collega i risultati genetici a esiti rilevanti per il campo consentendo un'espressione controllata dei caratteri floreali.
- Riutilizzo Aziendale: Stabilisce una piattaforma riutilizzabile per la produzione floreale tutto l'anno su diverse varietà di agrumi e in diverse campagne sperimentali.
Impatto Operativo ed Aziendale
- Valore scientifico: Aumenta la fiducia predittiva nei modelli di via floreale grazie a un'induzione ripetibile e controllata per condizioni.
- Valore operativo: Garantisce la riproducibilità mediante protocolli standardizzati di stress idrico e controlli ambientali.
- Valore strategico: Riduce il rischio biologico nei programmi di miglioramento genetico separando le tempistiche della ricerca dai vincoli stagionali.
- Impatto sul portafoglio: Permette un avanzamento dei caratteri aggiustato rispetto al rischio, accelerando i cicli generazionali e l'accumulo di caratteri.
Considerazioni sull'implementazione
- Richiede competenze specifiche in fisiologia vegetale e gestione di ambienti controllati.
- Dipende da infrastrutture di fitotrono con controllo preciso di temperatura, umidità e illuminazione.
- Necessita di protocolli standardizzati per l'applicazione dello stress idrico e la quantificazione della caduta fogliare.
- Comporta l'adattamento tra diverse cultivar e combinazioni di portainnesto per mantenere una consistenza nell'induzione.
- È limitato dalla risposta specifica del genotipo all'induzione da stress idrico, come dimostrato dalle correlazioni specifiche per cultivar nella caduta fogliare.
