Typha latifolia(ガマ)の培養と微生物のバイオオーグメンテーションのための最適化された方法

Summary

チファ・ラティフォリアは主に根茎を介して無性繁殖しますが、その広範な根系により収集の課題が生じます。この論文では、種子から T. latifolia を育てる方法を提示し、実験室での栽培を容易にし、植物の無菌成長と微生物の早期バイオ増強の可能性を提供します。

Abstract

広葉ガマまたはヒヨドリとしてより一般的に知られているチファ・ラティフォリアは、世界中に広がり、北米の湿地生態系を支配しています。北米ではさまざまな種類のガマが侵入性であると考えられていますが、T. latifolia はこの地域の在来種と考えられており、優勢なチファ種として大陸全体で見られます。歴史的に、チファは食料源から建築材料に至るまで、さまざまな機能を果たしてきました。最近では、 T. latifolia バイオレメディエーションの取り組みを支援する著名な種として浮上しています。汚染物質浄化のための人工湿地処理システム(CWTS)の開発への関心が高まるにつれ、実験室環境でガマを栽培するための再現性のある技術が必要になっています。ここで紹介された研究は、種子からT.latifoliaの栽培を成功させるためのさまざまな成長パラメータを調査およびテストしました。チファ種の発芽を成功させるには、瘢痕化(種皮の破裂)が伴い、これは大規模生産のための機械的技術を使用して達成されました。早期の種子定着は、最初の 1 週間は栄養素の低い成長条件に有利に働き、その後の数週間は移植後の生存率を高めるために肥料を導入することが示されました。植物系の微生物によるバイオオーグメンテーションについては、種子を接種物に浸すと、根組織のより広範なコロニー形成と細菌の長期的な持続につながることが結果示されました。漂白剤と洗剤の組み合わせを使用した最適化された種子滅菌技術を使用して、微生物のコロニー形成の成功率を向上させました。この研究で設計された無菌および非無菌の両方の成長血管は、さまざまな条件下での T. latifolia の長期的な成長をサポートします。

Introduction

コストとエネルギー効率の高い技術として、建設湿地処理システム (CWTS) は、環境汚染物質の修復に大きな人気を集めています ^1,2,3。CWTSは、物理的、化学的、生物学的プロセスを使用して、汚染物質を除去、変換、または安定化します。化学的代謝回転に関与する物理的および化学的プロセスは、CWTSの起源以来十分に特徴付けられてきましたが、植生の影響はほとんど謎めいたままで^した2。近年、植物が廃水中の潜在的な懸念となる有機および無機汚染物質を変換するメカニズムを理解することにますます注目が集まっています^2,4,5。しかし、このような機構研究は、多数の大型植物を栽培し、種子からの成長を促進して、各植物が成長と発達の同じ段階にあることを確認する能力に依存しています。

北米のCWTSは、チファ、スキルプス、ジャンカス、フグマイト種....

Protocol

1.種子の傷跡化

1. ガマの種は、2023 年秋にカナダのアルバータ州カルガリーの湿地 (北緯 51.11312 度、西経 114.39381 度) から調達されました。秋にガマの花序を集め、使用するまで紙袋に入れて暗所で保管してください。まだ茎にある場合は、春に花序を集めますが、種子の回復は減少します。
2. 庭ばさみを使用して、花序の根元から~2cmの植物の茎を切ります。花序から種子を引き抜き、ブレンダーの容量が約4分の1になるまで実験室のブレンダーに入れます。これは、圧縮されていない約250mLの種子です。
3. ブレンダーに水道水500mLを入れます。ブレンダー内のヘッドスペースを10cm維持します。中低速で20秒間ブレンドし、すぐに大きな1 Lビーカーに移します。得られた溶液は粘性があるはずです。
4. この種子水スラッジの約100 mLをブレンダーに戻し、ブレンダーに400〜600 mLの新鮮な水道水を入れます。中高速で20秒間ブレンドし、すぐに新鮮な1 Lビーカーに移します。
5. ビーカーに水道水を800 mLまで満たし、少なくとも60秒間放置します。傷がついた生存可能なガマの種はビーカーの底に沈み、プルームとくちばし(ガマの種の構造の説明については 図1 を参照)が上部に浮きます....

Results

図1は、くちばしを取り除いた不完全に傷ついた種子、および傷跡のない種子とともに、瘢痕化プロセスを経たチ ファ の種子の表現を示しています。主に完全に傷つけられた種子を生産するのに十分なブレンド時間であることを確認してください。

種子を傷つけて乾燥させた後、非滅菌発芽技術を使用して種子の生存率をテストする必要があります。7日の終わりに、種子の少なくとも20%が芽組織で出現ラジカルを持っているはずです。発芽率が低い場合は、種子の生存率が低いか、成長条件が不十分であることを示している可能性があります。種子の滅菌は発芽率が高くなる傾向があります(図3)。滅菌は種子をさらに化学的に瘢痕化し、発芽を促進するのに役立つことが提案されています。

プレートから土壌に移動するとき、苗の約10%〜40%は生き残るはずです。無菌増殖条件下では、より低いレベルの生存率が期待できます。土壌に移植する場合、移植後1〜2週.......

Discussion

ここで提示するプロトコルは、実験室での用途のための種子からのガマ種の成長に関する詳細なガイドを提供します。ガマは根茎の挿し木から簡単に繁殖できますが、種子から植物を始めることで、サンプル セット内の遺伝的変異が可能になり、植物が同等の成長段階にあることが保証され、微生物のバイオオーグメンテーション実験のための早期コロニー形成の機会が得られます。より侵略的なガマ種の繁殖は在来種の移動を促進する可能性があるため、収集されている種を正しく識別することが重要です¹⁴。さらに、侵略的な雑種は繁殖力が低下することが多く、根茎の活力が高まると、異交配の減少により遺伝的多様性が低下した湿地を支配できる可能性があります¹⁵。ガマの種はオンライン小売業者から入手できますが、国際自然保護連合(IUCN)の最も懸念されていない種としてリストされているため、許可なく公有地から収穫されることもあります¹⁶。ガマを収穫するときは、地元の植物識別キーを参照して.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
0.2 & micro;m無菌フィルター	VWR	514-4126
3′,5′-ジメトキシ-4′-ヒドロキシアセトフェノン	ファイトテック・ラボ	S7777
蓋付きの培養箱(77mm&時間;77mm&時間;97mm)	ミリポーア・シグマ	V8505
耐熱シリコーンシーラント高温用	インペリアル・マニュファクチャリング・グループ	KK0205
実験室用シーリングフィルム	ミリポーア・シグマ	P7793
村重とSkoogメディア	ファイトテック・ラボ	M401
オルガノシリコーン界面活性剤	ファイトテック・ラボ	S7777
植物過多類	ゴールドバイオテクノロジー	P1003
ポリソルベート20	ロシュ	11332465001