宇宙飛行に関連する_CO2 レベル下でのマイクログリーン生理を評価するための低コストの高排出二酸化炭素成長チャンバーの建設と運用

私たちは、3000ppmという極端な二酸化炭素濃度が植物の成長や栄養にどのように影響するかに関心を持っています。低コストで極端なCO2チャンバーを開発したかったのです。現時点では、極端なCO2レベルを維持できる成長室はほとんどありません。

まず、手順に必要な機器を設置し、起動します。壁、天井、ドアを含むチャンバーの非電子的な表面は、1リットルあたり7.8ミリリットルのSA-20消毒液で拭き取ってください。チャンバーの扉を開けたまま、一晩中自然乾燥させます。

オーガーなしで0.25倍のMS基底塩培地を、4.3グラムのMS塩と1グラムの2-エタンスルホン酸を脱イオン水1リットルに溶かして調製します。培地のpHを5.7に調整するために、1モル水酸化カリウムを使用します。溶液を最終的な4リットルに薄め、700ミリリットルのアリコートを1リットルのボトルに注ぎます。

その後、蒸留水や脱イオン水をオートクレーブ可能なボトルに注ぎ、種子滅菌とすすいでいます。MS媒体と準備済み水を液体サイクルで30分間オートクレーブします。水耕栽培の箱や道具、容器をアルミホイルで包みましょう。

包んだ材料を30分の乾燥サイクルでオートクレーブ処理します。そして、次の工程をラミナーフローフードで行います。フードの中で、2%漂白剤(0.05%のTriton X-100を含む)に大根の種を加え、種の懸液を室温で5分間優しく振ります。

種から漂白剤溶液を抜き、滅菌水で3回すすいでいます。すすい後は、種を一晩無菌水に浸して均一な発芽を促進します。次に、各水耕栽培ボックスに滅菌0.25×MS培地を充填し、フェルト表面に約1〜2ミリメートルの液体が覆われるまで注ぎます。

フェルトと液体の間に空気隙間がないか確認してください。滅菌鉗子を使って、各水耕栽培箱のフェルトに最大30個の大根の種を置きます。種を鉗子でフェルトに優しく押し込み、インサートの先端穴の真ん上にあることを確認してください。

発芽時の湿度を維持するために、植栽された水耕栽培箱にはラップや滅菌蓋をかぶせてください。一次二酸化炭素調節器を約10ポンド毎平方インチに設定してください。次に、二酸化炭素タンクのメインバルブをゆっくり開けてください。

セカンダリーステップダウンレギュレーターを1〜3ポンド毎平方インチの間を調整してください。作業台上のインキュベーターチャンバーを起動し、内部温度を23度に設定します。内部ファンが正常に動作しているか確認し、適切な空気循環を保つためにファンが妨げられていないことを確認してください。

次に、Control_chamber_JoVEを開けてください。Thonnyのpyコード。光の設定で二酸化炭素を確認してください。

プログラムを実行してください。次に、ソレノイド、センサー、ライトが正常に反応しているか確認してください。環境が安定したら、蓋付きの水耕栽培ボックスを各チャンバー内に設置します。

チャンバーの扉を閉めろ。そして、二酸化炭素濃度が設定値に戻るまで3〜5分以内に確認してください。光の干渉を防ぐために、チャンバードアパネルをアルミホイルや遮光フィルムで覆いましょう。

毎日カバーを開けて植物を確認し、検査後にテープでカバーを読みます。チャンバーの読み取り値はRealVNCで1日1〜3回、または高精細マルチメディアインターフェースディスプレイを通じてローカルで監視できます。湿気カバーを敷いたまま、種を3〜4日間発芽させ、羽化時にコエットリードが見えるまで待ちます。

ほとんどの苗根がフェルトの基質に浸透したら、湿気カバーを取り除いてください。システムによって生成されたメールアラートには迅速に対応し、異常や手動介入があれば記録してください。植物の成長が望ましい段階に達するまで、孵化を続けます。

成長サイクルの終わりに、チャンバーの扉を開けて植物をチャンバーから取り出します。植物の処理は、バイオマス、クロロフィル、栄養分析などの実験目的のために必要です。コントロールスクリプトを止めて、作業台上のインキュベーターと照明の電源を落としてください。

Chamber_data_csv環境データファイル名を変更し、名前を変更したファイルをフラッシュドライブにコピーします。チャンバー内部の凝縮液を取り除き、非電子的な内部表面を70%エタノールで拭き取る。チャンバーの扉を開けたまま、チャンバーとチューブが乾くまでエアポンプを回してください。

最後に、電源タップを切り、二酸化炭素タンクのバルブを閉めて漏れを防ぎ、ガソリンを節約してください。大根マイクログリーンは植え付けから10日後に典型的な発育を迎えます。二酸化炭素規制システムは、周囲および極端な二酸化炭素条件の目標濃度を維持しました。

大根実験中の平均二酸化炭素濃度は、環境処理で618ppm、極限条件下処理で3061ppmでした。植物の質量が増加するにつれて、日中の大根室内の二酸化炭素濃度は変動し、濃度を維持するために頻繁な注入が必要となりました。夜間の植物呼吸、周囲の大根室での二酸化炭素濃度が1,200ppmを超えるピークに達したこと。

光の期間が始まる直後、二酸化炭素濃度は400ppm近くまで低下し、日中の急速な吸収を示しました。昼間はチャンバー温度が約25度、夜間は23度近くの設定温度にとどまりました。植物の蒸散が増加するにつれて、相対湿度は実験の過程で徐々に増加しました。

実験全体を通じて、周囲の二酸化炭素処理と極端な二酸化炭素処理の間、空気圧は一定でほぼ同じでした。私たちの手法は、宇宙生物学、マイクログリーン生理学、または植物の二酸化炭素上昇に対する反応に関心のある研究者に利用可能です。このプロトコルを実施する際には、病気予防のために無菌と衛生管理への注意が極めて重要です。

チャンバーは正常に機能しているか定期的に点検する必要があります。これらのチャンバーは、さまざまな二酸化炭素濃度が他の小型植物の生理学にどのように影響するかを調査するために使われる可能性があります。