주로 뿌리줄기를 통해 무성으로 번식하는 Typha latifolia는 광범위한 뿌리 시스템으로 인해 수집 문제를 야기합니다. 이 논문은 종자에서 T. latifolia를 재배하는 방법을 제시하여 실험실 재배를 용이하게 하고 무균 식물 성장 및 조기 미생물 생물 증강의 가능성을 제공합니다.
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주로 뿌리줄기를 통해 무성으로 번식하는 Typha latifolia는 광범위한 뿌리 시스템으로 인해 수집 문제를 야기합니다. 이 논문은 종자에서 T. latifolia를 재배하는 방법을 제시하여 실험실 재배를 용이하게 하고 무균 식물 성장 및 조기 미생물 생물 증강의 가능성을 제공합니다.
활엽수 부들 또는 일반 불러시로 더 일반적으로 알려진 Typha latifolia는 전 세계적으로 범위가 넓으며 북미 습지 생태계를 지배합니다. 북미에서는 다양한 종의 부들이 침입적인 것으로 간주되는 경우가 많지만, T. latifolia는 이 지역의 토착종으로 간주되며 대륙 전체에서 우세한 Typha 종으로 발견됩니다. 역사적으로 Typha는 식량 공급원에서 건축 자재에 이르기까지 다양한 기능을 수행해 왔습니다. 보다 최근에는 T. latifolia가 생물학적 정화 노력을 돕는 저명한 종으로 부상했습니다. 오염 물질 정화를 위한 건설 습지 처리 시스템(CWTS) 개발에 대한 관심이 높아짐에 따라 실험실 환경에서 부들을 재배하는 재현 가능한 기술이 필요합니다. 여기에 제시된 작업은 종자에서 T. latifolia의 성공적인 재배를 위한 다양한 성장 매개변수를 조사하고 테스트했습니다. Typha 종의 성공적인 발아에는 흉터화(종피 파열)가 포함되며, 이는 대규모 생산을 위한 기계적 기술을 사용하여 달성되었습니다. 초기 종자 확립은 첫 주 동안 낮은 영양 성장 조건을 선호하는 것으로 나타났고, 이식 후 생존율을 향상시키기 위해 다음 주에 비료를 도입하는 것으로 나타났습니다. 식물 시스템의 미생물 생물 증강을 위해 결과는 종자를 접종물에 담그면 뿌리 조직의 더 광범위한 집락화와 장기적인 박테리아 지속성으로 이어지는 것으로 나타났습니다. 미생물 집락화 성공률을 향상시키기 위해 표백제와 세제의 조합을 사용하여 최적화된 종자 살균 기술을 사용했습니다. 이 연구에서 설계된 무균 및 비멸균 성장 혈관은 다양한 조건에서 T. latifolia의 장기적인 성장을 지원합니다.
비용 및 에너지 효율적인 기술로서 건설 습지 처리 시스템(CWTS)은 환경 오염 물질 개선을 위해 상당한 인기를 얻었습니다 1,2,3. CWTS는 물리적, 화학적, 생물학적 공정을 사용하여 오염 물질을 제거, 변형 또는 안정화합니다. 화학적 회전율과 관련된 물리적, 화학적 과정은 CWTS의 기원 이후 잘 특성화되어 왔지만 식생의 영향은 대체로 수수께끼로 남아 있습니다2. 최근 몇 년 동안 식물이 폐수에서 잠재적인 우려가 되는 유기 및 무기 오염 물질을 변환하는 메커니즘을 이해하는 데 점점 더 중점을 두었습니다 2,4,5. 그러나 이와 같은 기계론적 연구는 많은 수의 거대 식물을 재배하고 각 식물이 동일한 성장 및 발달 단계에 있는지 확인하기 위해 종자에서 성장을 선호하는 능력에 의존합니다.
북미의 CWTS는 Typha, Scirpus, Juncus 및 Phragmites 종과 같은 이 지역의 자연 습지에 자생하는 식생을 사용하여 자주 설립됩니다 6,7. 식생의 선택은 또한 사용되는 건설된 습지에 따라 달라지며, 이는 깊이, 물 흐름, 기질 소싱 및 물 소싱(재순환 유무에 관계없이)이 다를 수 있습니다2. 마지막으로, 기후는 습지 식생에도 영향을 미치며, 서늘한 기후는 적응성이 증가하기 때문에 수중 식물을 선호합니다8. 티파 종은 환경을 빠르게 식민지화하고 다양한 환경 조건에 적응하는 능력으로 인해 깊은 지표 흐름 건설 습지에서 특히 관심이 있습니다 9,10.
최근 결과 검토에 따르면 Typha 종을 사용한 87개의 식물 독성 테스트 중 15개의 연구만이 종자에서 테스트 식물을 시작했으며 그 중 성숙한 식물의 성장을 조사한 연구는 단 1개뿐이었습니다11. 종자에서 부들 실험이 과소 대표되는 것은 실험실 연구를 위한 부들 재배를 설명하기 위한 프로토콜에 관한 문헌의 격차를 나타냅니다. 여기에 설명된 프로토콜은 멸균 및 비멸균 조건에서 종자에서 성숙한 식물까지 Typha latifolia 의 성장을 위한 심층적인 프로토콜을 제시함으로써 이러한 격차를 해소하는 것을 목표로 합니다. 또한, 이 논문은 조기 접종이 도입된 뿌리줄기 및 내생 미생물의 장기적인 지속성을 유지하는 데 도움이 될 수 있는 종자 단계에서 부들 종의 박테리아 생물 증강 기술에 대해 논의합니다.
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1. 종자 흉터
2. 비멸균 기술을 이용한 발아
3. 멸균 기술을 이용한 발아
참고: 다양한 종자 멸균 프로토콜을 테스트하고 비교했습니다. 완전히 멸균된 종자를 생산하는 동안 가장 높은 발아율을 생성하는 기술은 이전 프로토콜(13 )에서 수정되었으며 여기에 설명되어 있습니다.
4. 선택된 박테리아를 종자 접종
5. 토양에서 비멸균 부들 성장
6. 무균 묘목 성장
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그림 1은 부리가 제거된 불완전하게 흉터가 생긴 종자 및 흉터가 없는 종자와 함께 흉터 과정을 거친 Typha 종자의 표현을 보여줍니다. 혼합 시간이 주로 완전히 흉터가 있는 종자를 생산하기에 충분한지 확인하십시오.
종자를 흉터화하고 건조시킨 후 비멸균 발아 기술을 사용하여 종자의 생존력을 테스트해야 합니다. 7일이 지나면 씨앗의 최소 20%에 새싹 조직이 있는 새로운 라디칼이 있어야 합니다. 발아율이 낮으면 종자 생존력이 좋지 않거나 성장 조건이 부적절하다는 것을 나타낼 수 있습니다. 종자 살균은 더 높은 발아율을 생성하는 경향이 있습니다(그림 3). 살균은 종자를 화학적으로 더욱 흉터화하고 발아를 향상시키는 역할을 한다고 제안됩니다.
판에서 토양으로 이동할 때 묘목의 약 10%-40%가 생존해야 합니다. ...
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여기에 제시된 프로토콜은 실험실 응용 분야를 위해 종자에서 부들 종의 성장에 대한 자세한 가이드를 제공합니다. 부기는 뿌리줄기 절단에서 쉽게 번식할 수 있지만, 종자에서 식물을 시작하면 샘플 세트 내에서 유전적 변이가 가능하고 식물이 동일한 성장 단계에 있는지 확인하며 미생물 생물 증강 실험을 위한 조기 집락화의 기회를 제공합니다. 보다 침입적인 부들 종의 번식은 토착종의 이동을 촉진할 수 있으므로 수집되는 종을 정확하게 식별하는 것이 중요합니다14. 또한, 침입성 잡종은 종종 번식력이 감소하며, 증가된 뿌리줄기 활력은 교배 감소로 인해 유전적 다양성이 감소한 습지를 지배할 수 있게 할 수 있습니다15. 부들 씨앗은 온라인 소매점에서 구할 수 있지만 국제자연보전연맹(IUCN) 최적한 우려종으로 등재되어 있기 때문에 허가 없이 공공 토지에서 수확할 수도 있습니다
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AZ는 캐나다 자연과학 및 공학 연구 위원회(NSERC) CGS-M 대학원 상의 지원을 받았습니다. 뮌헨치 연구실의 CWTS 연구는 Genome Alberta 및 Genome Quebec과 협력하여 대규모 응용 연구 프로젝트(LSARP) 보조금(#18207)을 통해 Genome Canada의 지원을 받습니다.
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 0.2 & 마이크로; 멸균 필터 | VWR | 514-4126 | |
| 3′,5′-디메톡시-4′-하이드록시아세토페논 | 파이토테크 연구소 | S7777 | |
| 뚜껑이 있는 배양 상자 (77 mm & times; 77 mm & times; 97 mm) | 밀리포어 시그마와 nbsp; | V8505 | |
| 내열 실리콘 실란트 고온 | 임페리얼 제조 그룹 | KK0205 | |
| 실험실 밀봉 필름 | 밀리포어 시그마와 nbsp; | P7793 | |
| 무라시게와 스쿠그 미디어 | 파이토테크 연구소 | M401 | |
| 오르가노실리콘 계면활성제 | 파이토테크 연구소 | S7777 | |
| 식물성 식물과 nbsp; | 골드바이오테크놀로지 | P1003 | |
| 폴리소르베이트 20 | 로슈 | 11332465001 |
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