Typha latifolia(Cattail)의 배양 및 미생물 생물증강을 위한 최적화된 방법

Summary

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.

Abstract

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.

Introduction

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 <....

Protocol

1. 종자 흉터

1. 부들 씨앗은 2023년 가을(북위 51.11312°, 서경 114.39381°)에 캐나다 앨버타주 캘거리의 습지에서 공급되었습니다. 가을에 부들 꽃차례를 모아 사용할 때까지 어두운 곳에 종이 봉지에 보관하십시오. 아직 줄기에 있으면 봄에 꽃차례를 모으지만 종자 회복이 감소합니다.
2. 정원 가위를 사용하여 꽃차례 바닥에서 ~2cm 떨어진 식물 줄기를 자릅니다. 꽃차례에서 씨앗을 뽑아 블렌더의 부피가 약 4분의 1이 될 때까지 실험실 블렌더에 넣습니다. 이것은 압축되지 않은 약 250mL의 종자입니다.
3. 블렌더에 수돗물 500mL를 채웁니다. 블렌더에 10cm의 헤드스페이스를 유지하십시오. 중저속으로 20초 동안 블렌딩한 후 즉시 큰 1L 비커로 옮깁니다. 결과 용액은 점성이 있어야 합니다.
4. 이 종자 물 슬러지 약 100mL를 블렌더로 다시 옮기고 블렌더에 400-600mL의 신선한 수돗물을 채웁니다. 중고속으로 20초 동안 블렌딩한 후 즉시 신선한 1L 비커로 옮깁니다.
5. 비커에 수돗물을 800mL까지 채우고 최소 60초 동안 그대로 둡니다. 흉터가 있고 생존 가능한 부들 씨앗은 비커 바닥으로 가라앉고 ....

Results

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. .......

Discussion

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

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
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