July 13th, 2016
여기에서는 식물 영양 연구를 위한 성공적인 수경재배 시스템을 구축하기 위한 따라하기 쉬운 프로토콜을 제시합니다. 이 프로토콜은 애기장대에서 광범위하게 테스트되었으며 특정 영양 요구 사항 또는 식물 성장 및 발달에 대한 비필수 요소의 영향을 연구하기 위해 다른 식물 종에 쉽게 적용할 수 있습니다.
다음 프로토콜은 실험실에서 수경 재배 시스템을 설정하기 위한 단계별 지침을 제공합니다. 이 프로토콜은 애기장대(Arabidopsis thaliana)에 최적화되었습니다. 수경 재배의 성공적인 확립에 기여하는 주요 요인 중 하나는 실험에 사용 된 묘목의 건강입니다.
따라서 기구, 종자 및 배양 배지의 살균은 오염 위험을 줄이는 데 중요한 역할을 하며 식물이 수경 재배 시스템에 이식되기 전에 좋은 출발을 할 수 있도록 합니다. 이 단계에서 표백제와 염산의 반응으로 방출 된 염소 가스는 종자의 표면을 살균합니다. 씨앗을 1.5ml 원심분리기 튜브에 옮기기 전에 연필을 사용하여 튜브에 라벨을 붙이고 씨앗을 식별합니다.
살균 중에 잉크가 바래질 수 있으므로 연필을 사용하는 것이 좋습니다. 또한 튜브의 캡을 Sharpie로 표시하십시오. 이 표시는 염소 가스가 방출되기 때문에 멸균 과정이 진행되는 동안 사라져야 합니다.
튜브당 권장 종자 용량은 약 100마이크로리터입니다. 라벨이 붙은 튜브, 캡을 데시케이터 또는 진공 챔버에 놓습니다. 데시케이터를 활성 화학 흄 후드에 놓습니다.
100ml 비커에 250ml의 표백제를 붓고 데시케이터에 넣은 다음 데시케이터의 밸브를 닫습니다. 뷰렛을 사용하여 표백제에 3ml의 12% 염산을 빠르게 추가합니다. 즉시 뚜껑을 닫으십시오.
살균이 4시간 동안 진행되도록 합니다. 다음은 4시간의 살균 후 활성 층류 후드의 건조제와 표백제를 제거한 건조기입니다. 빨간색 표시가 사라지면 충분한 양의 염소 가스가 생성되었음을 나타냅니다.
건조제의 뚜껑을 활짝 열고 살균된 씨앗을 최소 30분 동안 통기합니다. 그 후, 씨앗은 즉시 사용하거나 건조한 곳에 보관할 수 있습니다. 이 단계는 이식 단계 전에 건강한 묘목을 제공하는 데 도움이 됩니다.
이것들은 종자 판을 시작하는 데 필요한 항목입니다. 멸균 종자, 1/4 MS 매체 플레이트, 멸균 여과지, 밀리포어 테이프, 멸균 이쑤시개, 마커 펜, 알루미늄 호일. 먼저 원심분리기 튜브에서 멸균 여과지로 씨앗을 옮깁니다.
이쑤시개의 한쪽 끝을 약간 적시고 이 촉촉한 끝을 사용하여 여과지에서 씨앗을 집어 한천 표면에 놓습니다. 평방 센티미터당 약 하나의 씨앗 밀도로 접시를 가로질러 씨앗을 펼칩니다. 여기서는 단계를 보여주기 위해 몇 가지 씨앗만 사용하지만 씨앗으로 가득 찬 접시를 만들 수 있습니다.
식물의 나이를 추적하기 위해 접시 뚜껑에 날짜를 적으십시오. 미세 기공 테이프를 사용하여 플레이트 뚜껑을 플레이트 본체에 부착하십시오. 이 테이프는 또한 공기와 플레이트 내부의 미기후 사이의 수분 교환을 허용합니다.
알루미늄 호일을 사용하여 접시를 덮고 빛을 차단한 후 식물을 이틀 동안 냉장실에 두십시오. 발아 과정을 돕기 위해 더 긴 시간을 사용할 수 있습니다. 1/4 MS와 마찬가지로 수경 재배 용액도 준비 후 멸균해야 합니다.
우리는 Arabidopsis thaliana를 성장시키기 위해 다음과 같은 영양 용액을 성공적으로 사용했지만 특정 실험이나 다른 식물 종을 수용하기 위해 수정할 수 있습니다. 각 다량 영양소의 저장 용액을 다른 병에 준비하고 철-EDTA를 제외한 모든 미량 영양소를 한 병에 준비하는 것이 좋습니다. 실험 전에 10x 영양 용액을 준비할 수 있지만 고압 멸균하여 냉장실에 보관해야 합니다.
다음은 식물 홀더를 준비하는 데 필요한 재료입니다. 수경법 용기, 폼 보드, 종이 나이프, 코르크 보어, 멸균 폼 튜브 플러그, 핀셋. 먼저 용기의 크기를 측정합니다.
그런 다음 필요한 치수에 따라 폼 보드를 자릅니다. 이 경우 종이 칼이 도움이 됩니다. 폼 보드의 크기를 확인하면 용기에 잘 맞는지 확인하십시오.
작은 핀셋을 사용하여 보드를 잡습니다. 필요한 경우 폼 보드의 크기를 조정합니다. 연필을 사용하여 식물이 고정될 위치를 표시합니다.
코르크 구멍을 사용하여 폼 보드에 구멍을 만듭니다. 권장 밀도 : 10 센티미터 제곱 당 하나의 식물. 그런 다음 면도날을 사용하여 각 폼 플러그를 따라 자릅니다.
면도날을 사용할 때는 각별히 주의하십시오. 각 구멍은 폼 플러그로 채워집니다. 따라서 구멍의 크기는 플러그에 비례
해야 합니다.수경법을 설정하기 전에 두 개의 플러그를 탈이온수와 액체 오토클레이브에 담그십시오. 이제 묘목을 옮기고 공기 펌프를 설정하십시오. 이것은 작업 농도에서 수경 재배 용액입니다.
이것은 멸균 폼 튜브 플러그입니다. 그리고 이것들은 중간 접시 12 일 된 묘목입니다. 접시를 엽니다.
작은 핀셋을 사용하여 중간 플레이트에서 묘목을 부드럽게 당겨 빼내고 폼 플러그의 절개 부위를 따라 뿌리를 놓습니다. 묘목을 고정하는 폼 튜브를 폼 보드에 조심스럽게 끼우고 수경 재배 용액이 담긴 용기에 보드를 넣습니다. 원하는 수의 식물을 얻기 위해 이식을 계속하십시오.
폼 튜브 플러그가 수경 재배 용액에 적셔져 있는지 확인하십시오. 다음으로 소형 수족관 형 공기 펌프, 플라스틱 튜브, 수족관 버블 스톤, 밸브 시스템 및 공기 펌프가 필요한 폭기 시스템을 설정하는 방법을 보여 드리겠습니다. 먼저 에어 라인 튜브의 짧고 잘린 부분을 버블 스톤에 연결합니다.
그런 다음 스톤을 밸브 시스템에 연결하십시오. 그런 다음 밸브 시스템을 펌프에 연결합니다. 펌프를 활성화한 후 현장에 있는 사람이 밸브를 조정하여 공기 유량을 제어하고 있습니다.
공기 흐름은 뿌리 시스템에 손상을 주지 않고 산소를 공급할 수 있을 만큼만 되어야 합니다. 이제 묘목이 있는 폼 보드를 수경 재배 설정에 놓습니다. 용액에 도달하는 빛을 제한하고 조류의 성장을 제한하기 위해 용기 측면을 덮으십시오.
또한 새로 이식한 묘목을 건조시킬 수 있는 강렬한 빛을 방지하기 위해 용기 상단을 투명 캡으로 덮으십시오. 식물이 더 커지면 뚜껑을 제거하십시오. 식물 영양소에 관심이 있는 연구자들에게 수경재배 실험은 관심 원소의 농도를 조작하여 다양한 영양 조건에 대한 식물 반응을 테스트할 수 있는 이상적인 시스템을 제공합니다.
연구원은 영양 충분, 결핍 또는 독성 상태를 설정할 수 있습니다. 이들은 프로토콜에 설명된 대로 수경재배 시스템에서 자란 애기장대 묘목입니다. 식물은 수경 재배 용액의 조성을 변경하기 전에 수경 재배 시스템에서 3 주 동안 자라도록 허용되었습니다.
장면에 있는 사람은 식물에 치료를 하기 전에 수경 재배 용액을 갱신하고 있습니다. 독성 원소인 카드뮴의 원액을 사용하여 수경재배 용액을 스파이크했습니다. 이 실험에 사용된 카드뮴 농도는 20마이크로몰이었습니다.
용액이 준비된 후 식물은 용기로 돌아갑니다. 카드뮴에 노출된 처리 공장에서는 6일간의 처리 후 성장이 지연되고 백화증 증상이 나타났습니다. 새싹과 뿌리 바이오매스의 감소도 관찰됩니다.
이 그림은 다양한 농도의 아연으로 처리된 수경재배 시스템에서 자란 애기장대 식물에 대한 다른 실험을 보여줍니다. 42 마이크로몰보다 높은 아연 농도에서 자란 식물은 높은 아연 농도로 인해 성장이 지연되었습니다. 아연이 첨가되지 않은 식물은 7마이크로몰의 아연으로 자란 식물에 비해 아연 결핍으로 인해 성장이 지연된 것으로 나타났습니다.
결론적으로 이 수경 재배 시스템은 저렴하고 확장 가능합니다. 이를 통해 독성 요소에 대한 식물의 민감도를 테스트하거나 식물 영양소 요구 사항을 연구할 수 있습니다. 뿌리와 새싹은 모두 원소 분석 또는 유전자 발현 분석을 위해 별도로 관찰하고 수집할 수 있습니다.
이 기사는 식물 영양 연구에 최적화된 수경 시스템을 설치하기 위한 상세한 프로토콜을 제시합니다. 특히 Arabidopsis thaliana에 대한 연구에 초점을 맞추고 있습니다. 이 방법은 다양한 식물 종에 적용하여 영양 요구 사항과 비필수 원소가 성장에 미치는 영향을 조사하는 데 사용할 수 있습니다.
Hydroponic systems provide a controlled environment for studying plant nutrient allocation and responses to toxic elements, supporting early-stage target validation in agricultural biotechnology. The method enables mechanistic de-risking by isolating nutrient variables and quantifying phenotypic outputs, which informs lead identification for crop improvement programs. This approach enhances predictive confidence in preclinical models by allowing reproducible, scalable testing of genetic or chemical interventions under defined nutrient conditions.
The hydroponic method integrates into the discovery continuum from target validation through lead identification to preclinical testing, particularly for traits related to nutrient use efficiency and stress tolerance.