우주 비행 관련_CO2 농도 하에서 마이크로그린 생리학을 평가하기 위한 저비용 고가형 이산화탄소 성장 상자 건설 및 운영

우리는 3000ppm의 극심한 이산화탄소 농도가 식물 성장과 영양에 어떤 영향을 미치는지에 관심이 있습니다. 우리는 저비용, 극한의 CO2 챔버를 개발하고자 했습니다. 현재 극한의 CO2 농도를 유지할 수 있는 성장실은 거의 없기 때문입니다.

우선, 시술에 필요한 장비를 설치하고 켜세요. 벽, 천장, 문을 포함한 모든 비전자적 표면을 7.8밀리리터당 물로 준비한 SA-20 소독제로 닦아라. 챔버 문을 열어두고 하룻밤 동안 방어해 두세요.

오거 없이 0.25배 MS 기저염 매체를 4.3그램의 MS 염과 1g의 2-에탄설폰산 1리터를 탈이온수에 녹여 준비합니다. 1몰 칼륨 수산화물을 사용해 배지를 5.7로 조절하세요. 최종 4리터 용액으로 희석한 후 700밀리리터 알리코트를 1리터 병에 분배하세요.

그 후 증류수나 이온수가 담긴 오토클레이버 병에 씨앗 멸균과 세척을 위해 채우세요. MS 매체와 준비된 물을 액체 사이클로 30분간 오토클레이브합니다. 수경재배 상자, 도구, 용기를 알루미늄 호일로 감싸세요.

감싼 재료를 30분 건조 사이클로 오토클레이브하세요. 그리고 층류 후드에서 다음 단계를 수행하세요. 후드 안에서 무씨앗을 2% 표백제 용액(0.05% Triton X-100이 함유)에 넣고, 씨앗 현탁액을 실온에서 5분간 부드럽게 흔듭니다.

씨앗에서 표백제 용액을 빼내고 멸균수로 씨앗을 세 번 씻어내세요. 세척 후에는 씨앗을 멸균된 물에 하룻밤 담가서 균일한 발아를 촉진하세요. 다음으로 각 수경재배 상자에 멸균 0.25x MS 매체를 채워 펠트 표면에 약 1에서 2밀리미터의 액체가 묻도록 합니다.

펠트와 액체 사이에 공기 틈이 없는지 확인하세요. 멸균 겸자를 사용해 각 수경재배 상자의 펠트 위에 최대 30개의 무씨앗을 놓으세요. 씨앗을 겸자로 펠트에 부드럽게 눌러 넣고, 씨앗이 인서트의 팁 구멍 위에 중앙에 위치하도록 하세요.

발아 시 습도를 유지하기 위해 수경재배 상자마다 랩이나 멸균 뚜껑으로 덮으세요. 1차 이산화탄소 조절기를 약 10파운드/제곱인치로 설정하세요. 이제 천천히 이산화탄소 탱크의 메인 밸브를 열어보세요.

보조 스텝다운 조절기를 평방인치당 1파운드에서 3파운드 사이로 조정하세요. 벤치 탑 인큐베이터 챔버를 켜고 내부 온도를 23도로 설정하세요. 내부 팬이 제대로 작동하는지 확인하고, 적절한 공기 순환을 유지하기 위해 팬이 방해받지 않도록 하세요.

다음으로 Control_chamber_JoVE을 열어. Thonny의 py 코드. 조명 설정에서 이산화탄소를 확인하세요.

프로그램을 실행하세요. 그 다음 솔레노이드, 센서, 조명이 제대로 반응하는지 확인하세요. 환경이 안정되면 덮개가 있는 수경재배 상자를 각 챔버 안에 넣으세요.

챔버 문을 닫아라. 그리고 이산화탄소 농도가 3분에서 5분 이내에 설정된 지점으로 돌아오는지 확인하세요. 빛 간섭을 막기 위해 챔버 문 패널을 알루미늄 호일이나 암막으로 덮으세요.

식물 상태를 매일 확인하기 위해 덮개를 열고, 점검 후에는 테이프로 덮개를 읽으세요. 챔버 측정을 하루에 1에서 3회 RealVNC로 모니터링하거나, 고화질 멀티미디어 인터페이스 디스플레이를 통해 로컬로 모니터링할 수 있습니다. 습기 덮개를 덮은 채 씨앗이 발아하도록 3일에서 4일 동안 두고, 출현 시 코트 납이 보일 때까지 기다립니다.

대부분의 묘목 뿌리가 펠트 기질에 침투한 후 습기 덮개를 제거하세요. 시스템에서 생성된 이메일 알림에 신속히 대응하고, 이상 징후나 수동 개입을 기록하세요. 식물이 원하는 단계에 도달할 때까지 부화를 계속하세요.

성장 주기가 끝나면 챔버 문을 열고 식물을 챔버 밖으로 꺼내세요. 식물 가공은 바이오매스, 엽록소 또는 영양 분석과 같은 실험 목표를 위해 필요합니다. 컨트롤 스크립트를 멈추고 벤치탑 인큐베이터와 조명을 꺼.

Chamber_data_csv 환경 데이터 파일 이름을 바꾸고 이름을 바꾼 파일을 플래시 드라이브에 복사하세요. 챔버 내부의 응축수를 제거하고, 비전자식 내부 표면을 70% 에탄올로 닦아내세요. 챔버 문을 열어두고 챔버와 튜브가 마를 때까지 공기 펌프를 돌리세요.

마지막으로, 전원 멀티탭을 끄고 이산화탄소 탱크 밸브를 닫아 누출을 방지하고 연료를 절약하세요. 무 마이크로그린은 심은 지 10일 후에 일반적인 발달에 도달합니다. 이산화탄소 조절 시스템은 주변 및 극심한 이산화탄소 조건에 대한 목표 농도를 유지했습니다.

무 실험 중 평균 이산화탄소 농도는 주변 처리 시 백만분의 618, 극한 조건 처리 시 백만분의 3061 ppm이었습니다. 식물 질량이 증가함에 따라 무실 내 이산화탄소 농도는 낮 동안 변동성이 커져 농도를 유지하기 위해 자주 주입해야 했습니다. 야간 식물 호흡, 주변 무실 내 이산화탄소 농도가 1,200ppm을 넘는 피크까지 증가했습니다.

주변 챔버에서 빛 주기가 시작된 직후 이산화탄소 농도는 약 400ppm까지 떨어졌으며, 이는 낮 동안 빠르게 흡수되었음을 나타낸다. 두 조건 모두 낮에는 챔버 온도가 약 25도, 밤에는 23도 가까이 유지되었다. 무 실험 기간 동안 식물의 증산이 증가함에 따라 상대습도는 점차 증가했습니다.

실험 내내 주변 및 극한 이산화탄소 처리 간 기압은 일정하며 거의 동일했습니다. 우리의 방법은 우주 생물학, 마이크로그린 생리학, 또는 식물이 높은 이산화탄소에 반응하는 연구에 관심 있는 연구자들이 사용할 수 있습니다. 질병 예방을 위해 이 프로토콜을 수행하는 동안 멸균과 위생에 대한 주의가 매우 중요합니다.

방은 정상 작동을 위해 정기적으로 점검해야 합니다. 이 방들은 다양한 이산화탄소 농도가 다른 작은 식물의 생리학에 어떤 영향을 미치는지 조사하는 데 사용될 수 있습니다.