Методическая статья

Строительство и эксплуатация недорогой камеры выращивания углекислого газа с повышенным уровнем углекислого газа для оценки физиологии микрозелени при уровнях CO2, релевантных для космических полётов

580 просмотров

⸱

DOI:

10.3791/70050

⸱

17 апреля 2026 г.

 ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Department of Plant and Microbial Biology, North Carolina State University, 2Department of Molecular and Structural Biochemistry, North Carolina State University, 3NCSU Phytotron, North Carolina State University

В этой статье

Краткое содержание

Этот протокол описывает, как построить и эксплуатировать небольшую недорогую камеру для роста, способную поддерживать экстремальные уровни углекислого газа (exCO2) для экспериментов на растениях. Камера позволяет воспроизводить воспроизводимые исследования микрозеленой физиологии в условиях атмосферы, важных для космических полётов, используя однобортную компьютерную систему мониторинга и управления и пассивную гидропонную систему введения в воздух.

Аннотация

Уровни углекислого газа (CO2) на борту пилотируемых космических аппаратов обычно превышают 3 000 ppm, что значительно выше концентраций в атмосфере на Земле. Длительное воздействие экстремальногоCO2 (exCO2) при уровнях выше 3000 ppm может влиять на рост, физиологию и состав питательных веществ растений. Тем не менее, немногие лабораторные системы способны надёжно воспроизводить эти концентрацииexCO2 . Этот протокол описывает доступный и недорогой метод создания настольной камеры для роста, способной поддерживать стабильные уровниCO2 выше 3000 ppm для экспериментов на растениях.

Камера создаётся путём модификации настольного инкубатора с герметичным кабельным и газовым фитингом, автоматизированной системой подачи и вентиляцииCO2 , а также интегрированными датчиками температуры, влажности и давления. Система управляется недорогим одноплатным компьютером, использующим открытый код на Python для поддержания целевой концентрацииCO2 , регулируя соленоиды, которые вводятCO2 или выпускают камеру в ответ на системные показания. Индивидуальная пассивная вводная коробка поддерживает рост растений без необходимости активного полива, снижая необходимость открывать камеру и минимизируя колебания уровняCO2 .

Используя эту систему, мы успешно выращивали два вида микрозелени — редис (Raphanus sativus, растение C3) и амарант (Amaranthus cruentus, растение C4) — в условиях «окружающийCO 2» (минимум 400 ppm) и «МКС-подобногоexCO 2» (минимум 3 000 ppm). Камеры поддерживали стабильный уровеньCO2 , температуру и влажность на протяжении 10–14-дневных циклов роста. Эта воспроизводимая, актуальная для космических полётов системаCO2 предоставляет доступный инструмент для изучения реакций растений на экстремальные атмосферные условия и подготовки экспериментов к космическим полётам.

Введение

Растения будут играть важную роль в поддержании жизни человека во время длительных космических миссий, способствуя производству пищи, удовлетворяя потребности в питательных веществах и способствуя психологическомублагополучию. 1. Однако состав атмосферы пилотируемого космического аппарата или предполагаемых будущих жилых домов существенно отличается от земного. Международная космическая станция (МКС) регулярно испытывает уровниCO2 выше 3000 частей на миллион (ppm), что почти на порядок выше концентраций окружающей средына Земле 2. Уровни на МКС достигли 6 500 ppm. Эти экстремальные уровниCO2 (exCO2) могут влиять на физиологию, морфологию и состав питательных веществ растений. Однако эти уровниexCO2 выходят за рамки большинства экспериментов с повышенным уровнемCO2 , которые сосредоточенына диапазонах от 700 ppm до 1500 ppm, и, действительно, выходят за рамки того, что могут поддерживать большинство наземных камер роста растений. В результате последствия таких экстремальных условий остаются плохо описанными. Понимание реакции растенийна уровни exCO2, важных для космических полётов, крайне важно для обеспечения успеха космического сельского хозяйства и биорегенеративных систем жизнеобеспечения.

Микрозелень недавно стала перспективными культурами для питания астронавтов благодаря своему быстрому росту, малому отпечатку и высокой плотности питательныхвеществ 3,4. Эти культуры с коротким циклом могут обеспечивать свежие витамины и антиоксиданты, которые со временем разлагаются в запасах для космических полётов. В настоящее время разработанные блюда для астронавтов демонстрируют значительную потерю питательных веществ при длительном хранении. При измерении после трёх лет хранения при комнатной температуре витамины C ивитамин B 1 опускаются ниже рекомендуемого уровня, а витамины A иB6 также демонстрируют умеренноеснижение 5. Доступ к свежим, богатым питательными веществами микрозелени может помочь поддерживать здоровье экипажа во время миссий, продолжающихся несколько лет. Предыдущие исследования при умеренно повышенном уровнеCO2 (800–1 000 ppm) показали, что растения склонны накапливать больше углеродных соединений, включая углеводы, флавоноиды и витамин C, при этом снижая количество азотосодержащих соединений, таких какбелки 6,7. Другие исследования отмечали снижение засеивания семян, сдвиги экспрессии фотосинтетических ферментов и изменения элементного состава, особенно снижение железа, цинка имагния-8. Эти изменения состава свидетельствуют о том, что наличие углерода (в видеCO2) изменяет баланс между углеродом и азотом, а значит, и первичный и вторичный метаболизм. Таким образом, повышение уровняCO2 может иметь последствия для питательной ценности сельскохозяйственных культур, что является критически необходимым для здоровья астронавтов во время длительных космических миссий.

Гораздо меньше известно о том, как растения реагируют на уровниexCO2, встречающиеся в космических аппаратах, которые могут превышать 3000 ppm на МКС. Космические полеты и наземные аналоговые исследования отмечали аномалии роста при таких условиях, включая снижение расширения листьев, хлороз и изменение темповроста 2,9,10. Например, Brassica rapa, выращенный на борту МКС, имел жёлтые листья уменьшенного размера, что объяснялось уровнемexCO 2, а немикрогравитацией 9. Эти наблюдения подчёркивают, что реакции растений на уровниexCO2 — это не просто экстраполяция эффектов умеренно повышенногоCO2, а свидетельствует о различных физиологических и метаболических нарушениях. Однако немногие наземные системы роста могут поддерживать стабильные уровниexCO2, что затрудняет последовательное воспроизведение условий космического аппарата или тестирование генотипических вариаций растений в таких экстремальных атмосферах.

Чтобы решить это ограничение, мы разработали небольшую недорогую камеру, способную поддерживать стабильные, программируемые уровниexCO2 , имитирующие атмосферу космических аппаратов (см. рисунок 1). Эта система создаётся путём модификации настольного инкубатора и интеграции датчиков и электромагнитных клапанов, которые управляются недорогим одноплатным компьютером (SBC) с программируемыми контактами. Конструкция позволяет автоматизировать регулированиеCO2 и непрерывный мониторинг параметров окружающей среды, включая температуру, влажность и давление. Чтобы предотвратить быстрое истощениеCO2 из-за частого открытия дверей, мы внедрили пассивную гидропонную систему вводного отвода, поддерживающую рост микрозелени до 14 дней без дополнительного полива. Такая закрытая установка минимизирует помехи, обеспечивая при этом постоянную атмосферу.

Здесь мы описываем подробный, воспроизводимый протокол для строительства и эксплуатации камеры выращиванияexCO2 , а также для выращивания микрозелени в контролируемых, важных для космических полётов атмосферных условиях. Протокол включает этапы установки герметичных кабелей и газопроводных каналов, системы впрыска и вентиляцииCO2 , подключения датчиков к SBC, программирования кода управления exCO2 и сборки пассивной гидропонной системы запуска. Используя эту схему, мы демонстрируем успешный рост микрозелени редиса (Raphanus sativus, растение C3) и амаранта (Amaranthus cruentus, растение C4) как в условиях окружающей среды, так и в МКС-подобных условиях exCO2 . Платформа предлагает доступный и масштабируемый подход для изучения реакции растений на экстремальные атмосферные условия и подготовки экспериментов к космическим полётам.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

1. Установка кабелей и датчиков через заднюю часть настольного инкубатора и герметизация силиконовым герметиком (рисунок 2)

  1. Определите два участка на задней части камеры, свободных от проводки, электрических схем или компонентов вентилятора (см. расположение кабельных вводов на рисунке 1B для примера). Просверлите два отверстия в этих местах, немного больше внешнего диаметра кабельных вводов.
  2. Используя кабельные вводы диаметром примерно 10 мм (3/8 дюйма), обмотайте резьбу каждой вставка сантехнической лентой. Прикрутите одну вставка к наружной трубе диаметром 20 мм (OD), длиной 2,5 см (женское резьба National Pipe Thread (NPT)). Вставьте через просверленное отверстие от внешней стенки камеры и прикрепите ещё одну вставка с внутренней стороны (рисунок 3).
    ПРИМЕЧАНИЕ: Такая конфигурация обеспечивает герметичный проход через толстую камеру.
  3. Убедитесь, что резиновые шайбы вставка плотно закреплены с обеих сторон стены, затем нанесите силиконовый герметик вокруг точек соприкосновения со стенками камеры каждого кабельного вставка, чтобы герметизировать воздушные зазоры.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Все отверстия камер должны быть герметичными, чтобы уменьшить утечкуCO2 .
  4. Протяните четырёхжильный кабель данных через каждую вводную вводу, оставив достаточно длины для подключения SBC к датчикам.
  5. Затяните внутреннюю прокладку ввода кабеля, чтобы обеспечить герметичность. Ослабляйте и регулируйте кабель по мере необходимости, чтобы создать больше свободы для позиционирования датчика.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Маркируйте каждую жилку провода, чтобы обеспечить правильные соединения датчиков. Хотя достаточно паять проводов к датчикам, перемычка, винтовые клеммы или другие варианты быстрого подключения позволяют заменить провода и подключить их к контактам SBC.
  6. Подключите датчики температуры, влажности и давления воздуха (рисунок 2).
    1. Подключите провода одного четырёхжильного кабеля с датчиком температуры/влажности, затем подключите датчик давления воздуха к датчику температуры с помощью четырёхконтактных разъёмов.
    2. Подключите другой конец кабеля данных к SBC следующим образом: PWR — к выводу питания 3,3 В, GND — к контакту заземления, SDA — к GPIO 2 (I2C_SDA1), а SCL — к GPIO 3 (I2C_SCL1).
    3. Оба датчика закрепите на верхней стенке камеры с помощью взаимосцепляющихся клеевых полосок для удобства снятия при калибровке или очистке (рисунок 4).
  7. Подключите и позиционируйте датчикCO2 .
    1. Подключите датчикCO2 к второму четырёхжилищному кабелю передачи данных.
    2. Подключите другой конец к SBC следующим образом: PWR к 5V питания, GND к заземляющему выводу, RxD к GPIO 14 (UART_TxD), TxD к GPIO 15 (UART_RxD).
    3. Установите датчикCO2 на верхней задней стенке или надёжно поставьте его сверху на полке с помощью полосок Dual Lock.
  8. (По желанию, но рекомендуется) Подключите блок питания SBC к постоянно заряжающемуся резервному аккумулятору, чтобы предотвратить перезагрузку и обеспечить непрерывный учет данных датчиков.

2. Конструкция системы обработкиCO2 (рисунок 5)

ПРИМЕЧАНИЕ: Система обработкиCO2 регулирует концентрацию газа внутри камеры. Когда уровеньCO2 падает ниже установленной точки, SBC активирует электромагнитный клапан, выпускающий короткие всплескиCO2 в камеру. Когда уровеньCO2 превышает установленную точку, соленоиды вентиляции на короткое время открываются, чтобы вывести воздух из камеры. Воздушный насос с диафрагмой мощностью 2,75 л/мин циркулирует воздух через систему.

  1. Установите фитинги для перегородки.
    1. Просверлите два дополнительных отверстия в стене задней камеры (примерно 14 мм) для входных и выходных линийCO2 , немного больше, чем самая широкая часть фитинга, использованная на шаге 2.1.3.
    2. Модифицируйте фитинг переборки, отрезав стержу шланга с резьбовой стороны (рисунок 6). Прикрепите металлическую и резиновую шайбу и обмотайте резьбу сантехнической лентой.
    3. Прикрутите резьбовую трубу диаметром 3 см 8 мм к концу модифицированного фитинга перегородки, чтобы она протянулась через стенку камеры и изоляцию (рисунок 6).
    4. Герметизируйте модифицированные фитинги перегородки шайбовыми с каждой стороны и нанесите дополнительное слой силиконового герметика. Плотно прикрутите винты, чтобы создать герметичную герметичность.
  2. Соедините трубки, соленоиды, фильтр и воздушный насос с помощью гибкой трубки аквариумного класса (4,8 мм ID, 6,35 мм OD) (рисунок 7).
    1. Для входной линииCO 2 соединяйте компоненты с трубой следующим образом: расходомер — > соленоидный клапан CO2 — > Т-образный разъём > Т-образный разъём — > внешней стороны входной перегородки CO2 . Подключите первый Т-образный разъём к выходу насоса. Подключите второй T-образный разъём к соленоиду вентиляционного отверстия (рисунок 5).
    2. Соедините внешнюю сторону фитинга перегородки выхода воздуха следующим образом: выход воздуха — > Т-образный разъём — > ввод воздушного фильтра > воздушный насос. Подключите к этому Т-образному разъёму ещё один соленоид для вентиляции (рисунок 5).
    3. Внутри камеры прикрепите отрезок трубки длиной ~15 см к входной сторонеCO2 и ~30 см трубки к стороне выхода воздуха.
    4. Герметизируйте соединения силиконовым герметиком.
  3. Установите фитинги люер-замка. (Рисунок 7)
    1. Крепите зазубренные фитинги leur-lock на соединениях ключевых трубок для удобства регулировки и замены компонентов.
    2. Запечатайте каждое соединение шланга силиконом, чтобы уменьшить протечки.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Соленоиды обычно изнашиваются через несколько месяцев. Фитинги Luer-lock позволяют легко заменять и устраняют необходимость укорачивания труб при замене. Поэтому настоятельно рекомендуется добавлять эти фитинги в соленоидные соединения.
  4. Подключите питаниеCO2 и регуляторы.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Используйте полиэтиленовую трубку толщиной 6,4 мм (1/4 дюйма) между регуляторами бака и расходомером.
    1. С помощью ключа прикрепите первичный регулятор к баллонуCO 2 (установите регулятор на 10 psi), затем подключите следующим образом: первичный регулятор — > резьбовый соединитель push-to-fit — > полиэтиленовая трубка — > (опционально) push-to-fit T-connector (для нескольких камер) — > полиэтиленовая трубка — > резьбовый соединитель push-to-fit — > понижающий регулятор (установите регулятор на 1–3 psi) — >резьбовый соединитель push-to-fit — > полиэтиленовая трубка — > расходомер (рисунок 8).
      ПРИМЕЧАНИЕ: Несколько камер могут запускаться изодного бака CO2 массой 22 кг (50 фунтов) с помощью опциональных Т-образных соединителей между понижающими регуляторами для каждой камеры (рисунок 8).
  5. Подключите соленоиды к реле, управляемым SBC.
    1. Подключите входной соленоид CO2 (+) к положительному выводу блока питания 5 В, а соленоид (-) подключён к выводу 3 релеCO2 . Подключите клемму 4 релеCO2 к заземляющему проводу блока питания. Подключите клеммыреле CO 2 1 и 2 к GPIO 12 и земле на SBC соответственно.
    2. Подключите оба вентиляционных соленоида аналогично: каждый соленоид (+) подключён к блоку питания 5 В (+), а каждый (-) — к выводу 3 на реле вентиляции. Подключите клемму 4 этого реле к заземлению блока питания, а выводы реле 1 и 2 — к GPIO 17 и заземлению на SBC.
    3. Маркируйте каждое реле (например,«CO 2 input», «Vent»), чтобы помочь в устранении неполадок.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Соленоиды могут использовать один блок питания на 5 В, если подключены параллельно. Корректируйте код управления, если используете разные выводы GPIO.

3. Создание ламп для выращивания

  1. Выбирайте компактные светодиодные (LED) полосы, защищённые силиконовым покрытием, обеспечивающие спектр света, подходящий для роста растений и низкий тепловыделение.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Используемые нами специальные лампы для выращивания обеспечивают до 550 мкмоль·м-2,с-1 фотосинтетически активного излучения (PAR) на высоте поверхности гидропонных ящиков для выращивания (минимальная высота, достигнутая прорастающим сеянцем). Светильники представляют собой светодиодные ленты COB на 24 В с чередующимися диодами 2700K и 6500K.
  2. Подготовьте светодиодные ленты.
    1. Вырезать шесть полос светодиодов (примерно 25 см) на указанных производителем перекрёстках.
    2. Используйте лезвие бритвы, чтобы удалить силиконовое покрытие с медных подушек на каждом конце каждой полоски (рисунок 9).
      ВНИМАНИЕ: Будьте осторожны, чтобы избежать травм или повреждения светодиодной ленты. Работайте на разделочной доске.
    3. Нанесите небольшое количество припоя на каждую медную площадку, соединяя светильные ленты последовательно с помощью 3,5-сантиметровых проволок с жильным сердечником 22-G (от + до + и земля с заземлением) (рисунок 9).
    4. Припаяйте два провода диаметром 20–30 см на одном конце массива на каждой медной площадке для подключения к источнику питания.
      ВНИМАНИЕ: Используйте соответствующую защиту для глаз и паяйте под вытяжкой или в хорошо проветриваемом помещении. Работайте с термостойким ковриком.
  3. Установите фонари.
    1. Разместите светодиодную решетку снизу верхней полки внутри камеры для равномерного освещения по всей зоне роста (рисунок 10).
    2. Снимите клейкую подложку на светильниках и плотно прижмите полоски на место (рисунок 10).
    3. Покрыть открытые прокладки и провода электрическим силиконом, чтобы предотвратить коррозию и электрический шок.
    4. Когда силикон высохнет, разместите световую полку на верхнем встроенном кронштейне камеры.
  4. Подключите светодиодные ленты к системам питания и управления (рисунок 2).
    1. Проложите два дополнительных провода 22-G через один из кабельных вводов. Отрежьте их достаточно долго, чтобы подключить светильники к блоку питания и реле. Подключите их к длинным проводам одной из светодиодных полос с помощью разъёма Barrel или электрического быстрого подключения.
    2. Подключите светодиодный массив (+) к положительному выводу питания 24 В, светодиод (-) к клемме 2 реле света, а контакт 1 реле светового реле — к отрицательному выводу блока питания (рисунок 2).
    3. Подключите клемму 3 светового реле к SBC GPIO 21, а клемму 4 реле к контакту GND на SBC (рисунок 11).
  5. Закрепите длинные световые провода с помощью клеевых зажимов к стенке камеры, чтобы предотвратить нагрузку на припаянные соединения.
  6. Проверьте, что интенсивность света соответствует желаемой на поверхности растения с помощью PAR-метра. Измеряйте в 4–5 точках на высоте коробок гидропонной системы выращивания.

4. Установка программного обеспечения для управления камерой и системы сигнализации на SBC

  1. Скачайте код управления камерой (Control_chamber_JoVE.py, Дополнительный файл 1) и сохраните его в специальную папку на SBC (например, /home/pi/chamber/ ). См. https://www.raspberrypi.org/ для подробностей о первоначальной конфигурации SBC и навигации по его операционной системе.
  2. Установите необходимые библиотеки, указанные вверху скрипта Control_chamber_JoVE.py (serial, datetime, csv, board и т.д.), а также библиотеки для каждого сенсора. См. https://projects.raspberrypi.org/en/projects/generic-python-installing-with-pip для подробностей установки библиотек на SBC.
  3. Откройте Control_Chamber.py в Thonny (или аналогичном IDE на Python) для настройки параметров датчиков и ретрансляторов. Обновите назначения контактов в верхней части скрипта Control_chamber_JoVE.py, чтобы они соответствовали проводке реле температуры/влажности, давления иCO2 , установленных в разделах 1 и 2 (если проводка подключена как рекомендовано, изменения не требуются). См. https://thonny.org/ для подробностей об использовании Тонни.
  4. Определите минимальную заданную точку уровня CO2 и задайте параметры для фотопериода, температуры и порогов тревоги в конфигурационном блоке вверху скрипта Control_chamber_JoVE.py. Сохраните файл.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Все точки установки можно изменить, редактировав конфигурационный блок без необходимости переустановки программного обеспечения.
  5. Настройте сигнализацию по электронной почте.
    1. Создайте отдельную почтовую запись (например, MyPiAlarm@gmail.com) для автоматических оповещений.
    2. Введите учетные данные и адреса получателей в разделы «CO2 Alarm» и «Temperature Alarm» скрипта Control_Chamber.py и сохраните.
      ВНИМАНИЕ: Не используйте личный или профессиональный адрес электронной почты для отправки сообщений. Используйте выделенный аккаунт для защиты учётных данных и используйте пароль, специфичный для приложения.
  6. Работа тестовой камеры.
    1. Нажмите на иконку Run в Thonny, чтобы выполнить код.
    2. Убедитесь, что датчики сообщают о действительных показаниях и реле корректно переключаются при изменении уровняCO2 .
    3. Моделируйте условия низкого и высокогоCO2 и температуры, изменяя поток и настройки камеры. Убедитесь, что происходит автоматическая инъекция и вентиляция, а также срабатывают сигналы по электронной почте.
    4. Если показателиCO2 колеблются, проверьте на наличие протечек вокруг кабельных вводов или фитингов перегородки и при необходимости заново запечатывайте силиконовым герметиком по мере необходимости.
  7. Включить удалённый мониторинг
    ПРИМЕЧАНИЕ: Хотя SBC может работать «headless», подключение монитора через HDMI упрощает диагностику.
    1. Установите RealVNC Viewer или аналогичное приложение для удалённого рабочего стола на устройство, подключённое к той же сети, что и SBC. Смотрите https://www.realvnc.com/en/connect/download/viewer/raspberrypi/ инструкции по установке RealVNC.
    2. Включите VNC-сервер на SBC и подтвердите подключение. См. https://help.realvnc.com/hc/en-us/articles/360002249917-RealVNC-Connect-and-Raspberry-Pi#setting-up-your-raspberry-pi-0-0 инструкции по включению VNC Server.
    3. Используйте удалённый интерфейс для мониторинга состояния, настройки настроек или перезапуска программы.

5. Конструкция пассивной гидропонной системы отводов (рисунок 12)

ПРИМЕЧАНИЕ: Каждая пассивная гидропонная система вбивания использует стерильную коробку для пипеток объёмом 1000 мкл с съемной вставкой, оснащённой фитилем из фетра с бахромой, который забирает питательный раствор из нижнего резервуара в семена.

  1. Подготовьте корпус коробки.
    1. Выберите пустую коробку с наконечниками пипетки объёмом 1 000 мкл с съёмной вставкой.
    2. С помощью инструмента Dremel, ротационной пилы или дрели и пилы, вырежьте прямоугольное отверстие размером ~ 11 см на 7 см в верхней крышке.
  2. Вырежьте и подготовьте фетровый фитиль.
    1. Нарезал бамбуковый фетр на полоски шириной 34 см и 7,5 см. В качестве шаблона могут служить три вставки для держателей кончиков.
    2. Вырежьте восемь равномерно расположенных бахром по 14 см вдоль каждого длинного края фетровой полосы.
    3. Протяните каждую бахрому через ряд отверстий на коротких концах вставки держателя кончика, используя щипцы, чтобы бахромы свисали вниз, а необрезанный центр оставался плоским сверху.
    4. Убедитесь, что бахромы доходят до нижнего резервуара, когда вставка находится в коробке. Храните коробки сухими до использования.

6. Подготовка материалов для микрозеленого эксперимента

  1. Продезинфицируйте камеру, протирая все неэлектронные поверхности (стены, потолок, дверь и т.д.) дезинфицирующим средством SA-20 (вода 7,8 мл/л). Дайте камере высохнуть на воздухе на ночь с открытой дверью.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Этот шаг крайне важен для снижения риска развития патогенов во влажных условиях.
  2. Приготовьте базальную сольную среду 0,25x Murashige и Skoog (MS) без агара. Растворите 4,3 г солей MS и 1 г 2-(N-морфолино)этансульфоновой кислоты (MES) в 1 л деионизированной (DI) воды и скорректируйте pH до 5,7 с раствором 1M KOH. Разбавьте до 4 л. Раздайте 700 мл аликвотов (достаточно для одной гидропонной коробки) в бутылки по 1 л.
  3. Наполните автоклавируемые бутылки дистиллированной или деионизированной водой для стерилизации и промывания семян.
  4. Автоклавуйте как медиа MS, так и воду в жидком цикле на 30 минут.
  5. Оберните гидропонные коробки, инструменты и контейнеры алюминиевой фольгой. Автоклав работает в сухом цикле с 30-минутным временем высыхания и держите материалы завернутыми до размещения в ламинарном капюшоне.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Шаги 6.6–6.8 должны выполняться в ламинарной вытяжке для предотвращения загрязнения.
  6. Стерилизуйте семена
    ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол необходимо адаптировать в зависимости от вида растения. Ниже описан протокол, который работает для семян редиса и амаранта.
    ВНИМАНИЕ: Используйте перчатки, защиту для глаз и лабораторный халат во время работы с раствором отбеливателя.
    1. В ламинарной вытяжке добавьте семена в 2% раствор отбеливателя, содержащий 0,05% Triton X-100.
    2. Аккуратно встряхивайте 5 минут при комнатной температуре.
    3. Декантуйте раствор отбеливателя и трижды промывайте стерильной водой.
    4. После промывания замочите семена на ночь в стерильной воде, чтобы обеспечить равномерное прорастание.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Для этого исследования 8 мл 7,5% отбеливателя, 22 мл DIH 2O и 15 мкл поверхностно-активного вещества Triton X-100 в центрифугной трубке на 50 мл было достаточно для стерилизации четырёх коробок микрозелени редьки или амаранта.
  7. Наполните гидропонные ящики и посадите семена в ламинарный потоковый капюшон.
    1. Заполните каждую гидропонную коробку стерильной средой 0,25 MS, пока поверхность войлока не будет покрыта одним или двумя миллиметрами жидкости (~650 мл). Убедитесь, что между фелом и жидкостью нет воздушного зазора; Пробелы снижают укрепление саженцев.
    2. Используя стерильные щипцы, посадите до 60 амарант или 30 семян редиса в коробку. Аккуратно прижмите семена к фетру щипцем, убедившись, что они расположены над отверстиями для кончиков вставки.
    3. Накройте каждый посаженный ящик пищевой пленкой или стерильными крышками, чтобы поддерживать влажность во время прорастания. После накрытия коробки можно извлечь из стерильного капюшона.

7. Проведение эксперимента с микрозеленью

ПРИМЕЧАНИЕ: Включайте как минимум две камеры одновременно: одну под exCO2 , другую — в условиях окружающей среды в качестве управления. Чередуйте обработку между камерами на разных репликах для минимизации смещения камеры. Случайным образом назначайте (с помощью подбрасывания монеты или генератора случайных чисел) обработку каждой камере. Для следующего эксперимента поменяйте методы обработки в разные камеры.

  1. Установите первичный регуляторCO2 примерно на 10 psi, а вторичный «понижающий» регулятор(ы) на 1–3 psi. Медленно откройте главный клапан баллонаCO2 .
    ВНИМАНИЕ: Давление воздуха выше 5 psi повредит соленоиды. Не регулируйте регулятор «понижения» выше 4 psi.
  2. Запустите камеру и проверьте работоспособность.
    1. Включите камеры настольного инкубатора и установите внутреннюю температуру на 23 °C или желаемую температуру.
    2. Убедитесь, что внутренний вентилятор работает и не имеет препятствий, чтобы обеспечить циркуляцию воздуха. Убедитесь, что каждая камера уравновешена до 2 °C от установленной температуры перед посадкой.
  3. Откройте Control_chamber_JoVE.py код в Thonny, проверьте настройкиCO 2 и освещения (раздел 4.7), затем запустите программу. Проверьте, правильно ли реагируют соленоиды, датчики и светильники. Сохраните файл и запустите программу управления, нажав значок Run .
  4. Загрузите и прорастите посаженные ящики.
    1. Когда среда стабилизируется, разместите крытые гидропонные коробки внутри каждой камеры. Закройте дверь и убедитесь, что концентрацияCO2 возвращается к установленным значениям в течение 3–5 минут.
    2. Дайте семенам прорасти с влажными покрытиями на 3–4 дня, пока не появится появление семядоля, затем уберите влажные покровы, когда большинство корней проникли в фетровый субстрат.
      ПРИМЕЧАНИЕ: Если используете виды, отличные от редьки или амаранта, корректируйте время прорастания по мере необходимости, чтобы обеспечить равномерное проникновение корней в поверхность войлока перед раскрытием.
  5. Поддерживайте и контролируйте состояние камеры.
    1. Держите камеры закрытыми на протяжении всего эксперимента, чтобы поддерживать стабильный уровеньCO2 .
    2. Накройте дверные панели алюминиевой фольгой или пленкой, чтобы предотвратить световые помехи. Ежедневно открывайте фольгу, чтобы проверить состояние растения, и заново приклейте крышку скотчем.
    3. Мониторите показания один-три раза в день с помощью RealVNC или локально через HDMI-дисплей.
    4. Оперативно отвечайте на любые уведомления по электронной почте и фиксируйте аномалии или ручные вмешательства.
      ВНИМАНИЕ: Температура окружающей среды ниже заданной камеры может привести к конденсации в трубке. Если возникает конденсат, высушите и заново уплотните линии и фитинги перед повторным запуском, чтобы предотвратить перекрытия потока воздуха. Закройте клапан бакаCO 2 перед открытием труб.
  6. Собирайте растения и собирайте данные.
    1. В конце цикла роста откройте камеру и удаляйте и обрабатывайте растения по мере необходимости для экспериментальных целей (например, биомасса, хлорофилл или анализ питательных веществ).
    2. Остановите скрипт управления и выключите настольный инкубатор с освещением.
    3. Переименуйте chamber_data.csv, файл данных окружающей среды (например, Date_Species_3000vs400ppm.csv), и скопируйте его на флешку.
      ВНИМАНИЕ: Программа каждую минуту записывает данные в chamber_data.csv файл в домашней директории. Всегда переименовывайте этот файл при сохранении, чтобы избежать изменений в предыдущих наборах данных.
    4. Документируйте любые отклонения или неисправности оборудования во время забега.
  7. Очистка после эксперимента.
    1. Удалите конденсат и протрите неэлектронные внутренние поверхности 70% этанола.
    2. Оставьте дверцу камеры открытой и включайте воздушный насос, пока камера и трубка не высохнут.
    3. Отключите удлинители и закройте клапан бакаCO2 , чтобы предотвратить утечку и экономить газ.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

Два настольных инкубатора были успешно модифицированы для поддержания программируемых концентрацийCO2, подходящих для экспериментов с выращиванием микрозелени. Для каждого экспериментального запуска одна камера была запрограммирована для поддержания условий «exCO 2, подобных МКС» (минимум 3000 ppm), а другая — на «внутренний CO2» (минимум 400 ppm). Мы выращивали микрозелень редиса и амаранта в течение 10 и 14 дней соответственно (рису...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

Этот протокол обеспечивает воспроизводимый и экономически эффективный метод выращивания растений при экстремальных концентрацияхCO2 (exCO2) примерно 3000 ppm, сопоставимых с теми, что обнаружены на Международной космическойстанции 2. Система модифицирует настольный инкубатор, объединяя систему экологического контроля на базе SBC с пассивной гидропонной системой роста, чтобы поддерживать рост растений до двух недель без ручного полива или откр...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Раскрытие информации

Ни у одного из авторов нет конфликтов интересов, связанных с описанной выше работой.

Благодарности

Мы хотели бы поблагодарить студентов-научных ассистентов Макайлу Дестафино, Эмили Деттмер и Элли Салтье за помощь в подготовке среды, стерилизации семян и измерении растений. Благодарим технический персонал фитотрона NCSU за инструменты, материалы и советы. Это исследование было профинансировано грантом NASA (80NSSC23K0344) и стипендией NC Space Grant для студентов бакалавриата, присуждённой Саманте Рюкейс.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
Полиэтиленовая трубка диаметром 1/4 дюймаЛоузhttps://www.lowes.com/pd/EZ-
FLO-1-4-in-Inner-Diameter-x-25
-ft-Полиэтилен-трубка/1000180497		Используйте для подключения CO2 регулятора для снижения регуляторов.
2-(N-морфолино)этансульфоновая кислота (MES)Fisher ScientificBP300-100Буферный агент в растворе удобрений.
Источник питания 24 В для освещения и bbsp;Желай добрых намеренийLPV-35-24Используйте блок питания для освещения в зависимости от характеристик света.
Градуированный цилиндр объёмом 25 млКоул ПармерUX-34502-70Для измерения жидкостей для раствора для стерилизации семян.
250 мл стеклянного градуированного цилиндра — автоклав для стерилизацииFisher Scientifichttps://www.fishersci.com/shop/
products/pyrex-cylinders-single
-white-enamel-metric-graduatio
ns-18/085524D		Для измерения среды MS при загрузке гидропонных коробок. Бренд не важен.   
Кремниевой герметик 388 электрического классаAmerican Sealants, Inchttps://meridianadhesives.
com/products/asi-388/		Используется для изоляции освещения и герметизации камеры. Другие бренды подходят, но убедитесь, что он электрического класса, если используется на светильниках. Неэлектрический класс подходит для остальной части патронника.
70% этанолAvantor71002-508Используется для дезинфекции вытяжки и камеры роста.
8K диафрамный насос — версия 110 В/60 ГцБоксер8KИспользуется для циркуляции воздуха между камерой, входом CO2 и вентиляционной системой. 120 долларов на момент покупки.
Кабель переменного тока для   НасосGE https://www.homedepot.com
/p/GE-8-ft-Replacement-Cord
-Set-with-Polarized-plug-on-
1-End-Black-54435/203735885		Бренд и компания не имеют значения
Adafruit LPS35HW водостойкий датчик давленияАдафрутПродукт #:4258Используется для измерения давления воздуха.
Точный датчик температуры и влажности Adafruit Sensirion SHT40АдафрутПродукт #:4885Используется для измерения температуры и влажности.
Регулируемые ключиAce Hardwarehttps://www.acehardware.com
/отделы/инструменты/ручные инструменты/
ключи/2299329		Используется для крепления регуляторов
Алюминиевая фольгаCostcohttps://www.costco.com/p/-/
kirkland-signature-reynolds-
foodservice-foil-12-in-x-100
0-ft/100116721?langId=-1		Для накрытия контейнеров во время автоклава.
Аквариумная трубка — 1/4" OD, 3/16" IDAmazonhttps://www.amazon.com/dp/B0DLNH81LJ/Используйте для подачи CO2 в камеру
Разъёмы трубок для аквариума — полипропиленAmazonhttps://www.amazon.com/AQU
ANEAT-Аквариум-Авиакомпания-Коннектикут<бр/> эктор-Пластик/дп/B08LMZ86QC/		Использовался для разделения и соединения аквариумных трубок
Различные машинные винтыAmazonhttps://www.amazon.com/AETTL-
Ассортимент-Нержавейка-Ассорти-
Phillips/dp/B0B428NP2L/ref=sr_
1_2_sspa?crid=FQ8XLSW2WZE6
& keywords=assorted%2Bmetric%
2Bbolts%2Band%2Bnuts& qid=16
92727621& s=промышленные & sprefix=
assorted%2Bmetri%2Cindustria
l%2C159& sr=1-2-спонсоры& sp_cs
d=d2lkZ2V0TmFtZT1zcF9hdGY& th=1		Использовался для крепления компонентов к колыфовой доске.
Резервная батарея с USB-выходомВольтовые системыV25Используется для питания Pi для поддержания питания во время кратковременных отключений электроэнергии.  Любая USB-батарея с пропускной зарядкой подойдет.
Микрозелень из бамбукового фетра вырастает в коврике (10" x 100 футов)VegBedhttps://www.vegbed.com/products
/vegbed-bamboo-microgreens-roll-10in-x-100ft		Используется для фитиля для выращивания.
Разъёмы Barrel Jack — 10 штукAmazonhttps://www.amazon.com/dp/B079RBL339/Используется для подключения электрических компонентов к питанию.  Точный бренд не имеет значения.
Стакан — 2 LФишерCLS10002LИспользуется для создания медиа.  Вам понадобится два, чтобы получить 4 литра в сумме.
Benchmark Scientific H2200-HC MyTemp Mini IncubatorBenchmark ScientificH2200-HCКамера модифицирована под этот протокол. Убедитесь, что у вас есть версия с управлением отоплением и охлаждением. 850 долларов на момент покупки.
Отбеливатель — 7,5% Хлороксhttps://www.clorox.com/
Products/Clorox-Performance
-Bleach-with-Cloromax/		Используется для стерилизации семян.  Бренд не имеет значения, но выбирайте версию без духи и наливных средств.
Фитинг переборки — 3/16 дюймаANPTGHThttps://www.amazon.com/AN
PTGHT-Thru-Bulk-Bulkhead-F
ittings-Aquarium/dp/B08SCDC28R/		Используется для прохождения труб через камеру
Поднос для столовойAmazonhttps://www.amazon.com/Carlisl
e-CT121605-Caf%C3%A9-Stan
dard-Cafeteria/dp/B008BLINFE/		Под каждую камеру устанавливался лоток для уловления конденсата, который вытекал при открытии.  Точный бренд не имеет значения.  Она должна быть больше площади камеры, но не закрывать дверь.
Центрифуга — 50 мл, стерильнаяFisher Scientific339653Используется для хранения семян во время и после стерилизации.
CO2 сигнализация (опционально)Amazonhttps://www.amazon.com/
DP/B09MRX4F12/		Опционально, но рекомендуется для обнаружения внешних утечек в системе CO2.  Предотвращает опасные уровни CO2 в камерном помещении.
CO2 Регулятор   - низкое давлениеAmazonhttps://www.amazon.com/gp/
Aw/D/B01BPQDG62		Точный бренд не имеет значения.  Но давление должно снижаться где-то между 1 и 4 psi.   
CO2 баллон — 50 фунтовAirGashttps://www.airgas.com/product/
Газы/углекислый газ/p/CD%2050S		Меньший танк, вероятно, можно было бы использовать.  Просто его нужно будет менять чаще.
Crimper Грейнджер806FA9Для крепления обжимных разъёмов к проводам
Цифровой датчик давления (по желанию)Amazonhttps://www.amazon.com/Pressure
-Разъём-Протектор-Ухарбур-0-
200psi/dp/B0783PYQ27		Для считывания настройки давления регулятора низкого давления.  Требуется батарея AAA. В качестве альтернативы можно использовать аналоговый датчик без питания.
Вскрытие щипцев — автоклав для стерилизацииFisher Scientific13-812-39Манипулировать стерилизованными семенами.  Бренд не имеет значения.
Двойные блокирующие клеевые полоски3MSJ3560Используется для крепления датчиков по бокам камеры.
Пустые 1000 и микро; Коробки с наконечниками пипетки LДженеси24-160RИспользуйте дремель, чтобы удалить большую часть верхнего прямоугольника крышки. Бренд не имеет значения, но некоторые могут содержать больше жидкости, чем другие.  Новые коробки Genesee вмещают меньше жидкости, чем старые.   
Разъёмы для обжима клемы вилки — 22-16 AWGAmazonhttps://www.amazon.com/Baomain
-Изолированный-терминал-22-18-калибр/
dp/B01B17DL0G/		Используется для подключения проводов к реле.  Точный бренд не имеет значения.
Стеклянная бутылка — 1 лМиллипор СигмаCLS13951L-1EAИспользовался для содержания аликвотов стерильных носителей 0,25x MS.
Регулятор бака Harris CO2  Грейнджер5KZ48Установлен на 10 psi.  Обратите внимание, что этот регулятор отделен от второго «понижающего» регулятора.   
HDMI-кабель на microHDMI-кабель (опционально)Amazonhttps://www.amazon.com/KELink-
Совместимый с алюминием с камкордом
r-малина/dp/B0C3LR54C3/		(По желанию) Чтобы подключить Pi к HDMI-монитору для просмотра показаний senor
Тепловой пистолетAmazonhttps://www.amazon.com/MAXXH
EAT-Ручное тиснение-обёртка
-MF300L/dp/B09P66LLMW/		Для плавления термотермоусадки на месте, чтобы изолировать провода. Бренд не имеет значения.
ТермоусадкаAmazonhttps://www.amazon.com/560PCS-
Термоусадка-Трубка-Эвентроник/dp/
B072PCQ2LW/ref=sr_1_4?crid=21
4VBYLN60TGD& ключевые слова=тепло+
усадка+трубка& qid=1685586705& s
prefix=heat+sh%2Caps%2C143& sr=8-4		Нужно было утеплить провода. Точный бренд не имеет значения.  Рекомендуем брать разнообразный набор разных диаметров.
Встроенный фильтр для защиты насосаГрейнджер794F21Установите выше диафрамного насоса, чтобы защитить его от мусора и конденсата
ПеремычкиAmazonhttps://www.amazon.com/Elegoo-
EL-CP-004-Multicolored-Breadbo
ard-arduino/dp/B01EV70C78/ref=
sr_1_1?keywords=raspberry+pi+j
umper+wires& qid=1685586340& sr=8-1		Нужно было связать элементы с pi.  Точный бренд не имеет значения.
Датчик CO2 FRSensair030-8-0010Используется для обнаружения уровней CO2 в камере. $60 на момент покупки.
Лабораторная лентаМиллипор СигмаBAF134620300Для маркировки контейнеров и приклеивания фольги к двери камеры
Светодиодная лента — COB, 24 ВСверхяркие светодиодыhttps://www.superbrightleds.com
/светодиодные полоски-и-бары/COB-серия-L
ED-лента-лампы/5м-тунец
бле-белый-КОБ-LED-лента-свет-КБ
-серия-светодиод-лента-свет-2700k-6500
K-IP20-24V		Используйте пользовательский свет для выращивания.  Другие белые светодиодные ленты, скорее всего, подойдут, но используйте PAR-метр для регулировки плотности полосок для достижения нужной интенсивности света.
Замок Luer на 3/16 шланговых шиповых фитингов — полипропилен — женкаAmazonhttps://www.amazon.com/Femal
e-Luer-Lock-4-8mm-Hose/DP/B08GQDBY46/		Использовался для крепления часто меняемых деталей к трубкам.
Замок Luer на 3/16 шланговых фитингов — полипропилен — мужской и nbsp;Amazonhttps://www.amazon.com
/адаптер-шприц-мужско-лю
r-дюйм-люэр-коннектор-комплект/d
p/B0C1FV8NGL/		Использовался для крепления часто меняемых деталей к трубкам.
Магнитный перемешиватель (опционально)Миллипор СигмаZ282456Используется вместе с тарелкой для смешивания медиа с рассеянным склерозом. Можно использовать ложку.
Магнитная перемешивательная пластина (опционально)ФишерS194615Используется для растворения солей в среде.  Можно также использовать ложку.
MS SaltsКессонMSP01Используется как гидропонный раствор. Разбавить до 0,25 x.   
Иглоносые плоскогубцыГрейнджер2078216Раньше удерживал провода при пайке
Нитриловые перчаткиДженесиhttps://www.geneseesci.com/
product/x-gen-nitrile-gloves-
без порошка/		Для защиты рук при работе с отбеливателем и для стерильной техники. Бренд не имеет значения.
Расходомер O2ЦЗЯАНЬШУНhttps://www.amazon.com/JIAW
ANSHUN-0-1-1-5LPM — Флоуметр
— Соединитель-Конектор/dp/B01N0UWZ2T		Используется для контроля потока CO2 в камеру.
Пипеттор — 20 и микро; L и чаевыеМиллипор СигмаEP3124000040-1EAДля измерения TritonX для стерилизации семян.  Бренд не имеет значения.
Пластиковая плёнкаCostcohttps://www.costco.com/p/-/kirkl
и подпись-стретч-тайт-пластика<бр/> с-фуд-обертка-12-in-x-3000ft/100300513		Используется для накрывания ящиков во время прорастания семян для повышения влажности и улучшения укрепления растений.
Пластиковая колышковая доска (19"D x 5"W x 12"H)Amazonhttps://www.amazon.com/SWAN
LAKE-Пластиковые панели
-Гараж/dp/B0BGS3C41N/		Компоненты, провода и трубки были прикреплены к колышке для удобства перемещения и организации. Точный бренд не имеет значения.
Блок питания с разъёмом для ствола — 5V 2AAmazonhttps://www.amazon.com/Acloro
l-100-240V-Универсальный преобразователь
-Трансформатор/dp/B099RBBTWY
/ref=sr_1_4?crid=XKSME1C2
86OE& keywords=5v%2Bpower
%2Bsupply& qid=1683217539&
s=hi& sprefix=5v%2Bpower%2
Bsupply%2Ctools%2C93& SR=
1-4& th=1		Используется для питания соленоидов. Точный бренд не имеет значения.
Прецизионная цифровая шкалаФишерFB30786159Используется для измерения солей MS и MES.
Push-to-connect от 1/4 дюйма до 1/4 дюйма NPTAmazonhttps://www.amazon.com/CE
KER-Connect-Fittings-Pneu
matic-Connectors/dp/B07XBHYP3B/		Используется для подключения трубок диаметром 1/4 дюйма к регулятору бака
Нажатие с нажатием на уголок 3/8 дюйма NPTAmazonhttps://www.amazon.com/Q
olekog-Pneumatic-Connec
t-PL-3-8-N2/dp/B0B59JXMRW/		Раньше подключал трубку диаметром 1/4 дюйма к регулятору понижения (можно использовать и прямой разъём, в зависимости от конфигурации).
Push-to-connect T-образный разъём — 1/4 дюймаAmazonhttps://www.amazon.com
/dp/B07TV3JS9Q/		(по желанию) при разделении линии диаметром 1/4 дюйма из CO<>sub бака между двумя камерами.
Быстрые разъёмы для больших проводовXHFB086J49D1JНеобязательно, но полезно для временного соединения проводов.
Raspberry Pi 4 стартовый набор на 2 ГБ — 32 ГБКанакитPI4-2GB-STR32F-C4-BLKУправляет датчиками и реле.  110 долларов на момент покупки снаряжения.
Raspberry Pi OSФонд Raspberry Pihttps://www.raspberrypi.
com/software/		Операционная система для pi.
RealVNC ViewerRealVNChttps://www.realvnc.com/en/
Connect/download/viewer/raspberrypi/		Используется для удалённого мониторинга показаний PI.
Семена красного гранатового амарантаСемейные семена Марииhttps://www.marysheirloomseeds
.com/products/red-garnet-amaranth		Убедитесь, что семена взяты с недавнего участка семян.
Семена редиса Red King F1Семена Джонниhttps://www.johnnyseeds.com/
овощи/редька/дайкон-ко<бр/> реан-редис/красный король-2-f1-ра<бр/> dish-seed-4173.html		Убедитесь, что семена взяты с недавнего участка семян.
Эстафеты uxcellASH-10 DDУправляет соленоидами и источником питания.
Дезинфекционный агент SA-20Южное сельское хозяйство#10501Фунгицидный очиститель для камеры роста.  Избегайте распыления электронных деталей.
Защитные очкиFisher Scientific19-130-2089Рекомендуется для защиты глаз. Бренд не имеет значения.
Отвёртка — несколько битГрейнджер6XW12Раньше разбирали камеру и прикручивали детали во время строительства.
Силиконовый коврикAmazonhttps://www.amazon.com/K
aisi-Изоляция-Пайка-MA
intenance-Электроника/dp/B073RFB6BX/		(По желанию, но рекомендуется) Чтобы защитить рабочие поверхности от тепла при пайке
Маленький монитор с HDMI-подключением (по желанию)Amazonhttps://www.amazon.com/LON
CEVON-7-Raspberry-1024X6
00-Speakers-Earphone/dp/B06XQJVXHL/		Необязательно, но иногда полезно при настройке или мониторинге пи. Мы рекомендуем использовать существующий HDMI-монитор, который у вас уже есть, но если нужен недорогой вариант, дайте ссылку на недорогой вариант.
Небольшой набор отвёртокAmazonhttps://www.amazon.com/Screw
driver-FIXITOK-Отвёртки-Pe
ntalobe-Different/dp/B093372MGD/		Используется для отключения мелких винтов
Разъёмы для Raspberry Pi PicoАдафрутПродукт #:5583Опционально использовать вместо шнуров.
Пайка — без свинца, сердцевина канифолиAmazonhttps://www.amazon.com/Dia0
-032in-0-11lb-Precision-Electr
onics-Пайка/dp/B07Q167J
98/ref=sr_1_5?crid=17RNDW
GBX6X5O& Ключевые слова=Lead+F
REE+Solder& qid=1692729157
& sprefix=lead+free+solder%
2Caps%2C160& sr=8-5		Нужно было подключить провода к лампам. Для этого подходит любой припой без свинца с канифольным сердцевином.
ПаяльникAmazonhttps://www.amazon.com/Wel
ler-120V-Пайка-Железо-гало/
dp/B0962SX47X/ref=sr_1_4?c
rid=NE9BVDKLETUL& keyw
ords=weller+пайка+железо& qi
d=1692727772& s=промышленные & s
prefix=weller+soldiering+iron%
2Cindustrial%2C190& sr=1-4		Нужно было подключить провод к лампам. 
Фитинг из нержавеющей стали — 20 мм OD, 16 мм ID, 2,5 см длина (3/8 дюйма x 3/8 дюйма женская резьба NPT)Amazonhttps://www.amazon.com/
GP/AW/D/B08SCL8VRS		Используется для протяжения кабельных вводов через изоляцию коробки
Фитинг из нержавеющей стали — 8 мм диаметра/12 мм OD, длина 3 см (женская резьба M8 с обеих сторон)Amazonhttps://www.amazon.com/
GP/AW/D/B09ZS17WYB		Используется для протяжения фитинга перегородки через изоляцию коробки
STEMMA QT / Qwiic JST SH 4-пиновый кабель — длиной 50 ммАдафрутПродукт #: 4399Используются для соединения датчиков друг с другом.
STEMMA QT / Qwiic JST SH 4-контактный кабель на премиальный мужской разъём — длина 150 ммАдафрутПродукт #: 4209Используется для подключения датчиков к пи.
Стерильная DI-водаСоздано на местеСоздано на местеВоды Autoclave DI при цикле L30.
Сетевой фильтр/удлинительAmazonhttps://www.amazon.com/GE-
Удлинитель-Розетка-Удлинитель-
14092/dp/B00DOMYL24/		Используйте для защиты компонентов камеры от скачков напряжения.
Тефлоновая сантехникаAmazonhttps://www.amazon.com/
Дюймы-сантехники-сантехники-
сантехник - герметизация/dp/B091913Z7F/		Герметизация резьбы разъёмов
Thonny (Python IDE) — должен идти с предустановленной системой на piТонниhttps://thonny.org/Раньше редактировал и запускал программное обеспечение управления камерой.
TritonX-поверхностно-активное веществоFisher Scientifichttps://www.fishersci.com/
Магазин/продукты/triton-x-100
-термо-научный/AAA16046AE		Для улучшения покрытия семян отбеливающей водой во время поверхностной стерилизации.   
Uxcell миниатюрный соленоидный клапан 2 направления обычно закрытый DC5V 0,22A водяной воздухuxcella19051000ux0811Для патронника нужны три, и мы рекомендуем иметь несколько запасных под рукой.
Водонепроницаемый кабель с прохождением пакета  МАКЕРЕЛЕ‎ NPT(38)Box4A-BИспользуется для создания герметичного прохода проводов в камеру. Использовал кабельные вводы диаметром 3/8 дюйма.
Провод — многожильный, с силиконовой изоляцией, 22 GAmazonhttps://www.amazon.com/Fermerry
-Многожильный-Электрический-Оловленный-Медный/
dp/B089CQHRDT/ref=sr_1_1?
crid=PEFEI7BQBPNB& ключевые слова
=22%2Bgauge%2Bwire& qid=168
5586908& sprefix=22Bguage%
2Bwire%2Caps%2C144& SR=8-1& th=1		Нужно было связать элементы с pi.  Точный бренд не имеет значения.
Проволока для снятия проволокиAmazonhttps://www.amazon.com/Southwire
-Оборудование-S1626STR-Stranded-Stripping/dp/B00LQMRS7O/		Используется для резки и снятия изоляции проводов для освещения и других электрических соединений
Зип-стяжкиAmazonhttps://www.amazon.com/HAVE
-ME-TD-Cable-Ties/dp/B08TVLYB3Q/		Использовался для органайзера проводов и крепления трубок к соленоидам. Точный бренд не имеет значения, но нужны мелкие размеры.

Ссылки

  1. De Micco, V., et al. Plant and microbial science and technology as cornerstones to Bioregenerative Life Support Systems in space. Npj Microgravity. 9, 69(2023).
  2. Georgescu, M. R., Meslem, A., Nastase, I. Accumulation and spatial distribution of CO2 in the astronaut's crew quarters on the International Space Station. Build Environ. 185, 107278(2020).
  3. Boles, H. O., et al. build and testing of hardware to safely harvest microgreens in microgravity. Gravitat Space Res. 11 (1), 1-14 (2023).
  4. Poulet, L., et al. Large-Scale crop production for the Moon and Mars: Current gaps and future perspectives. Front Astron Space Sci. 8, 733944(2022).
  5. Cooper, M., Perchonok, M., Douglas, G. L. Initial assessment of the nutritional quality of the space food system over three years of ambient storage. Npj Microgravity. 3, 17(2017).
  6. Poorter, H., Navas, M. L. Plant growth and competition at elevated CO2: On winners, losers and functional groups. New Phytol. 157 (2), 177-198 (2003).
  7. Prior, S. A., et al. A review of elevated atmospheric CO2 effects on plant growth and water relations: Implications for horticulture. Hortscience. 46 (2), 15-162 (2011).
  8. Dong, J., et al. Effects of elevated CO2 on nutritional quality of vegetables: A review. Front Plant Sci. 9, 924(2018).
  9. Burgner, S. E., et al. Growth and photosynthetic responses of Chinese cabbage (Brassica rapa L. cv. Tokyo Bekana) to continuously elevated carbon dioxide in a simulated Space Station "Veggie" crop-production environment. Life Sci Space Res. 27, 83-88 (2020).
  10. Levine, L. H., et al. Physiologic and metabolic responses of wheat seedlings to elevated and super-elevated carbon dioxide. Adv Space Res. 42 (12), 1917-1928 (2008).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

CO2CO2

Похожие статьи