Abstract
전자 디바이스 및 고전압 전선은 자기장을 유도한다. 1,300-2,500 가우스 (0.2 테슬라)의 자기장 (. 브라 시카 라파 var에 perviridis를) 정원 봉선화 (봉선화), 미즈나 (브라 시카 라파 VAR. 자포니카), Komatsuna의 씨앗을 포함하는 배양 접시에 적용하고, Mescluns되었다 (다닥 냉이 속 sativum ). 우리는 배양 접시에서 자석을 적용했다. 응용 프로그램의 4 일 동안, 우리는 줄기와 뿌리 길이가 증가하는 것이 관찰했다. 자기장 치료 (N = 10)를 실시한 그룹 팔일 (p <0.0005)의 합계 대조군 (N = 11)와 비교하여 성장의 1.4 배 빠른 속도를 보였다. 이 비율은 이전 연구에서보고 된 것보다 20 % 높은 수준이다. 튜 불린 복잡한 선은 점을 연결하지 않았지만, 연결 지점은 자석의 응용 프로그램에 발생합니다. 이것은 비정상적인 배열을 제어 수단에서 완전한 차이점을 보여줍니다. 그러나 정확한 원인은 확실하지 않다. 이 입술자석을 적용 성장 증강 ULTS는, 성장 속도 향상과 생산성을 향상하거나, 정적 자기장을인가함으로써 식물의 발아 속도를 제어 할 수 있음을 시사한다. 또한, 자기장은 식물 세포의 생리적 변화를 일으킬 수 성장을 유도 할 수 있습니다. 따라서, 자기장 자극은 비료의 사용을 회피 할 수 있다는 것을 의미 화학 비료와 마찬가지이다 가능한 효과를 가질 수있다.
Introduction
발아는 모 (1)의 형성을 초래 식물의 성장이다. 특정 조건에서 종자 발아가 시작되고 배아 조직 성장을 재개. 그것은 발아 효소를 활성화하기 위해 씨앗을 수화로 시작합니다. 종자 1,2- (페트리 접시 나 시험관) 시험 관내에서 발아 유도 될 수있다.
정적 자기장은 로렌츠 힘 3,4의 방법으로 이온 전하와 분자의 움직임을 일으킬 특수 부대입니다. 로렌츠 힘이 형성 될 때 자기장 하에서 이온화 또는 청구 대상 이동한다. 모든 재료는 양자와 전자로 구성되어 원자로 형성된다. 자기장이 존재하게되면, 정적 또는 교류 여부는 충전 재료의 이동에 영향을 미친다. 이것은 또한 식물 세포 내 분자 상태에 영향을 미치는 물 분자에 적용됩니다. 이전 연구에서, 전자기 코일을 사용했다펄스 자기장을 생성하고 'Komatsuna'식물 과목 5로 선정되었다. 본 연구에서는 자석은 정적 자기장이 로렌츠 힘의 확장 연구와 유사한하지만 다른 효과를 제공하는 데 사용되었다 생성.
상기 자기장의 주파수보다는 극성 식물 발아를위한 중요한 요소이다. 자기장의 주파수가 약 10 Hz의 때 이전 연구 최대 발아 속도 제어에 비해 20 % 이상이라고 제안했다. 필드가 역행 방식으로 분리 할 때, 성장 속도가 5를 손상시켰다. 정자기장은 주로 6 발아 및 뿌리 성장 7 초기 성장 6-8에 상당한 효과를 갖는다.
본 연구에서 우리는 자기장을 사용함으로써 농작물의 생장을 조절하는 가능성을 조사하는 고정 자석을 사용했다. 특히, D보고자자계인가의 특정 조건이 문헌에 언급 된 것보다 더 높은 수준으로 성장 속도를 높일 수 있는지 etermine. 식물의 발아 초기 성공적으로 자기장을 이용하여 증가 될 수있는 경우 또한, 화학 비료의 사용을 피할 수있다.
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Protocol
1. 초기 설정
- 농업 식물 종
- 사용 정원 봉숭아 (봉선화), 미즈나 (브라 시카 라파 VAR. 자포니카), Komatsuna (브라 시카 라파 var에. perviridis), 및 Mescluns (다닥 냉이 속 sativum) 씨.
참고 : 봉선화 balsamina (정원 봉선화 또는 로즈 봉선화)는 인도 네이티브 종입니다; 몇 회원은 미얀마에 있습니다. Komatsuna (브라 시카 라파 var에. perviridis 또는 komatsuna)는 일반적인 순무와 같은 종의 변종이다. 정원 유채과 야채 (다닥 냉이 속 sativum)은 분류 학적 물냉이와 겨자 관련이 허브의 일종입니다. 그들은 상업적으로 5,7를 사용하는 비슷한 맛과 향기를 가지고있다.
- 사용 정원 봉숭아 (봉선화), 미즈나 (브라 시카 라파 VAR. 자포니카), Komatsuna (브라 시카 라파 var에. perviridis), 및 Mescluns (다닥 냉이 속 sativum) 씨.
- 플랜트 문화
- 문화 정원 봉숭아 (봉선화), 미즈나 (브라 시카 라파 var에. 자포니카), Komatsuna (브라 시카 라파 var에. perviridis), 및 Mesclun100 mm 직경 (100 파이) 페트리 접시에서의 (다닥 냉이 속 sativum) 씨. 하나의 플레이트는 종의 하나의 유형이 포함되어 있는지 확인합니다.
- 배양 조건의 경우, 셀룰로오스 수건에 씨앗을 배치합니다. 트리플 증류수에 수건과 씨앗을 담가. 측정하고 65-75%에 이르기까지 습도, 실내 실험실 RT가 18 ~ 25 °의 C인지 확인합니다 (섹션 3.1.2를 확인하시기 바랍니다).
- 씨앗의 수, 문화, 정원 봉선화 10 ± 1 씨앗, 미즈나의 50 ± 10 씨, Komatsuna 330 ± 20 씨, 그리고 Mescluns의 380 ± 20 씨앗하십시오. 65-75%에 이르기까지 습도 18 ~ 25 °의 C로 측정 동일한 조건을 사용하여 (섹션 2.1.1를 확인하시기 바랍니다).
참고 : 모든 실험은 실험실에서 규정 된 습도 및 온도 범위에서 실내 조건에서 수행 하였다. 습도와 온도가 정적 않았지만 자석 투여군 및 제어를 위해 동일한 조건을 제공 하였다.
네 농업 식물 (2) 문화
- 실험 절차
- 제어 및 자석 적용 그룹의 공장과 문화 조건 종의 섹션 1.2.3)을 따릅니다.
- 정원 봉선화의 100 파이 요리의 하단에 1,750 ± 350 가우스 (10,000 가우스 = 1 테슬라)의 세 개의 자석을 적용합니다. 프로그램하는 동안, 세 개의 자석은 종자와 직접 접촉하지 않고, 페트리 접시의 플라스틱 하부로 분리되도록. 씨와 자석 사이의 직접 거리 2-4mm해야합니다. 네 농업 식물 168 시간 (7 일)에 대한 자석을 적용합니다.
- ) 동일 2.1.2의 모든 단계에 이어, 정원 봉선화 문화 판의 하단에 상단과 다른 자석 (마주 S의 측면에 두 개의 자석, 위로 하나 (향 N 측) 상향)을 적용한다.
주 : 기둥 정원 봉선화에서 다르게 적용됩니다. 모든 환경이 방향을 제외하고 동일하지만, 극 방향은 성장 변화에 대한 연구에 중요한 요인으로 간주되지 않습니다자속. 정원 봉선화에 대한 N과 S 극 응용 프로그램의 목적은 극 방향이 관리하기 어려울 수 필드에서 사용하기에 실용적인 능력을 볼 수 있었다.
정원 봉선화 3. 튜 불린 염색
- 규제 빛 조건과 자석 응용 프로그램
- 48 시간 동안 100 밀리미터 판의 바닥 (N 극이 위를 향하도록) 단계 1.2.2에서 조건을 사용하여 두 개의 자석을 배치합니다.
주 : 빛의 수정 내용은 문화 요리는 인큐베이터에서 플라스틱 선반에 배치했다. 인큐베이터는 어두운 곳에서 48 시간 동안 25 ° C에서 빛을 차단하고 유지 온도를 사용 하였다. 결국,이 조건으로 인해 성장 길이의 높은 변형이 실험에서 사용되지 않았다.
- 48 시간 동안 100 밀리미터 판의 바닥 (N 극이 위를 향하도록) 단계 1.2.2에서 조건을 사용하여 두 개의 자석을 배치합니다.
- 식물 염색
- 4 % 파라 포름 알데히드 0.1 M의 단계 3.1.2)와 동일한 조건에서 재배 (줄기와 뿌리 포함) 전체 봉선화 SPP 두 번 꽃 식물을 수정인산염 완충액 (pH 7.4) 15 분.
- 봉선화 시료를 제거하고 완충액 (PBS 2 % 말 혈청 / 1 % 소 혈청 알부민 / 0.1 % 트리톤 X-100, pH를 7.5) 차단시에 2 시간 동안 담가. 15 분 동안 PBS에 침지하여 봉선화 샘플을 씻으십시오.
- 이중 면역 염색의 경우, 함께 샘플을 품어 차 항체, 안티 - 알파 튜 불린 (1 : 1,000), O / N 4 ° C에서.
- 샘플을 제거하고 씻어 10 분 동안 한 번 PBS로 샘플을 담그지. 사용 안티 - 마우스 IgG (1 : 400) FITC 공액 25 ° C에서 2 시간 동안 배양 이차 항체와.
- PBS에서 샘플을 담그고 24 웰 플레이트의 하단에 전체 샘플을 슬립 커버. 튜 불린 방향을 관찰하기 위해 기존의 형광 현미경을 사용하여 이미지를 얻습니다 (λ = 550 nm의, 100X, 200X와 400X로 확대).
주 :이 경우, 상기 자석은 처리 군 (N = 10) 및 제어 (N = 11)만을 비 암 조건에서 배양 정원 발삼 (봉선화)에 대해 확인 하였다.
4. 데이터 수집 방법
- 네 농업 식물 성장의 시간 경과 만들기
- (이 모든 디지털 카메라에서 수행 될 수있다)에 오토 셔터를 설정하여 10 분 간격으로 식물의 사진. F 3.2 조리개와 400에 ISO 값을 설정합니다.
- 7~10일에 대한 700-900 사진을 수집합니다. 배터리가 소진 될 수 있기 때문에 전선으로 카메라를 연결합니다.
- 클릭 (재료 및 장비 표 참조) 영화 제작 소프트웨어 스트리밍 라인에서 시간적으로 각각의 사진을 놓아 사진을 드래그합니다. 30 ~ 40 초의 영화 전체에 각각 0.045-0.05 초 동일한 기간에 스트리밍 라인에 넣어. 연대 기적 순서대로 각 화상을 선택과 더 어두운 간격이 없도록 확인한다.
- 단계 4.1.3 후, 30 ~ 40 초 시간 경과 비디오 슬라이드로 컴파일 영화를 보장하고 렌더링을 클릭하고 .MPEG 또는 .AVI 형식으로 저장하는 소프트웨어에서 재생 버튼을 클릭합니다. 크기 엄마를위한rkers, 사진의 측면에 캐나다 분기, 미국 페니 및 센티미터자를 사용합니다.
- 통계 분석 (11, 12)에 대한 t의 - 테스트 및 상자의 플롯을 수행합니다.
참고 : 다섯 숫자 요약 그룹이 하한 (L) Q1과 같은 값을 계산하는 데 사용되었다 - Q3 +로 - [1.5 × (Q3 Q1)]와 높은 한도 (H) 값을 [1.5 × (Q3 - Q1) ]. 이 방법은 길이 데이터 컬렉션 11 단계 1.2.2로 통합 하였다. L 및 H 값은이 범위 밖에서 관찰 된 데이터 요소로 간주 될 수있는 특이점 수단 T 분포 플롯의 99 %의 면적을 나타낸다. 묘목 (12)의 높이의 차이를 분석하기 위해 사용되었다 -test 박스 플롯과 학생 t.
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Representative Results
튜 불린 염색은 분산 또는 제어 (도 2)에 비해 자석의 존재하에 성장한 식물 구조를 얇게했다. 또한, Komatsuna (브라 시카 라파 var에. perviridis) 및 Mescluns (다닥 냉이 속 sativum)를 포함하여 농업 식물 칠일 시간 경과 연구는 자석이 식물의 초기 성장 (그림 3) 정적 자기장을 증가 파생 된 것으로 나타났다.
이러한 결과는 자기장에 노출 된 그룹 현저한 증가 변화 (도 1)을 가지고 있음을 시사한다. 어두운 환경에서 자란 식물은 빛 기존의 조건이 7 일 경과 실험에 적용 할 것을 제안 차이를 보이지 않았다. 대표적인 3 농작물이 연구에서 사용되었지만, 더 많은 식물이 사용될 수 있었다. 작물 및 기타 식물을 사용하여 조사 할 수있다동일한 프로토콜. 본 결과는 1.4 배 증가, 40 %가 나타났다 반면 이전의 연구에서, 성장 속도는 20 % 증가 하였다. 따라서, 정적 인 자기장 자석의 응용 프로그램은 자기 펄스를 교대로 적용보다 더 효과적이었다.
전하 어떠한 분자 구조 3,4 영향을받을 수 있기 때문에 자기장의 영향을 결정하는 것은 복잡 할 수있다. 정적 자기장은 배양 셀룰로오스 타워 티슈 봉선화의 초기 성장 속도에 영향을 보였다. 값은 통계적으로 유의 한 상기 제어의 약 1.4 배의 증가율이었다. 튜 불린 세포 신장 성장 9시 식물 구조를 유지하기 위해 필수적이다.
정원 봉선화 1. 성장 그림. (A) 암 조건 하에서 한계 하였다 정자기장 처리 가든 봉선화의 성장; 빛 (도시의 유일한 대표 사진)에 노출되었을 때 그러나, 식물은 빠르게 성장했다. 빛에 노출되는 경우 (B)는, 3 일에, 높이의 차이 (p <0.01, 양면의 t -test) 유의 하였다. (: 위 측정 표준 오차의 경계 **) (C) 각 개별 공장의 높이가 7 일까지 높았다. 다크 조건은 자기장의 효과는 호르몬과 연관 될 수 있음을 나타냅니다 차이를 유도하지 않았다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
정원 봉선화와 그림 2. 튜 불린 염색자계인가시 자기장의인가 후 동산 봉선화의 성장 속도로 증가한다. (A) 정원 봉선화는 튜 불린 구조의 분산 분포를 보였다. 이 발견은 (아마도 액틴과) 튜 불린 같은 성장 체포 단백질 구조는 정적 자기장에 의해 영향을받는 것을 나타냅니다. (B) 평균 증가율은 대조군보다 1.4 배이며, 평균 높이가 자기장을 처리 한 군에서 높게 나타났다. 이 도면의 확대를 보려면 여기를 클릭하세요.
그림 3. 자기장이 Mescluns의 성장 (다닥 냉이 속 sativum, 전면) 및 Komatsuna (브라 시카 라파 var에. perviridis)을 촉진. 시드 저녁을 먹다plemented 페트리 접시는 1750 ± 350 가우스의 자계로 처리하고 10 분의 경과 기간 7 일 동안 관찰 하였다. 시간 경과 비디오는 11 시간 각 15 조각으로 절단 하였다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
보충 비디오 1 :. 정원 봉선화 (봉선화) 정원 봉선화 (봉선화 balsamina) 씨 보충 페트리 접시는 1,750 ± 350 가우스의 자기장 치료 후 10 시간 경과 간격으로 7 일간 관찰의 성장 timelapse에 분. 비디오는 30 분 영화로 재 배열했다. 이 동영상을 보려면 여기를 클릭하십시오. (다운로드 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭합니다.)
보충 비디오 2 :. 세중에서 자란 3 식물의 생장 비교 미즈나 (. 브라 시카 라파 VAR 자포니카), Komatsuna (. 브라 시카 라파 var에 perviridis), 및 Mesclun (다닥 냉이 속 sativum) 씨가 100 mm 직경에 표시됩니다 (100 파이 ) 페트리 접시. 정원 봉선화의 것과 동일한 조건에 따라 3 종 자석의 효과가 광범위 농업 식물에서 관찰되는 것으로 나타났다, 이는 개별적으로 평가 하였다. 이 동영상을 보려면 여기를 클릭하십시오. (다운로드 마우스 오른쪽 버튼으로 클릭합니다.)
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Discussion
모든 조건에서, 자석은 배양 접시에서 적용되어야한다. 본 연구는 농작물의 대표 정원 발삼에 초점 여러 농업 종 씨앗 성장률 자계의 영향을 조사했다. 예를 들면, 튜 불린 염색 루트에 분자 수준의 변화를 평가 길이 증식의 자계의 영향을 제시 골격 마이크로 구조 정원 줄기 발삼에 대해 수행 하였다. 모두, 자석의 N 극과 S 극이 장기 (7-10 d)를 이용하여 정원 봉선화 후속 연구에 적용 하였다. 세 가지 다른 종, 미즈나 (브라 시카 라파 VAR. 자포니카), Komatsuna (브라 시카 라파 var에. perviridis), 및 Mesclun (다닥 냉이 속 sativum)는, N 극 중심의 자석으로 처리 하였다. 이것은 또한 정적 자기장 자체가 아니라 극 초기 성장 개선의 주요 요인임을 확인했다. 또한, 종의 증가 수에 대한 지원을 제공합니다농업 식물 자석 파생 초기 성장 촉진의 광범위한 적용.
이러한 영양, 습도, 온도 및 빛과 같은 많은 요인, 식물 성장 (3)의 속도에 영향을 미칠 수있다. 이러한 각각의 치료에서 일정하게 유지되었다. 영양 보충은 트리플 증류수에 배양하여 제외되었다. 우리는 첫 번째 빛 - 실험에 대한 제어는 처음에 어두운 상태에서 인큐베이터에 정원 봉선화 수행 하였다. 어두운 환경에서 성장 패턴은 빛 환경의 것과 달랐다. 따라서, 우리는 (모든 실험군에서 빛의 동일한 금액을 사용) 조명 조건에서 후속 실험을 실시했다. 튜 불린 염색의 경우, 정원 봉선화는 통제 된 조건 (트리플 증류수, 온도 18 ~ 25 ℃로, 습도 65 % -75 %)에서 성장했다. 7-10-D 후속 연구의 다른 실험은 동일한 "널 (null) 조건 : 더 영양"없었다 조지아에 사용되는 것과 조건rden 봉선화 (트리플 증류수, 온도 18 ~ 25 ℃로, 습도 65 % -75 %). 우리가 정량적으로 상기 자기장이 특정 종에 한정되지 않고, 농작물에 범용 성장 촉진 효과가 있는지 여부를 조사하기 위해 종의 수 및 자석 프로그램의 지속 시간이 증가 된 상기 자석 응용에 대하여, 우리는 전략을 이용했다. 이 아이디어는 정원 봉선화 (봉선화), 미즈나 (브라 시카 라파 VAR. 자포니카), Komatsuna (브라 시카 라파 var에. perviridis) 및 Mescluns (다닥 냉이 속 sativum)를 이용하여 조사 하였다.
이 현상의 기초 분자 부분적 튜 불린 염색 실험 9-11에 의해 밝혀졌다하지만 추가 조사는 실용 상 필요하다. 정확한 자기 출원은 자석 자체의 침식에 의해 습기 환경에 제한 될 수있다. 자계가 물리적 농작물의 생장을 향상시킨다. 그러나, 생의 영양 함량도 증가 증명하지 않습니다. 식물의 화학적 컨텐츠 또한 분석은 자기장의 사용은 비료의 효과와 유사한 효과를 가지고 있는지 여부를 결정하기 위해 수행되어야한다. 이것은 또한, 본 연구에 사용 된 증류수를 사용하여 영양분이 제공되는 환경뿐만 아니라 영양소 - 널 조건에서 평가 될 수있다. 질 (종류, 강도 등)을 적용 자석의 양뿐만 아니라, 비용 등의 애플리케이션을 복잡 또 다른 문제가있을 수있다. 전체 작물 분야에 걸쳐 다수의 자석을 적용 비쌀 수있다.
우리의 결과는 정적 자계인가의 발아율 여러 재배 식물 종의 초기 성장 속도를 촉진하는 것이 시사한다. 이러한 결과는 정적 자기장이 식물 성장, 특히 식물의 발아 6 및 7 뿌리 성장에 심각한 영향을 미치고 있음을 보여준다.자기장의 주파수가 약 10 Hz에서 5-6 일 때 이전 연구 최대 발아 속도가 20 % 이상이라고 제안했다. 자계인가의 4 D 중, 줄기 및 뿌리 길이는 증가 하였다. 자기장 치료 (N = 10)를 실시한 8 그룹 D (p <0.0005)의 전체에서 대조군 (N = 11)보다 성장의 1.4 배 이상의 비율을 보였다. 이 속도는 펄스 자기장 6-9을 사용한 이전 연구에서 발견 된 것보다 20 % 높았다.
이러한 연구 결과를 고려할 때, 유전자 발현 및 규제는 자기장 (10)에 관찰 된 응답 뒤에 잠재적 인 메커니즘의 해명 향후 실험에서 연구해야한다. 우리의 결과는 자기장의 적용 가능성 세계적인 식품과 빈곤 문제를 해결하는 데 도움이 될 작물의 성장 속도를 증가시킬 수 있음을 시사한다. 또한, 자기장의 응용 프로그램에 유용 할 수 있습니다화학 비료의 사용을 감소시킨다.
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Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Static magnets | JIM | 2000Gauss | |
| 2% horse serum/1% bovine serum albumin/0.1% Triton X-100 | Sigma-Aldrich | Merged with 55514 | Blocking buffer |
| Primary antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-8035 | a-Tubulin |
| Secondary antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-2010 | FITC-conjugated anti-mouse IgG |
| time lapse photographic techniques | Manually controlled | ISO value 400 & aperture F 3.2 | |
| Sony Vegas Pro 13.0 | Sony |
References
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