Abstract
dispositivos eletrônicos e fios de alta tensão induzem campos magnéticos. Um campo magnético de 1,300-2,500 Gauss (0,2 Tesla) foi aplicado a placas de Petri contendo sementes de Garden Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) e Mescluns (Lepidium sativum ). Nós aplicamos ímãs sob o prato de cultura. Durante os 4 dias de aplicação, observou-se que o comprimento do caule e raiz aumentou. O grupo submetido a tratamento de campo magnético (n = 10) mostrou um 1.4 vezes mais rápido taxa de crescimento em comparação com o grupo de controlo (n = 11) num total de 8 dias (p <0,0005). Esta taxa é 20% maior do que a relatada em estudos anteriores. As linhas complexas de tubulina não têm pontos de conexão, mas os pontos de conexão ocorrer após a aplicação de ímãs. Esta diferença mostra completa a partir do controlo, o que significa arranjos anormais. No entanto, a causa exacta permanece por esclarecer. estes resÜLTS de intensificação do crescimento da aplicação imans sugerem que é possível aumentar a taxa de crescimento, aumentar a produtividade, ou controlar a velocidade de germinação de sementes de plantas através da aplicação de campos magnéticos estáticos. Também, os campos magnéticos pode causar alterações fisiológicas em células de plantas e podem induzir o crescimento. Portanto, a estimulação com um campo magnético pode ter efeitos possíveis que são semelhantes aos dos fertilizantes químicos, o que significa que o uso de fertilizantes pode ser evitado.
Introduction
A germinação é o crescimento de uma planta que resulta na formação de plântulas a 1. Sob certas condições, começa a germinação das sementes e nos tecidos embrionários retomar o crescimento. Ela começa com hidratação para a semente, a fim de activar enzimas para a germinação. As sementes podem ser induzidas a germinar in vitro (em uma placa de Petri ou tubo de ensaio) 1,2.
Campos magnéticos estáticos são forças especiais que causam movimentos de moléculas com cargas iônicas por meio da força de Lorentz 3,4. força de Lorentz é formado quando um ionizados ou acusadas objeto se move sob um campo magnético. Todo o material é formado com os átomos que são compostos de electrões e protões. Quando os campos magnéticos tornam-se presentes, se é estático ou alternada, que afeta o movimento do material carregado. Isto também se aplica às plantas e moléculas de água, que afeta a condição molécula intracelular. Em um estudo anterior, foram utilizados bobinas eletromagnéticaspara gerar campos magnéticos pulsantes, e as plantas 'Komatsuna' foram escolhidos como os indivíduos 5. No presente estudo, o ímã gerados campos magnéticos estáticos foram usadas para dar uma efeitos semelhantes, mas diferentes, como um estudo de expansão da força de Lorentz.
A frequência do campo magnético, ao invés de sua polaridade, é um factor crucial para a germinação da planta. Estudos anteriores sugeriram que as taxas máximas de germinação foram 20% maior do que o controle quando a frequência do campo magnético foi de aproximadamente 10 Hz. Quando o campo foi removido de uma maneira retrógrada, a taxa de crescimento foi prejudicada 5. Campos magnéticos estáticos ter um efeito considerável sobre o crescimento inicial de 6-8, principalmente na germinação 6 e raiz de crescimento de 7.
No presente estudo, foram utilizados magnetos estáticos para examinar a possibilidade de regular o crescimento de plantas agrícolas, utilizando campos magnéticos. Em particular, o nosso objectivo determine se determinadas condições de aplicação do campo magnético poderia aumentar as taxas de crescimento para níveis mais elevados do que os mencionados na literatura. Além disso, se a germinação inicial das plantas pode ser aumentada com sucesso utilizando um campo magnético, a utilização de fertilizantes químicos pode ser evitado.
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Protocol
1. Ajustes iniciais
- Espécies de plantas agrícolas
- Use Garden Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) e Mescluns (Lepidium sativum) sementes.
NOTA: Impatiens balsamina (Garden Balsam ou Rose Balsam) é uma espécie nativa para a Índia; alguns membros também estão localizados em Myanmar. Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis ou Komatsuna) é uma variante da mesma espécie que o nabo comum. Agrião de jardim (Lepidium sativum) é um tipo de erva que é taxonomicamente relacionadas com agrião e mostarda. Eles têm sabores semelhantes e cheiro, para que são comercialmente utilizados 5,7.
- Use Garden Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) e Mescluns (Lepidium sativum) sementes.
- As culturas de plantas
- Cultura Garden Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) e Mescluns (Lepidium sativum) sementes em uma de 100 mm de diâmetro (100 pi) placa de Petri. Assegure-se que uma placa contém apenas um tipo de espécie.
- Para condições de cultura, coloque as sementes em uma toalha de celulose. Imergir a toalha e sementes em água destilada tripla. Medir e confirmar que o interior laboratório RT é 18-25 ° C, com umidade variando de 65-75% (por favor, verifique o ponto 3.1.2).
- Para o número de sementes, a cultura 10 ± 1 sementes de Garden Balsam, 50 ± 10 sementes de Mizuna, 330 ± 20 sementes de Komatsuna, e 380 ± 20 sementes de Mescluns. Use condições idênticas medidas como 18-25 ° C, com umidade variando de 65-75% (por favor, verifique o ponto 2.1.1).
NOTA: Todos os experimentos foram realizados em condições interiores com a umidade regulada e faixa de temperatura em laboratório. A umidade ea temperatura não era estático, mas desde que as condições idênticas para o grupo e controle ímã tratada.
2. Cultura de quatro plantas agrícolas
- Procedimento experimental
- Siga seção 1.2.3) para as espécies de condições da planta e da cultura em grupo controle e aplicado ímã.
- Aplicar três imans de 1750 ± 350 Gauss (10.000 Gauss = 1 Tesla) na parte inferior das placas de 100 pi para Garden Balsam. Durante a aplicação, assegurar que as três ímans não estão em contacto directo com as sementes, e são separados por o fundo de plástico da placa de Petri. A distância direta entre sementes e ímãs deve ser 2-4 mm. Aplicar ímãs para 168 horas (7 dias) para quatro plantas agrícolas.
- Seguindo todos os passos de forma idêntica em 2.1.2), aplicam-se dois magnetos, um (lado virado para cima N) no lado íman superior e outra (de frente para S para cima) na parte inferior da placa de cultura Garden Balsam.
NOTA: Os pólos são aplicadas de forma diferente em Garden Balsam. No entanto, a orientação pólo não é considerado como um factor fundamental neste estudo para alterações do crescimento, como todos os ambientes são idênticos, excepto para a direcçãodo fluxo magnético. O objetivo do N e S aplicação pole para Garden Balsam foi ver a sua capacidade prática em usá-lo nos campos, onde a orientação pólo poderia ser difícil de gerir.
3. Coloração de tubulina Jardim Balsam
- Ímã aplicações com condições de luz Regulado
- Coloque dois ímãs (N pólo para cima) inferior da placa de 100 mm para 48 horas, utilizando condições no passo 1.2.2.
NOTA: Para a modificação de luz, as placas de cultura foram colocadas numa prateleira de plástico na incubadora. Incubadora foi usada para intercepção de luz e mantendo a temperatura a 25 ° C durante 48 h, em ambientes escuros. Eventualmente, esta condição não foi utilizado nesta experiência devido a variações elevadas de comprimento crescimento.
- Coloque dois ímãs (N pólo para cima) inferior da placa de 100 mm para 48 horas, utilizando condições no passo 1.2.2.
- coloração planta
- Fixar o impatiens inteiras SPP planta dupla flor, (incluindo caule e raízes) cultivadas em condições idênticas com o passo 3.1.2) em 4% de paraformaldeído e 0,1 Mtampão de fosfato (pH 7,4) durante 15 min.
- Retirar a amostra e Impatiens imergir durante 2 h em tampão (2% de soro de cavalo / 1% de albumina de soro de bovino / 0,1% de Triton X-100 em PBS, pH 7,5) de bloqueio. Lava-se a amostra de Impatiens por imersão com PBS durante 15 min.
- Para double imunocoloração, incubar a amostra com o anticorpo primário, anti-alfa tubulina (1: 1.000), O / N a 4 ° C.
- Retirar a amostra e imergir as amostras uma vez com PBS durante 10 min para lavagem. Uso de FITC-conjugado anti-IgG de ratinho (1: 400) como anticorpo secundário e incubar durante 2 horas a 25 ° C.
- Imergir a amostra em PBS e cobrir deslizar toda a amostra na parte inferior da placa de 24 poços. Obter imagens usando um microscópio de fluorescência convencional para observar a orientação tubulina (λ = 550 nm, ampliado a 100X, 200X e 400X).
NOTA: Neste caso, o grupo ímã tratado (n = 10) e controles (n = 11) foram confirmados para Garden Balsam (Impatiens balsamina) somente, cultivadas em condições não-escuras.
4. Métodos de Recolha de Dados
- Criação de lapso de tempo de Crescimento Quatro plantas agrícolas
- Fotografar a planta em intervalos de 10 min, através da criação do obturador para auto (isso pode ser feito em qualquer câmera digital). Defina a abertura para f 3.2 e o valor ISO para 400.
- Recolha 700-900 fotos por 7-10 dias. Ligue a câmera com fios elétricos desde bateria pode estar esgotada.
- Arraste as imagens clicando e soltando cada imagem cronologicamente abaixo da linha de streaming com software de criação de filmes (ver materiais e mesa de equipamento). Coloque-o em uma linha de streaming em durações iguais de ,045-,05 seg para cada em um total de filme de 30-40 seg. Verifique para que não haja lacunas escuras com selecionando a cada imagem em uma ordem cronológica.
- Após o passo 4.1.3, clique no botão jogo no software para assegurar o filme compilados em um lapso de tempo de slides de vídeo 30-40 seg e clique renderizar e salvar em .mpeg ou em formato .avi. Para o tamanho markers, usar um quarto canadiana, um Penny americana, e uma régua centímetros no lado da foto.
- Realizar teste t e gráfico de caixa para análise estatística 11,12.
NOTA: Grupos de resumos de cinco números foram utilizados para calcular o limite inferior (L) valor como Q1 - [1,5 x (Q3 - Q1)] eo limite superior (H) valor como Q3 + [1,5 x (Q3 - Q1) ]. Esta abordagem foi incorporada passo 1.2.2 para a coleta de dados de comprimento 11. Os valores de L e H mostram a área de 99% dos lotes distribuição-t, o que significa valores aberrantes que os pontos dos dados observados do lado de fora desta gama podem ser considerados. Os diagramas de caixa e de Student t -test foram usados para analisar as diferenças nas alturas das mudas de 12.
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Representative Results
Coloração tubulina mostrou disperso ou diluído estruturas nas plantas cultivadas na presença do íman em comparação com o controlo (Figura 2). Além disso, 7 dias estudos de lapso de tempo com plantas agrícolas, incluindo Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) e Mescluns (Lepidium sativum) indicou que um ímã derivado campo magnético estático aumenta o crescimento inicial das plantas (Figura 3).
Estes resultados sugerem que o grupo exposto a um campo magnético teve uma mudança notável crescimento (Figura 1). As plantas cultivadas em ambientes escuros não mostraram qualquer diferença, o que sugere que apenas a condição de luz existente era aplicável em um experimento de lapso de tempo de 7 dias. Três plantas agrícolas representativos foram utilizados neste estudo, mas mais plantas poderia ter sido usado. As culturas e outras plantas podem ser investigadas utilizandoo mesmo protocolo. Em estudos anteriores, a taxa de crescimento aumentou 20%, ao passo que os presentes resultados mostraram um aumento de 1,4 vezes, o que é de 40%. Assim, a aplicação de um magneto com o campo magnético estático foi mais eficaz do que a aplicação alternada de impulsos magnéticos.
Determinar o efeito de um campo magnético pode ser complicado porque qualquer estrutura molecular, com carga eléctrica pode ser influenciado 3,4. O campo magnético estático pareceu influenciar a taxa de crescimento inicial de bálsamo jardim num tecido torre celulose cultivadas. O valor foi estatisticamente significativa e foi de aproximadamente 1,4 vezes a taxa de crescimento de controlo. Tubulin é essencial para manter a estrutura da planta durante o alongamento celular e crescimento de 9.
Figura 1. Crescimento de jardim de bálsamo. (A) O crescimento do Garden Balsam tratado com um campo magnético estático em condições escuras foi marginal; No entanto, as plantas cresceram mais rapidamente quando exposto à luz (a única imagem representativa mostrada). (B) quando exposto à luz, no dia 3, a diferença de altura foi estatisticamente significativa (p <0,01, de dois lados teste t). (C) Altura Cada planta indivíduo foi maior até o dia 7 (**: limite superior de erro padrão para a medição). Condições de pouca luz não induziu quaisquer diferenças, indicando que os efeitos do campo magnético poderia ser associado a hormônios. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2. Coloração de tubulina e o jardim de bálsamoaumento da taxa de crescimento de Garden Balsam após a aplicação de um campo magnético. (A) Jardim Balsam mostrou uma distribuição dispersa de estrutura tubulina quando um campo magnético foi aplicado. Este resultado indica que estruturas de proteínas de detenção de crescimento como tubulina (e possivelmente actina) são afetados por campos magnéticos estáticos. (B) A taxa de crescimento média foi 1,4 vezes mais elevada do que a do controlo, e a altura média foi maior no grupo tratado com o campo magnético. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3. Um campo magnético facilitou o crescimento do Mescluns (Lepidium sativum, frente) e Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis). O sup de sementesmentado prato de petri foi tratada com um campo magnético de 1750 ± 350 Gauss e observados durante 7 dias com um intervalo de lapso de tempo de 10 min. O vídeo de lapso de tempo foi reduzido para 15 fragmentos de 11 horas cada um. Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Vídeo Suplementar 1: timelapse Crescimento do Garden Balsam (Impatiens balsamina) A Garden Balsam (Impatiens balsamina) semente suplementado placa de Petri foi tratado com um campo magnético de 1.750 ± 350 Gauss e, em seguida observada durante 7 dias, com um intervalo de lapso de tempo de 10. min. O vídeo foi reorganizado em um filme de 30 min. Por favor clique aqui para ver este vídeo. (Botão direito do mouse para baixar).
Suplementar vídeo. 2: Comparação do crescimento de 3 plantas cultivadas em triplicado Mizuna (. Brassica rapa var japonica), Komatsuna (. Brassica rapa var perviridis) e Mesclun (Lepidium sativum) sementes são mostrados em um diâmetro de 100 mm (100 pi ) Placa de Petri. Em condições idênticas às do Garden Balsam, as três espécies foram avaliadas separadamente, que revelou que o efeito do íman é amplamente observado em plantas agrícolas. Por favor clique aqui para ver este vídeo. (Botão direito do mouse para baixar).
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Discussion
Em todas as condições, ímãs devem ser aplicados sob a placa de Petri. Este estudo examinou a influência de campos magnéticos sobre a taxa de crescimento das sementes de várias espécies agrícolas, com foco no Garden Balsam como representante de plantas agrícolas. Por exemplo, a coloração tubulina foi realizada sobre Jardim de bálsamo para avaliar as alterações de nível molecular na raiz e caule micro-estruturas esqueléticas, sugerindo influência do campo magnético na proliferação de comprimento. Ambos os pólos N e S do imã foram aplicados em um longo prazo (7-10 d) estudo de seguimento usando Garden Balsam. Três outras espécies, Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) e Mesclun (Lepidium sativum), foram tratados com N-pólo ímãs orientados. Este foi verificar, ainda, que o próprio campo magnético estático, não os pólos, foi um fator importante na valorização inicial de crescimento. Além disso, o aumento do número de espécies fornece suporte paramais ampla aplicabilidade da facilitação do crescimento inicial derivado do ímã em plantas agrícolas.
Muitos fatores, tais como nutrição, umidade, temperatura e luz, pode afetar a taxa de 3 crescimento das plantas. Cada uma delas foi mantido constante entre os tratamentos. Suplemento nutricional foi excluído apenas por cultura em água triple-destilada. Em primeiro lugar, controlado por-luz experimentos foram inicialmente realizado Garden Balsam em uma incubadora sob condições escuras. padrões de crescimento no ambiente escuro diferentes dos no ambiente de luz. Portanto, realizamos experimentos subsequentes sob condições de luz (utilizando quantidades idênticas de luz em todos os grupos experimentais). Para a coloração de tubulina, o jardim de bálsamo foi cultivada sob condições controladas (água destilada tripla, temperatura de 18-25 ° C, humidade de 65% -75%). Outros experimentos do 7-10-d estudo de acompanhamento tinha "condições nulos: não há nutrição" idênticas condições aos utilizados com GaRDEN Bálsamo (água destilada tripla, temperatura de 18-25 ° C, humidade de 65% -75%). Com relação à aplicação do magneto, usamos uma estratégia na qual estamos crescendo quantitativamente o número de espécies e a duração da aplicação do magneto para investigar se os campos magnéticos têm um efeito de facilitar o crescimento universal de plantas agrícolas que não está limitado a certas espécies. Esta ideia foi investigado usando Garden Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) e Mescluns (Lepidium sativum).
A base molecular deste fenómeno foi parcialmente clarificada por as experiências de coloração tubulina 9-11, mas é necessária mais investigação para utilização prática. aplicação magnética preciso pode ser limitado em ambientes húmidos, devido à erosão do próprio íman. Os campos magnéticos melhorar fisicamente o crescimento de plantas agrícolas. No entanto, this não prova que o conteúdo nutricional também aumenta. Uma análise posterior dos componentes químicos das plantas deve ser conduzida de modo a determinar se a utilização de campos magnéticos tem um efeito semelhante ao de um fertilizante. Isto também podia ser avaliada em ambientes em que são fornecidos nutrientes, bem como as condições de nutrientes nulo usando água destilada que foram utilizados no presente estudo. Além da qualidade (tipo, intensidade, etc.) e a quantidade de magnetos aplicadas, o custo pode ser um outro problema que complica tais aplicações. Pode ser caro para aplicar inúmeros ímãs todo um campo da colheita inteira.
Nossas descobertas sugerem que a aplicação de campo magnético estático acelera a taxa de germinação e crescimento inicial de várias espécies de plantas cultivadas. Estes resultados demonstram que um campo magnético estático tem um efeito significativo sobre o crescimento das plantas, especialmente a germinação 6 e 7 raiz crescimento de plantas.Estudos anteriores sugeriram que as taxas máximas de germinação foram 20% maior quando a frequência do campo magnético foi de aproximadamente 10 Hz 5-6. Durante apenas 4 d de aplicação de um campo magnético, o comprimento do caule e da raiz aumentada. O grupo submetido a um tratamento de campo magnético (n = 10) mostrou a 1.4 vezes maior taxa de crescimento do que o grupo de controlo (n = 11) num total de 8 d (p <0,0005). Esta taxa foi 20% maior do que a encontrada em estudos anteriores que utilizaram um campo magnético pulsado 6-9.
À luz destas conclusões, a expressão do gene e regulação também devem ser estudadas em experimentos futuros de esclarecimento dos potenciais mecanismos por trás das respostas observadas a campos magnéticos 10. Nossos resultados sugerem que a aplicação de um campo magnético poderia aumentar a taxa de crescimento da cultura, o que poderia ajudar a resolver questões alimentares e de pobreza em todo o mundo. Além disso, a aplicação de um campo magnético pode ser útilreduzir a utilização de fertilizantes químicos.
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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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