Yöntem makalesi

Statik Manyetik Alanlar Kullanılarak Tarımsal İşletmelerin İlk Büyüme Oranı Geliştirme

DOI:

10.3791/53967

⸱

8 Temmuz 2016

 ,  , 
1College of Medicine, Yonsei University, 2Simon Fraser University, 3Biomedical Research Institute, Seoul National University Hospital

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokolün amacı, dışarıdan enerji almadan statik manyetik alanlar uygulayarak bitkilerin ilk büyüme hızının hızlanmasını göstermektir.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Elektronik cihazlar ve yüksek gerilim telleri manyetik alanlar neden olur. 1,300-2,500 Gauss (0.2 Tesla) içinde bir manyetik alan (. Brassica rapa var perviridis) Bahçe Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna tohumlarını ihtiva eden petri çanakları uygulanır ve Mescluns edildi (Lepidium sativum ). Biz kültür çanak altında mıknatıslar uyguladı. Uygulama 4 gün boyunca, biz sap ve kök uzunluğu arttığı gözlenmektedir. manyetik alan (n = 10) tabi grup 8 gün (p <0.0005) bir toplam kontrol grubu (n = 11) kıyasla bir büyüme 1.4 kat daha hızlı oran gösterdi. Bu oran önceki çalışmalarda bildirilen% 20 daha yüksektir. tubulin karmaşık çizgiler noktalarını birleştiren yoktu, ama bağlantı noktaları mıknatıs başvurusu üzerine meydana gelir. Bu anormal düzenlemeler anlamına gelir kontrolü, komple farklılık göstermektedir. Ancak, kesin nedeni bilinmemektedir. bu resmıknatıslar uygulanması büyüme donanımın ka bul etmez o, büyüme oranını artırmak verimliliği artırmak, ya da statik manyetik alanlar uygulayarak bitkilerin çimlenme hızını kontrol etmek mümkün olduğunu göstermektedir. Ayrıca, manyetik alanlar bitki hücrelerinde fizyolojik değişikliklere neden olabilir ve büyümeyi teşvik edebilir. Bu nedenle, bir manyetik alan ile stimülasyon gübre kullanımı önlenebilir anlamına gelir, kimyasal gübreler, benzer olası etkileri olabilir.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Çimlenmesi tohum 1 oluşumuyla sonuçlanan bir bitki büyümesidir. Belirli koşullar altında, tohum çimlenmesi başlar ve embriyonik dokular büyüme devam. Bu çimlenme için enzimleri aktive etmek için tohuma hidrasyon ile başlar. Tohumlar 1,2 (Petri kabı veya test tüpü içinde), in vitro olarak filizlenmeye indüklenebilir.

Statik manyetik alanlar Lorentz kuvveti 3,4 yoluyla iyonik ücretleri ile moleküllerin hareketlerinin neden özel kuvvetler vardır. Lorentz kuvveti meydana getirildiği zaman bir manyetik alan altında bir iyonize veya yüklü nesne hareket eder. Her malzemenin elektron ve proton oluşan atomu ile oluşturulmuştur. manyetik alanlar mevcut olduğunda, bu statik veya alternatif olup olmadığı, şarj malzemenin hareketini etkiler. Bu, aynı zamanda bitki ve hücre içi bir molekül durum etki su molekülleri için geçerlidir. Daha önceki bir çalışmada, elektromanyetik bobinler kullanıldıdarbeli manyetik alanlar oluşturmak, ve 'Komatsuna' bitkiler konularında 5 olarak seçildi. Bu çalışmada, mıknatıs statik manyetik alan Lorentz kuvveti bir genişleme çalışma olarak benzer fakat farklı etkiler elde etmek için kullanıldı oluşturulur.

Manyetik alanın frekansı, ziyade polarite, bitki çimlenme için önemli bir faktördür. manyetik alanın frekansı yaklaşık 10 Hz iken Önceki çalışmalar maksimum çimlenme oranları kontrole göre% 20 daha yüksek olduğunu ileri sürmüşlerdir. Alan retrograd bir şekilde kaldırıldı, büyüme oranı 5 zayıflatılmıştır. Statik manyetik alanlar öncelikle çimlenme 6 ve kök büyümesi 7 ilk büyüme 6-8 üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.

Bu çalışmada, manyetik alanları kullanarak tarımsal bitkilerin büyümesini düzenleyen olasılığını incelemek için statik mıknatıslar kullanılır. Özellikle, D amaçlanmıştırmanyetik alan uygulamasının belirli koşullar literatürde belirtilen daha yüksek seviyelere büyüme oranlarını artırabilir olmadığını etermine. Bitkilerin ilk yeşerme başarılı bir manyetik alan kullanılarak artırılabilir Ayrıca, eğer, kimyasal gübre kullanımı önlenebilir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Başlangıç ​​Ayarları

  1. Tarım Bitki Türleri
    1. Kullan Garden Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) ve Mescluns (Lepidium sativum) tohumları.
      NOT: Impatiens balsamina (Bahçe Balsam ya da Gül Balsam) Hindistan yerli bir türdür; Birkaç üyeleri aynı zamanda Myanmar bulunmaktadır. Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis ya komatsuna) ortak bir şalgam olarak aynı türün bir çeşididir. Bahçe tere (Lepidium sativum) taksonomik su teresi ve hardal ile ilgilidir ot türüdür. Onlar ticari 5,7 kullanılmaktadır olan benzer tatlar ve koku var.
  2. bitki Kültürleri
    1. Kültür Bahçe Balsam (Impatiens balsamina), Mizuna (Brassica rapa var. Japonica), Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) ve Mesclun100 mm çaplı (100 pi) Petri kabındaki s (Lepidium sativum) tohumları. bir tabak türlerinin tek tip içerdiğinden emin olun.
    2. Kültür koşulları için, bir selüloz havlu üzerinde tohum yerleştirin. Üçlü distile su içinde havlu ve tohum bırakın. Tedbir ve 65-75% arasında değişen nem, kapalı laboratuvar RT 18-25 ° C olduğunu teyit (bölüm 3.1.2 kontrol edin).
    3. tohum sayısı, kültür Bahçe Balsam 10 ± 1 tohum, Mizuna 50 ± 10 tohum, Komatsuna 330 ± 20 tohumlar ve Mescluns 380 ± 20 tohumlar. 65-75% arasında değişen nem, 18-25 ° C olarak ölçülmüştür özdeş koşullar kullanın (bölüm 2.1.1 kontrol edin).
      Not: Bütün deneyler laboratuvarda düzenlenmiş nem ve sıcaklık aralığı kapalı koşullar uygulandı. nem ve sıcaklık, statik değildi, ama mıknatıs tedavi edilmiş grup ve kontrol için olan koşullar ile aynıları sağladı.

Dört Tarımsal İşletmelerin 2. Kültür

  1. Deneysel prosedür
    1. Kontrol ve mıknatıs uygulanan grupta bitki ve kültür koşulları türleri için bölüm 1.2.3) izleyin.
    2. Bahçe Balsam 100 pi yemekleri altındaki 1.750 ± 350 Gauss (10,000 Gauss = 1 Tesla) üç mıknatıslar uygulayın. Uygulama sırasında, üç mıknatıs tohum ile doğrudan temas halinde değildir ve petri plastik alt ayrılmış olduğundan emin olun. tohum ve mıknatıslar arasında doğrudan mesafe 2-4 mm olmalıdır. Dört tarımsal bitkiler için 168 saat (7 gün) için mıknatıslar uygulayın.
    3. ) Aynı 2.1.2'de tüm adımların ardından, Bahçe Balsam kültür plaka alt üst ve diğer mıknatıs (bakan S tarafında iki mıknatıs, yukarı bir (bakan N tarafı) yukarı doğru) uygulanır.
      NOT: kutuplar Bahçe Balsam farklı şekillerde uygulanır. Tüm ortamlar yönü haricinde aynıdır Ancak, kutup yönelim, büyüme değişiklikler için bu çalışmada önemli bir faktör olarak kabul edilmezmanyetik akı. Bahçe Balsam N ve S kutbu uygulamanın amacı kutup yönü yönetmek için zor olabilir alanlarda, bunu kullanarak pratik yeteneğini görmek oldu.

Bahçe Balsam 3. tubulin Boyama

  1. Ayarlı Işık Durum mıknatıs Uygulamaları
    1. , 48 saat boyunca 100 mm plakanın alt (N kutup yukarı bakacak şekilde) adım 1.2.2 koşulları kullanılarak iki mıknatıs yerleştirin.
      NOT: Işık modifikasyonu için, kültür tabaklarına inkübatör plastik bir raf üzerine yerleştirilmiştir. Inkübatörü karanlıkta 48 saat boyunca 25 ° C'de ışık durdurma ve koruma sıcaklığı için kullanılmıştır. Sonuç olarak, bu durum nedeniyle büyüme uzunluğunda yüksek varyasyonlar bu deneyde kullanılmadı.
  2. bitki Boyama
    1. % 4 paraformaldehid ve 0.1 M adım 3.1.2) ile aynı koşullar yetişen (kök ve kökler dahil) tüm impatiens SPP çift çiçek bitki, Fixfosfat tamponu (pH 7.4) içinde 15 dakika karıştırıldı.
    2. impatiens örnek çıkarın ve tampon (PBS içinde% 2 at serumu /% 1 sığır serum albümini /% 0.1 Triton X-100, pH 7.5) bloke 2 saat bırakın. 15 dakika boyunca PBS ile daldırarak impatiens örnek yıkayın.
    3. İkili immüno-lekeleme için, numune inkübe primer antikoru, anti-alfa tübülin (1: 1000), O / N 4 ° C'de.
    4. örnek çıkarın ve yıkama, 10 dakika süreyle bir kez PBS ile örnekleri bırakın. Anti-fare IgG (1: 400), FITC-konjüge, 25 ° C'de 2 saat boyunca inkübe ikincil antikor gibi.
    5. PBS içinde örnek daldırın ve 24 çukurlu bir levhanın altındaki bütün örnek kılıf. tubulin yönünü gözlemlemek için geleneksel bir floresan mikroskop kullanılarak görüntü elde (λ = 550 nm, 100X, 200X ve 400X'lik büyütülmüş).
      NOT: Bu durumda, mıknatıs ile tedavi edilen grup (n = 10) ve kontrol (n = 11), sadece, sigara karanlık koşullarda yetiştirilen Garden Balsam (Impatiens balsamina) teyit edilmiştir.

4. Veri Toplama Yöntemleri

  1. Dört Tarım Bitki Büyüme Time-lapse Oluşturma
    1. (Bu herhangi bir dijital kamera yapılabilir) auto çekim ayarlayarak, 10 dakika aralıklarla bitki fotoğraf. F 3.2 diyafram ve 400 ISO değerini ayarlayın.
    2. 7-10 gün için 700-900 resim toplayın. pil bittiği olabilir çünkü elektrik telleri ile bağlayın.
    3. tıklayıp (malzeme ve ekipman tabloya bakınız) film çekimi yazılımı ile akış sınırının altında kronolojik her resmin bırakarak resim sürükleyin. 30-40 saniyelik bir filmi toplamda içine her biri için 0,045-,05 sn eşit süreleri bir akış hattı üzerine koydu. kronolojik bir sırayla her resmin seçilmesi ile hiçbir karanlık boşluklar vardır ki kontrol edin.
    4. Adım 4.1.3 sonra, 30-40 sn time-lapse video slayt derlenmiş-film sağlamak ve işlemek tıklayın ve .mpeg veya Avi formatında kaydetmek için yazılımdaki oynat düğmesini tıklatın. boyut ma içinrkers, fotoğrafın yanında Kanadalı Mahallesi, Amerikalı kuruş ve bir santimetre cetvel kullanın.
    5. İstatistiksel analiz 11,12 t testi ve kutu arsa gerçekleştirin.
      NOT: Beş numara özetleri Grupları alt limit (L) Q1 olarak değer hesaplamak için kullanılmıştır - Q3 + olarak - [1.5 × (Q3 Q1)] ve üst limit (H) değeri [1.5 × (Q3 - Q1) ]. Bu yaklaşım uzunluğu veri toplama 11 adım 1.2.2 dahil oldu. L ve H değerleri bu aralığın dışında gözlenen veri noktaları olarak kabul edilebilir outliers anlamına T-dağılımın% 99 alanı göstermektedir. Fide 12 yükseklikleri farklılıkları analiz etmek için kullanılan -test Kutu araziler ve Student t.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tubulin boyama dağılmış ya da kontrol (Şekil 2) göre mıknatıs mevcudiyetinde yetiştirilen bitkilerde yapı inceltilmiş gösterdi. Ayrıca, Komatsuna (Brassica rapa var. Perviridis) ve Mescluns (Lepidium sativum) de dahil olmak üzere tarımsal bitkiler 7 gün time-lapse çalışmaları bir mıknatıs bu bitkilerin ilk büyüme (Şekil 3) statik manyetik alanını arttırır türetilmiş belirtti.

...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Her durumda, mıknatıslar bir petri altında uygulanmalıdır. Bu çalışma, tarımsal bitkilerin bir temsilcisi olarak Bahçe Balsam odaklanarak, birçok tarımsal türlerin tohumlarının büyüme oranı üzerinde manyetik alanların etkisi incelenmiştir. Örneğin, tubulin boyama kök moleküler seviyede değişikliklerinin değerlendirilmesi ve uzunluk proliferasyonunda manyetik alanın etkisi gösteren kemik mikro-yapıları kök Bahçe Balsam gerçekleştirilmiştir. Hem mıknatısın N ve S kutupları uzun vadeli (7-10 d) Bahçe balsam kullanarak taki...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarların açıklayacak hiçbir şeyi yoktur.

Teşekkürler

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma Kore Ulusal Araştırma Vakfı (NRF) tarafından desteklenmiştir (2011-0012728). Bu çalışmayı sunan bir poster, Kore Uygulamalı Biyolojik Bilimler Derneği (KSABC) tarafından En İyi Poster Ödülü'ne layık görülmüştür.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
Statik mıknatıslarJIM2000Gauss
%2 at serumu/%1 sığır serumu albümini/%0.1 Triton X-100Sigma-Aldrich55514 ile birleştirildiBloke edici tampon
Birincil antikorSanta Cruz Biyoteknolojisc-8035a-Tubulin
İkincil antikorSanta Cruz Biyoteknolojisc-2010FITC-konjuge anti-fare IgG
zamanı lapse fotoğraf teknikleriElle kontrol edilenISO değeri 400 ve diyafram F 3.2
Sony Vegas Pro 13.0Sony

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Martin, F. W. In vitro measurement of pollen tube growth inhibition. Plant Physiol. 49, 924-925 (1972).
  2. Pfahler, P. L. In vitro germination characteristics of maize pollen to detect biological activity of environmental pollutants. Environ Health Perspect. 37, 125-132 (1981).
  3. Yao, Z., Tan, X., Du, H., Luo, B., Liu, Z. A high-current microwave ion source with permanent magnet and its beam emittance measurement. Rev Sci Instrum. 79, 073304(2008).
  4. Hendrickson, C. L., Drader, J. J., Laude, D. A., Guan, S., Marshall, A. G. Fourier transform ion cyclotron resonance mass spectrometry in a 20 T resistive magnet. Rapid Commun Mass Spectrom. 10, 1829-1832 (1996).
  5. Namba, K., Sasao, A., Shibusawa, S. EFFECT OF MAGNETIC FIELD ON GERMINATION AND PLANT GROWTH. Acta Hort. 399, 143-148 (1995).
  6. Hirota, N., Nakagawa, J., Kitazawa, K. Effects of a magnetic field on the germination of plants. Journals of Applied Physics. 85, 5717-5719 (1999).
  7. Penuelas, J., Llusia, J., Martinez, B., Fontcuberta, J. Diamagnetic Susceptibility and Root Growth Responses to Magnetic Fields in Lens culinaris, Glycine soja, and Triticum aestivum. Electromagnetic Biology and Medicine. 23, 97-112 (2004).
  8. Carbonell, M. V., Martinez, E., Amaya, J. M. Stimulation of germination in rice (Oryza Sativa L.) by a static magnetic field. Electro- and Magnetobiology. 19, 121-128 (2000).
  9. Oakley, R. V., Wang, Y. S., Ramakrishna, W., Harding, S. A., Tsai, C. J. Differential expansion and expression of alpha- and beta-tubulin gene families in Populus. Plant Physiol. 145, 961-973 (2007).
  10. Hoson, T., Matsumoto, S., Soga, K., Wakabayashi, K. Cortical microtubules are responsible for gravity resistance in plants. Plant Signal Behav. 5, 752-754 (2010).
  11. Kim, S., Im, W. Static magnetic fields inhibit proliferation and disperse subcellular localization of gamma complex protein3 in cultured C2C12 myoblast cells. Cell Biochem Biophys. 57, 1-8 (2010).
  12. Benjamini, Y. Opening the Box of a Boxplot. The American Statistician. 42, 257-262 (1988).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

Bitki B y mesinin Art r lmasTohum imlenmesiG vde K k Uzunlu uFloresan MikroskopisiZaman Atlamal G r nt lemeAnti Alfa TubulinFITC Konjuge AntikorParaformaldehit SabitlemeManyetik Alan Uygulamas

İlgili makaleler